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▶ パナソニックオートモーティブシステムズ株式会社の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024107799
(43)【公開日】2024-08-09
(54)【発明の名称】電力測定回路
(51)【国際特許分類】
H01L 21/822 20060101AFI20240802BHJP
【ＦＩ】
H01L27/04 T
H01L27/04 U
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023011906
(22)【出願日】2023-01-30
(71)【出願人】
【識別番号】322003857
【氏名又は名称】パナソニックオートモーティブシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109210
【弁理士】
【氏名又は名称】新居 広守
(74)【代理人】
【識別番号】100137235
【弁理士】
【氏名又は名称】寺谷 英作
(74)【代理人】
【識別番号】100131417
【弁理士】
【氏名又は名称】道坂 伸一
(72)【発明者】
【氏名】田中 和人
【テーマコード（参考）】
5F038
【Ｆターム（参考）】
5F038CD02
5F038CD06
5F038DF08
5F038DF11
5F038DF16
5F038DT12
5F038DT18
5F038EZ20
(57)【要約】
【課題】集積回路内の特定の処理回路における消費電力を容易に算出することができる電力測定回路を提供する。
【解決手段】電力測定回路１００は、測定期間を測定する期間測定回路３００と、測定期間において、複数の処理回路１０１～１０３のうちの第１対象回路への第１入力信号が示す信号値が変化した数である第１トグル数と、第１入力信号が有効である期間である第１動作期間とを測定する第１測定部と、測定期間において、第１対象回路からの第１出力信号が示す信号値が変化した数である第２トグル数と、第１出力信号が有効である期間である第２動作期間とを測定する第２測定部と、第１測定部により測定期間において測定された第１トグル数及び第１動作期間と、第２測定部により測定期間において測定された第２トグル数及び第２動作期間とに基づいて、第１対象回路の第１消費電力を算出する算出部５００と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】電力測定回路１００は、測定期間を測定する期間測定回路３００と、測定期間において、複数の処理回路１０１～１０３のうちの第１対象回路への第１入力信号が示す信号値が変化した数である第１トグル数と、第１入力信号が有効である期間である第１動作期間とを測定する第１測定部と、測定期間において、第１対象回路からの第１出力信号が示す信号値が変化した数である第２トグル数と、第１出力信号が有効である期間である第２動作期間とを測定する第２測定部と、第１測定部により測定期間において測定された第１トグル数及び第１動作期間と、第２測定部により測定期間において測定された第２トグル数及び第２動作期間とに基づいて、第１対象回路の第１消費電力を算出する算出部５００と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の処理回路を有する集積回路における消費電力を算出する電力測定回路であって、
測定期間を測定する期間測定回路と、
前記測定期間において、前記複数の処理回路のうちの第１対象回路への第１入力信号が示す信号値が変化した数である第１トグル数と、前記第１入力信号が有効である期間である第１動作期間とを測定する第１測定部と、
前記測定期間において、前記第１対象回路からの第１出力信号が示す信号値が変化した数である第２トグル数と、前記第１出力信号が有効である期間である第２動作期間とを測定する第２測定部と、
前記第１測定部により前記測定期間において測定された前記第１トグル数及び前記第１動作期間と、前記第２測定部により前記測定期間において測定された前記第２トグル数及び前記第２動作期間とに基づいて、前記第１対象回路の第１消費電力を算出する算出部と、を備える
電力測定回路。
測定期間を測定する期間測定回路と、
前記測定期間において、前記複数の処理回路のうちの第１対象回路への第１入力信号が示す信号値が変化した数である第１トグル数と、前記第１入力信号が有効である期間である第１動作期間とを測定する第１測定部と、
前記測定期間において、前記第１対象回路からの第１出力信号が示す信号値が変化した数である第２トグル数と、前記第１出力信号が有効である期間である第２動作期間とを測定する第２測定部と、
前記第１測定部により前記測定期間において測定された前記第１トグル数及び前記第１動作期間と、前記第２測定部により前記測定期間において測定された前記第２トグル数及び前記第２動作期間とに基づいて、前記第１対象回路の第１消費電力を算出する算出部と、を備える
電力測定回路。
【請求項2】
さらに、
前記測定期間において、前記複数の処理回路のうちの第２対象回路への第２入力信号が示す信号値が変化した数である第３トグル数と、前記第２入力信号が有効である期間である第３動作期間とを測定する第３測定部と、
前記測定期間において、前記第２対象回路からの第２出力信号が示す信号値が変化した数である第４トグル数と、前記第２出力信号が有効である期間である第４動作期間とを測定する第４測定部と、を備え、
前記算出部は、さらに、前記第３測定部により前記測定期間において測定された前記第３トグル数及び前記第３動作期間と、前記第４測定部により前記測定期間において測定された前記第４トグル数及び前記第４動作期間とに基づいて、前記第２対象回路の第２消費電力を算出する
請求項１に記載の電力測定回路。
前記測定期間において、前記複数の処理回路のうちの第２対象回路への第２入力信号が示す信号値が変化した数である第３トグル数と、前記第２入力信号が有効である期間である第３動作期間とを測定する第３測定部と、
前記測定期間において、前記第２対象回路からの第２出力信号が示す信号値が変化した数である第４トグル数と、前記第２出力信号が有効である期間である第４動作期間とを測定する第４測定部と、を備え、
前記算出部は、さらに、前記第３測定部により前記測定期間において測定された前記第３トグル数及び前記第３動作期間と、前記第４測定部により前記測定期間において測定された前記第４トグル数及び前記第４動作期間とに基づいて、前記第２対象回路の第２消費電力を算出する
請求項１に記載の電力測定回路。
【請求項3】
さらに、
前記測定期間において、前記複数の処理回路のうち、前記第１出力信号が入力信号として入力される第２対象回路からの第２出力信号が示す信号値が変化した数である第４トグル数と、前記第２出力信号が有効である期間である第４動作期間とを測定する第４測定部と、を備え、
前記算出部は、さらに、前記第２測定部により前記測定期間において測定された前記第２トグル数及び前記第２動作期間と、前記第４測定部により前記測定期間において測定された前記第４トグル数及び前記第４動作期間とに基づいて、前記第２対象回路の第２消費電力を算出する
請求項１に記載の電力測定回路。
前記測定期間において、前記複数の処理回路のうち、前記第１出力信号が入力信号として入力される第２対象回路からの第２出力信号が示す信号値が変化した数である第４トグル数と、前記第２出力信号が有効である期間である第４動作期間とを測定する第４測定部と、を備え、
前記算出部は、さらに、前記第２測定部により前記測定期間において測定された前記第２トグル数及び前記第２動作期間と、前記第４測定部により前記測定期間において測定された前記第４トグル数及び前記第４動作期間とに基づいて、前記第２対象回路の第２消費電力を算出する
請求項１に記載の電力測定回路。
【請求項4】
前記期間測定回路は、
クロック信号及び測定開始信号が入力され、前記測定開始信号が入力されてから前記クロック信号をカウントするカウンタと、
前記クロック信号、前記カウンタによるカウント結果、及び、測定終了信号が入力され、前記測定終了信号が入力された時点の前記カウント結果を測定期間として出力する第１出力部と、を備える
請求項１に記載の電力測定回路。
クロック信号及び測定開始信号が入力され、前記測定開始信号が入力されてから前記クロック信号をカウントするカウンタと、
前記クロック信号、前記カウンタによるカウント結果、及び、測定終了信号が入力され、前記測定終了信号が入力された時点の前記カウント結果を測定期間として出力する第１出力部と、を備える
請求項１に記載の電力測定回路。
【請求項5】
前記第１測定部及び前記第２測定部のそれぞれは、
第１クロックサイクルにおける前記第１入力信号または前記第１出力信号の信号値である第１信号値を保持する保持回路と、
前記第１信号値と、前記第１クロックサイクルの次の第２クロックサイクルにおける前記第１入力信号または前記第１出力信号の信号値である第２信号値とが互いに異なるビットをカウントするトグルビットカウンタと、
前記トグルビットカウンタによるカウント結果のうち、前記第１入力信号または前記第１出力信号が無効であるカウント結果に対してマスク処理を実行するマスク処理部と、
前記マスク処理部によりマスク処理が実行された前記カウント結果をカウントする有効ビットカウンタと、
前記第１入力信号または前記第１出力信号が有効である期間をカウントする有効期間カウンタと、
前記測定期間において、前記有効ビットカウンタによりカウントされた有効ビットカウント結果を前記第１トグル数または前記第２トグル数として出力し、かつ、前記有効期間カウンタによりカウントされた有効期間カウント結果を前記第１動作期間または前記第２動作期間として出力する第２出力部と、を備える
請求項１から４のいずれか１項に記載の電力測定回路。
第１クロックサイクルにおける前記第１入力信号または前記第１出力信号の信号値である第１信号値を保持する保持回路と、
前記第１信号値と、前記第１クロックサイクルの次の第２クロックサイクルにおける前記第１入力信号または前記第１出力信号の信号値である第２信号値とが互いに異なるビットをカウントするトグルビットカウンタと、
前記トグルビットカウンタによるカウント結果のうち、前記第１入力信号または前記第１出力信号が無効であるカウント結果に対してマスク処理を実行するマスク処理部と、
前記マスク処理部によりマスク処理が実行された前記カウント結果をカウントする有効ビットカウンタと、
前記第１入力信号または前記第１出力信号が有効である期間をカウントする有効期間カウンタと、
前記測定期間において、前記有効ビットカウンタによりカウントされた有効ビットカウント結果を前記第１トグル数または前記第２トグル数として出力し、かつ、前記有効期間カウンタによりカウントされた有効期間カウント結果を前記第１動作期間または前記第２動作期間として出力する第２出力部と、を備える
請求項１から４のいずれか１項に記載の電力測定回路。
【請求項6】
前記第１測定部及び前記第２測定部のそれぞれは、
第１クロックサイクルにおける前記第１入力信号または前記第１出力信号の信号値である第１信号値を保持する保持回路と、
前記第１信号値と、前記第１クロックサイクルの次の第２クロックサイクルにおける前記第１入力信号または前記第１出力信号の信号値である第２信号値とを比較して、前記第１信号値と前記第２信号値とが互いに異なるビットをカウントするトグルビットカウンタと、
前記トグルビットカウンタによるカウント結果のうち、前記第１入力信号または前記第１出力信号が無効であるカウント結果をマスクするマスク処理部と、
第１カウントモードと第２カウントモードとを切り替える第１切替部と、
前記第１カウントモードである第１測定期間において、前記マスク処理部によりマスクされた前記カウント結果をカウントし、前記第２カウントモードである第２測定期間において、前記第１入力信号または前記第１出力信号が有効である期間をカウントする有効カウンタと、
前記第１測定期間において、前記有効カウンタによりカウントされた有効ビットカウント結果を前記第１トグル数または前記第２トグル数として出力し、かつ、前記第２測定期間において、前記有効カウンタによりカウントされた有効期間カウント結果を前記第１動作期間または前記第２動作期間として出力する第２出力部と、を備える
請求項１から４のいずれか１項に記載の電力測定回路。
第１クロックサイクルにおける前記第１入力信号または前記第１出力信号の信号値である第１信号値を保持する保持回路と、
前記第１信号値と、前記第１クロックサイクルの次の第２クロックサイクルにおける前記第１入力信号または前記第１出力信号の信号値である第２信号値とを比較して、前記第１信号値と前記第２信号値とが互いに異なるビットをカウントするトグルビットカウンタと、
前記トグルビットカウンタによるカウント結果のうち、前記第１入力信号または前記第１出力信号が無効であるカウント結果をマスクするマスク処理部と、
第１カウントモードと第２カウントモードとを切り替える第１切替部と、
前記第１カウントモードである第１測定期間において、前記マスク処理部によりマスクされた前記カウント結果をカウントし、前記第２カウントモードである第２測定期間において、前記第１入力信号または前記第１出力信号が有効である期間をカウントする有効カウンタと、
前記第１測定期間において、前記有効カウンタによりカウントされた有効ビットカウント結果を前記第１トグル数または前記第２トグル数として出力し、かつ、前記第２測定期間において、前記有効カウンタによりカウントされた有効期間カウント結果を前記第１動作期間または前記第２動作期間として出力する第２出力部と、を備える
請求項１から４のいずれか１項に記載の電力測定回路。
【請求項7】
前記第１測定部と、前記第２測定部とは、第１測定回路で構成され、
前記電力測定回路は、さらに、
前記第１測定回路と前記第１対象回路の入力側とを接続する第１動作モードと、前記第１測定回路と前記第１対象回路の出力側とを接続する第２動作モードとを切り替える第２切替部を備え、
前記第１測定回路は、前記第１動作モードにおいて前記第１測定部として動作し、前記第２動作モードにおいて前記第２測定部として動作する
請求項１から４のいずれか１項に記載の電力測定回路。
前記電力測定回路は、さらに、
前記第１測定回路と前記第１対象回路の入力側とを接続する第１動作モードと、前記第１測定回路と前記第１対象回路の出力側とを接続する第２動作モードとを切り替える第２切替部を備え、
前記第１測定回路は、前記第１動作モードにおいて前記第１測定部として動作し、前記第２動作モードにおいて前記第２測定部として動作する
請求項１から４のいずれか１項に記載の電力測定回路。
【請求項8】
さらに、
前記測定期間において、前記複数の処理回路のうちの第２対象回路への第２入力信号が示す信号値が変化した数である第３トグル数と、前記第２入力信号が有効である期間である第３動作期間とを測定する第３測定部と、
前記測定期間において、前記第２対象回路からの第２出力信号が示す信号値が変化した数である第４トグル数と、前記第２出力信号が有効である期間である第４動作期間とを測定する第４測定部と、を備え、
前記第１測定部と、前記第２測定部と、前記第３測定部と、前記第４測定部とのうちの２つの測定部は、それぞれ、第１測定回路及び第２測定回路で構成され、
前記電力測定回路は、さらに、
前記第１対象回路の入力側と、前記第１対象回路の出力側と、前記第２対象回路の入力側と、前記第２対象回路の出力側とのうちの２つの測定対象を前記第１測定回路及び前記第２測定回路に接続するセレクタを備え、
前記第１測定回路及び前記第２測定回路は、前記セレクタにより選択された前記２つの測定対象を測定する測定部として動作する
請求項１から４のいずれか１項に記載の電力測定回路。
前記測定期間において、前記複数の処理回路のうちの第２対象回路への第２入力信号が示す信号値が変化した数である第３トグル数と、前記第２入力信号が有効である期間である第３動作期間とを測定する第３測定部と、
前記測定期間において、前記第２対象回路からの第２出力信号が示す信号値が変化した数である第４トグル数と、前記第２出力信号が有効である期間である第４動作期間とを測定する第４測定部と、を備え、
前記第１測定部と、前記第２測定部と、前記第３測定部と、前記第４測定部とのうちの２つの測定部は、それぞれ、第１測定回路及び第２測定回路で構成され、
前記電力測定回路は、さらに、
前記第１対象回路の入力側と、前記第１対象回路の出力側と、前記第２対象回路の入力側と、前記第２対象回路の出力側とのうちの２つの測定対象を前記第１測定回路及び前記第２測定回路に接続するセレクタを備え、
前記第１測定回路及び前記第２測定回路は、前記セレクタにより選択された前記２つの測定対象を測定する測定部として動作する
請求項１から４のいずれか１項に記載の電力測定回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、複数の処理回路を有する集積回路における消費電力を算出する電力測定回路に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、対象論理回路を構成するゲートの信号変化数を計測し、計測された信号変化数に基づいて対象論理回路の消費電力を算出する消費電力算出方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００４－６２２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来技術では、集積回路内の特定の処理回路における消費電力を容易に算出することは難しいという課題がある。
【0005】
本開示は、集積回路内の特定の処理回路における消費電力を容易に算出することができる電力測定回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様に係る電力測定回路は、複数の処理回路を有する集積回路における消費電力を算出する電力測定回路であって、測定期間を測定する期間測定回路と、前記測定期間において、前記複数の処理回路のうちの第１対象回路への第１入力信号が示す信号値が変化した数である第１トグル数と、前記第１入力信号が有効である期間である第１動作期間とを測定する第１測定部と、前記測定期間において、前記第１対象回路からの第１出力信号が示す信号値が変化した数である第２トグル数と、前記第１出力信号が有効である期間である第２動作期間とを測定する第２測定部と、前記第１測定部により前記測定期間において測定された前記第１トグル数及び前記第１動作期間と、前記第２測定部により前記測定期間において測定された前記第２トグル数及び前記第２動作期間とに基づいて、前記第１対象回路の第１消費電力を算出する算出部と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本開示の一態様に係る電力測定回路によれば、集積回路内の特定の処理回路における消費電力を容易に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
（本開示の基礎となった知見）
車載用のＳｏＣ（System on a Chip）などのような集積回路は、要求される性能に応じた回路規模が必要とされる。集積回路では、その回路規模が大きくなるにつれてダイナミック電力が増大する。また、ダイナミック電力は、集積回路の使い方にも依存し、使い方が異なればダイナミック電力の大きさは大きく異なる場合がある。集積回路のベンダーは、ユーザによって集積回路がどのように使われるかを、集積回路の開発時に把握することが難しい。このため、ベンダーは、最大の消費電力となる使い方を想定して、集積回路を開発することになる。
車載用のＳｏＣ（System on a Chip）などのような集積回路は、要求される性能に応じた回路規模が必要とされる。集積回路では、その回路規模が大きくなるにつれてダイナミック電力が増大する。また、ダイナミック電力は、集積回路の使い方にも依存し、使い方が異なればダイナミック電力の大きさは大きく異なる場合がある。集積回路のベンダーは、ユーザによって集積回路がどのように使われるかを、集積回路の開発時に把握することが難しい。このため、ベンダーは、最大の消費電力となる使い方を想定して、集積回路を開発することになる。
【0010】
一方で、ユーザは、採用する集積回路に対して最適な放熱設計を行う際に、ユーザが利用する機能（つまり使い方）に応じた消費電力を見積もる必要がある。集積回路の使い方（ソフトウェア制御）に応じた集積回路内の回路毎の消費電力が計測できれば、集積回路全体の消費電力を低減するためのソフトウェア制御の最適化が実現できる。つまり、集積回路内の回路毎の消費電力を容易に測定できることが求められている。
【0011】
しかしながら、上記特許文献１のような従来技術では、集積回路内の回路毎の消費電力を測定することが難しい。例えば、下記に挙げるような課題がある。
【0012】
例えば、集積回路の各電源端子の電圧及び電流を直接測定することで、電源端子毎の電力を測定することが考えられる。しかしながら、測定環境が複雑で高価なため、複数の測定環境を持つことは困難である。また、集積回路の電力を電源端子から測定しても、集積回路内の特定の回路の消費電力を測定することはできない。
【0013】
また、直接測定する以外の手法では、集積回路内の回路情報とユースケースとに基づいて、シミュレーションにより消費電力を求める手法が考えられる。しかしながら、膨大な時間と高価な環境を必要とし、容易に実現することはできない。また、他の手法として、集積回路のベンダーが提供する回路ブロック毎の動作周波数と動作率と電力の関係を示すテーブルを用いて、ユーザが過去の経験から導き出した動作率を設定することで電力を算出することが考えられる。しかしながら、ユーザが経験から設定する動作率の確からしさに問題があり、ワースト条件での消費電力をマージンをとって大きめに見積もることとなる。つまり、実際の動作率に応じた見積もりができないため、現実の消費電力よりも過剰に放熱設計を行う可能性が高くなり、放熱設計のコストアップとなるという課題がある。
【0014】
上記課題を解決するために、本開示の第１の態様に係る電力測定回路は、複数の処理回路を有する集積回路における消費電力を算出する電力測定回路であって、測定期間を測定する期間測定回路と、前記測定期間において、前記複数の処理回路のうちの第１対象回路への第１入力信号が示す信号値が変化した数である第１トグル数と、前記第１入力信号が有効である期間である第１動作期間とを測定する第１測定部と、前記測定期間において、前記第１対象回路からの第１出力信号が示す信号値が変化した数である第２トグル数と、前記第１出力信号が有効である期間である第２動作期間とを測定する第２測定部と、前記第１測定部により前記測定期間において測定された前記第１トグル数及び前記第１動作期間と、前記第２測定部により前記測定期間において測定された前記第２トグル数及び前記第２動作期間とに基づいて、前記第１対象回路の第１消費電力を算出する算出部と、を備える。
【0015】
これによれば、第１対象回路への第１入力信号に基づいて測定された第１トグル数及び第１動作期間と、第１対象回路からの第１出力信号に基づいて測定された第２トグル数及び第２動作期間とに基づいて、測定期間における第１対象回路の第１消費電力を算出する。つまり、集積回路における第１対象回路の第１消費電力を容易に算出することができる。
【0016】
本開示の第２の態様に係る電力測定回路は、第１の態様に係る電力測定回路であって、さらに、前記測定期間において、前記複数の処理回路のうちの第２対象回路への第２入力信号が示す信号値が変化した数である第３トグル数と、前記第２入力信号が有効である期間である第３動作期間とを測定する第３測定部と、前記測定期間において、前記第２対象回路からの第２出力信号が示す信号値が変化した数である第４トグル数と、前記第２出力信号が有効である期間である第４動作期間とを測定する第４測定部と、を備え、前記算出部は、さらに、前記第３測定部により前記測定期間において測定された前記第３トグル数及び前記第３動作期間と、前記第４測定部により前記測定期間において測定された前記第４トグル数及び前記第４動作期間とに基づいて、前記第２対象回路の第２消費電力を算出する。
【0017】
これによれば、第２対象回路への第２入力信号に基づいて測定された第３トグル数及び第３動作期間と、第２対象回路からの第２出力信号に基づいて測定された第４トグル数及び第４動作期間とに基づいて、測定期間における第２対象回路の第２消費電力を算出する。つまり、集積回路における第２対象回路の第２消費電力を容易に算出することができる。このように、複数の処理回路のそれぞれの消費電力を容易に算出することができる。
【0018】
本開示の第３の態様に係る電力測定回路は、第１の態様に係る電力測定回路であって、さらに、前記測定期間において、前記複数の処理回路のうち、前記第１出力信号が入力信号として入力される第２対象回路からの第２出力信号が示す信号値が変化した数である第４トグル数と、前記第２出力信号が有効である期間である第４動作期間とを測定する第４測定部と、を備え、前記算出部は、さらに、前記第２測定部により前記測定期間において測定された前記第２トグル数及び前記第２動作期間と、前記第４測定部により前記測定期間において測定された前記第４トグル数及び前記第４動作期間とに基づいて、前記第２対象回路の第２消費電力を算出する。
【0019】
これによれば、第１対象回路からの第１出力信号に基づいて測定された第２トグル数及び第２動作期間を利用して、第２対象回路の第２消費電力を算出するため、トグル数及び動作期間を測定する測定部の数を低減することができる。
【0020】
本開示の第４の態様に係る電力測定回路は、第１の態様に係る電力測定回路であって、前記期間測定回路は、クロック信号及び測定開始信号が入力され、前記測定開始信号が入力されてから前記クロック信号をカウントするカウンタと、前記クロック信号、前記カウンタによるカウント結果、及び、測定終了信号が入力され、前記測定終了信号が入力された時点の前記カウント結果を測定期間として出力する第１出力部と、を備える。
【0021】
本開示の第５の態様に係る電力測定回路は、第１の態様から第４の態様のいずれか１つの態様に係る電力測定回路であって、前記第１測定部及び前記第２測定部のそれぞれは、第１クロックサイクルにおける前記第１入力信号または前記第１出力信号の信号値である第１信号値を保持する保持回路と、前記第１信号値と、前記第１クロックサイクルの次の第２クロックサイクルにおける前記第１入力信号または前記第１出力信号の信号値である第２信号値とが互いに異なるビットをカウントするトグルビットカウンタと、前記トグルビットカウンタによるカウント結果のうち、前記第１入力信号または前記第１出力信号が無効であるカウント結果に対してマスク処理を実行するマスク処理部と、前記マスク処理部によりマスク処理が実行された前記カウント結果をカウントする有効ビットカウンタと、前記第１入力信号または前記第１出力信号が有効である期間をカウントする有効期間カウンタと、前記測定期間において、前記有効ビットカウンタによりカウントされた有効ビットカウント結果を前記第１トグル数または前記第２トグル数として出力し、かつ、前記有効期間カウンタによりカウントされた有効期間カウント結果を前記第１動作期間または前記第２動作期間として出力する第２出力部と、を備える。
【0022】
これによれば、トグル数を測定する有効ビットカウンタと、動作期間をカウントする有効期間カウンタとを別々に備えるため、同じ測定期間におけるトグル数及び動作期間を測定することができる。よって、第１対象回路の第１消費電力をより精度よく算出することができる。
【0023】
本開示の第６の態様に係る電力測定回路は、第１の態様から第４の態様のいずれか１つの態様に係る電力測定回路であって、前記第１測定部及び前記第２測定部のそれぞれは、第１クロックサイクルにおける前記第１入力信号または前記第１出力信号の信号値である第１信号値を保持する保持回路と、前記第１信号値と、前記第１クロックサイクルの次の第２クロックサイクルにおける前記第１入力信号または前記第１出力信号の信号値である第２信号値とを比較して、前記第１信号値と前記第２信号値とが互いに異なるビットをカウントするトグルビットカウンタと、前記トグルビットカウンタによるカウント結果のうち、前記第１入力信号または前記第１出力信号が無効であるカウント結果をマスクするマスク処理部と、第１カウントモードと第２カウントモードとを切り替える第１切替部と、前記第１カウントモードである第１測定期間において、前記マスク処理部によりマスクされた前記カウント結果をカウントし、前記第２カウントモードである第２測定期間において、前記第１入力信号または前記第１出力信号が有効である期間をカウントする有効カウンタと、前記第１測定期間において、前記有効カウンタによりカウントされた有効ビットカウント結果を前記第１トグル数または前記第２トグル数として出力し、かつ、前記第２測定期間において、前記有効カウンタによりカウントされた有効期間カウント結果を前記第１動作期間または前記第２動作期間として出力する第２出力部と、を備える。
【0024】
これによれば、トグル数を測定するカウンタと、動作期間を測定するカウンタとを共通化することができる。よって、電力測定回路の回路規模を小さくすることができる。
【0025】
本開示の第７の態様に係る電力測定回路は、第１の態様から第６の態様のいずれか１つの態様に係る電力測定回路であって、前記第１測定部と、前記第２測定部とは、第１測定回路で構成され、前記電力測定回路は、さらに、前記第１測定回路と前記第１対象回路の入力側とを接続する第１動作モードと、前記第１測定回路と前記第１対象回路の出力側とを接続する第２動作モードとを切り替える第２切替部を備え、前記第１測定回路は、前記第１動作モードにおいて前記第１測定部として動作し、前記第２動作モードにおいて前記第２測定部として動作する。
【0026】
これによれば、第１測定部と、第２測定部とを第１測定回路で共通化することができる。よって、電力測定回路の回路規模を小さくすることができる。
【0027】
本開示の第８の態様に係る電力測定回路は、第１の態様から第６の態様のいずれか１つの態様に係る電力測定回路であって、さらに、前記測定期間において、前記複数の処理回路のうちの第２対象回路への第２入力信号が示す信号値が変化した数である第３トグル数と、前記第２入力信号が有効である期間である第３動作期間とを測定する第３測定部と、前記測定期間において、前記第２対象回路からの第２出力信号が示す信号値が変化した数である第４トグル数と、前記第２出力信号が有効である期間である第４動作期間とを測定する第４測定部と、を備え、前記第１測定部と、前記第２測定部と、前記第３測定部と、前記第４測定部とのうちの２つの測定部は、それぞれ、第１測定回路及び第２測定回路で構成され、前記電力測定回路は、さらに、前記第１対象回路の入力側と、前記第１対象回路の出力側と、前記第２対象回路の入力側と、前記第２対象回路の出力側とのうちの２つの測定対象を前記第１測定回路及び前記第２測定回路に接続するセレクタを備え、前記第１測定回路及び前記第２測定回路は、前記セレクタにより選択された前記２つの測定対象を測定する測定部として動作する。
【0028】
これによれば、第１測定部、第２測定部、第３測定部及び第４測定部のうち、選択された２つの測定部として機能するように第１測定回路及び第２測定回路を設定することができる。よって、例えば、第１測定部及び第２測定部として機能するように第１測定回路及び第２測定回路を設定することで、同じ測定期間における第１トグル数、第１動作期間、第２トグル数及び第２動作期間に基づいて、第１対象回路の第１消費電力を算出することができる。よって、第１対象回路の第１消費電力をより精度よく算出することができる可能性がある。例えば、第３測定部及び第４測定部として機能するように第１測定回路及び第２測定回路を設定することで、第１対象回路と同様に、第２対象回路の第２消費電力をより精度よく算出することができる可能性がある。
【0029】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0030】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【0031】
【0032】
図１に示すように、電力測定回路１００は、複数（本実施の形態では３つ）の処理回路１０１～１０３と、複数の測定回路２０１～２０６と、期間測定回路３００と、バス４００と、算出部５００とを備える。電力測定回路１００は、複数の処理回路１０１～１０３以外の他の処理回路を備えていてもよい。電力測定回路１００は、複数の測定回路２０１～２０６以外の他の測定回路を備えていてもよい。
【0033】
複数の処理回路１０１～１０３のそれぞれは、入力される信号に従って、処理を行う論理回路またはプロセッサであり、処理結果を出力する。処理回路１０１は、例えば、１系統の入力信号、valid信号及びクロック信号を受信し、２系統の出力信号を出力する。２系統の出力信号は、処理回路１０１に入力された１系統の入力信号に対して処理回路１０１による処理が行われることで生成された信号である。なお、処理回路１０１は、受信したvalid信号及びクロック信号をそのまま出力してもよい。処理回路１０１は、第１対象回路の一例である。
【0034】
処理回路１０２は、例えば、１系統の入力信号、valid信号及びクロック信号を受信し、１系統の出力信号を出力する。処理回路１０２に入力される１系統の入力信号は、処理回路１０１から出力される２系統の出力信号のうちの１系統の出力信号である。処理回路１０２により出力される１系統の出力信号は、処理回路１０２に入力された１系統の入力信号に対して処理回路１０２による処理が行われることで生成された信号である。なお、処理回路１０２は、受信したvalid信号及びクロック信号をそのまま出力してもよい。
【0035】
処理回路１０３は、例えば、２系統の入力信号、valid信号及びクロック信号を受信し、１系統の出力信号を出力する。処理回路１０３に入力される２系統の入力信号のうちの１系統の入力信号は、処理回路１０１から出力される２系統の出力信号のうちの１系統の出力信号であり、処理回路１０２へ出力された出力信号とは別の出力信号である。処理回路１０３により出力される１系統の出力信号は、処理回路１０３に入力された２系統の入力信号に対して処理回路１０３による処理が行われることで生成された信号である。なお、処理回路１０３は、受信したvalid信号及びクロック信号をそのまま出力してもよい。
【0036】
測定回路２０１～２０６は、測定対象の信号のトグル数と、動作期間とを測定する。トグル数は、測定対象の信号が示す信号値が変化した数である。動作期間は、測定対象の信号が有効である期間である。
【0037】
図２は、トグル数及び動作期間を説明するための図である。
【0038】
図２において、Ｄａｔａ［０］～Ｄａｔａ［３］は、測定対象の信号の信号値を示す。図２では、測定対象の信号は、４ビットで表され、各ビットがＤａｔａ［０］～Ｄａｔａ［３］のいずれかの信号を示す。ｖａｌｉｄは、ｖａｌｉｄ信号の信号値を示し、Ｈｉｇｈである場合、測定対象の信号が有効であることを示し、Ｌｏｗである場合、測定対象の信号が無効であることを示す。ｃｌｋは、クロック信号を示し、図２では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２３までの所定のクロックで２３回動作したことが示されている。
【0039】
トグル数は、ｖａｌｉｄ信号が有効であることを示している場合において、Ｄａｔａ［０］～Ｄａｔａ［３］の各ビットが変化した回数の総数である。図２では、各ビットが変化した時が四角で示されている。つまり、トグル数は、図２の例では、四角の総数である。トグル率は、各ビットが変化しうるクロック数の総数に対するトグル数の割合である。クロック数の総数は、具体的には、測定期間にビット数を乗算して得られる数である。このように、トグル数、及び、測定期間が分かれば、既知の値である信号のビット数を用いて、トグル率を算出することができる。
【0040】
図２の例では、ビット数、つまり、Ｄａｔａ［０］～Ｄａｔａ［３］の数は４であり、測定期間は２３であるため、クロック数の総数は、２３×４の９２である。このように、クロック数の総数は、測定対象の信号のビット数と、測定期間とで算出することができる。そして、トグル数は、３６であるため、トグル率は、３６／９２＝０．３９・・・と算出することができる。
【0041】
動作期間は、ｖａｌｉｄ信号が有効であるクロック信号のサイクル数である。図２では、ｖａｌｉｄ信号が有効であることを示している時は、丸で示されている。つまり、動作期間は、図２の例では、丸の総数である。動作期間が丸の数で示されるのは、クロックが所定のクロック周期で繰り返されるからであり、丸の数に所定のクロック周期を乗算することで、測定期間を算出することができるからである。動作率は、測定期間に対する動作期間の割合である。このように、動作期間、及び、測定期間が分かれば、動作率を算出することができる。
【0042】
図２の例では、測定期間はＴ１～Ｔ２３の２３であり、動作期間は１８であるため、動作率は、１８／２３＝０．７８・・・と算出することができる。
【0043】
ここで、図１の説明に戻る。
【0044】
測定回路２０１は、処理回路１０１の入力側に接続され、処理回路１０１に入力される１系統の入力信号、valid信号及びクロック信号を受信する。測定回路２０１は、測定期間において、処理回路１０１への入力信号（第１入力信号）が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ１と、当該入力信号が有効である期間である動作期間Ｐ１とを測定する。なお、測定回路２０１は、第１測定部の一例である。トグル数Ｎ１は、第１トグル数の一例である。動作期間Ｐ１は、第１動作期間の一例である。
【0045】
測定回路２０２は、処理回路１０１の出力側に接続され、処理回路１０１から出力される２系統の出力信号のうち、処理回路１０２に出力される１系統の出力信号（第１出力信号）、valid信号及びクロック信号を受信する。測定回路２０２は、測定期間において、処理回路１０１から処理回路１０２への出力信号（第１出力信号）が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ２と、当該出力信号が有効である期間である動作期間Ｐ２とを測定する。なお、処理回路１０１から処理回路１０２への出力信号は、処理回路１０２への入力信号であるため、トグル数Ｎ２と、動作期間Ｐ２とは、処理回路１０２への入力信号に対する測定結果であるとも言える。なお、測定回路２０２は、第２測定部の一例である。トグル数Ｎ２は、第２トグル数の一例である。動作期間Ｐ２は、第２動作期間の一例である。
【0046】
測定回路２０３は、処理回路１０１の出力側に接続され、処理回路１０１から出力される２系統の出力信号のうち、処理回路１０３に出力される１系統の出力信号、valid信号及びクロック信号を受信する。測定回路２０３は、測定期間において、処理回路１０１から処理回路１０３への出力信号が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ３と、当該出力信号が有効である期間である動作期間Ｐ３とを測定する。なお、処理回路１０１から処理回路１０３への出力信号は、処理回路１０３への入力信号であるため、トグル数Ｎ３と、動作期間Ｐ３とは、処理回路１０３への入力信号に対する測定結果であるとも言える。
【0047】
測定回路２０４は、処理回路１０２の出力側に接続され、処理回路１０２から出力される１系統の出力信号、valid信号及びクロック信号を受信する。測定回路２０４は、測定期間において、処理回路１０２の出力信号が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ４と、当該出力信号が有効である期間である動作期間Ｐ４とを測定する。なお、トグル数Ｎ４は、第４トグル数の一例である。動作期間Ｐ４は、第４動作期間の一例である。
【0048】
測定回路２０５は、処理回路１０３の入力側に接続され、処理回路１０３へ入力される２系統の入力信号のうち、処理回路１０３に入力される１系統の入力信号、valid信号及びクロック信号を受信する。測定回路２０５が受信する１系統の入力信号は、処理回路１０３へ入力される２系統の入力信号のうち、処理回路１０１からの１系統の入力信号とは別の入力信号である。測定回路２０５は、測定期間において、処理回路１０３への入力信号が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ５と、当該入力信号が有効である期間である動作期間Ｐ５とを測定する。
【0049】
測定回路２０６は、処理回路１０３の出力側に接続され、処理回路１０３から出力される１系統の出力信号、valid信号及びクロック信号を受信する。測定回路２０６は、測定期間において、処理回路１０３の出力信号が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ６と、当該出力信号が有効である期間である動作期間Ｐ６とを測定する。
【0050】
なお、複数の測定回路２０１～２０６の詳細な構成は、後述する。
【0051】
期間測定回路３００は、測定期間を測定する。期間測定回路３００は、クロック信号及び制御信号を受信する。制御信号は、測定開始信号及び測定終了信号を含む。測定開始信号は、測定期間の開始タイミング（開始サイクル）を示す信号である。測定終了信号は、測定期間の終了タイミング（終了サイクル）を示す信号である。期間測定回路３００は、測定開始信号で示される開始タイミングから、測定終了信号で示される終了タイミングまでのクロック数をカウントすることで測定期間を測定する。つまり、測定期間は、開始タイミングから終了タイミングまでのクロック数で示される。なお、期間測定回路３００の詳細な構成は、後述する。
【0052】
測定回路２０１～２０６による測定結果と、期間測定回路３００による測定結果とは、バス４００を介して、算出部５００に出力される。
【0053】
算出部５００は、各処理回路の入力側に接続された測定回路による測定結果と、出力側に接続された測定回路による測定結果とに基づいて、測定期間における当該処理回路の消費電力を算出する。算出部５００は、電力測定回路１００の動作条件を変えて得られたトグル数Ｎ１～Ｎ６及び動作期間Ｐ１～Ｐ６に基づいて、回路全体の消費電力の測定を行ってもよい。
【0054】
算出部５００は、測定回路２０１により測定期間において測定されたトグル数Ｎ１及び動作期間Ｐ１と、測定回路２０２により測定期間において測定されたトグル数Ｎ２及び動作期間Ｐ２と、測定回路２０３により測定期間において測定されたトグル数Ｎ３及び動作期間Ｐ３とに基づいて、処理回路１０１の消費電力を算出する。同様に、算出部５００は、測定回路２０２により測定期間において測定されたトグル数Ｎ２及び動作期間Ｐ２と、測定回路２０４により測定期間において測定されたトグル数Ｎ４及び動作期間Ｐ４とに基づいて、処理回路１０２の消費電力を算出する。同様に、算出部５００は、測定回路２０３により測定期間において測定されたトグル数Ｎ３及び動作期間Ｐ３と、測定回路２０５により測定期間において測定されたトグル数Ｎ５及び動作期間Ｐ５と、測定回路２０６により測定期間において測定されたトグル数Ｎ６及び動作期間Ｐ６とに基づいて、処理回路１０３の消費電力を算出する。
【0055】
算出部５００は、測定対象の処理回路の入力側及び出力側のそれぞれの、トグル数に基づいて算出されるトグル率と、動作期間に基づいて算出される動作率とに基づいて、重回帰分析により得られた回帰係数を使用した電力算出式によって、測定対象の処理回路における消費電力を算出する。例えば、処理回路１０１の入力側のトグル率と動作率から算出する電力ＰＷ１、処理回路１０１の出力側のトグル率と動作率から算出する電力ＰＷ２、処理回路１０１のもう１系統の出力側のトグル率と動作率から算出する電力ＰＷ３は、それぞれ下記の式により算出される。なお、ｋｎ１、ｋｎ２、ｋｎ３、ｋｐ１、ｋｐ２、ｋｐ３は、回帰係数である。
【0056】
ＰＷ１＝ｋｎ１×Ｎ１＋ｋｐ１×Ｐ１
ＰＷ２＝ｋｎ２×Ｎ２＋ｋｐ２×Ｐ２
ＰＷ３＝ｋｎ３×Ｎ３＋ｋｐ３×Ｐ３
ＰＷ２＝ｋｎ２×Ｎ２＋ｋｐ２×Ｐ２
ＰＷ３＝ｋｎ３×Ｎ３＋ｋｐ３×Ｐ３
【0057】
そして、処理回路１０１の消費電力ＰＷは、下記の式により算出される。
【0058】
ＰＷ＝ＰＷ１＋ＰＷ２＋ＰＷ３
【0059】
なお、回帰係数は、複数の異なる回路の動作状態を作り出し、それぞれの動作状態における回路全体の電力をＳｏＣの外部電源端子にて測定し、同時に、処理回路１０１の入力側のトグル率と動作率、処理回路１０１の出力側のトグル率と動作率、処理回路１０１のもう１系統の出力側のトグル率と動作率を取得し、取得したデータから重回帰分析を行うことにより算出することが可能である。
【0060】
なお、算出部５００は、電力測定回路１００の内部のプロセッサで実現される。算出部５００は、電力測定回路１００の外部のコンピュータで実現されてもよい。
【0061】
次に、測定回路２０１～２０６の具体的な構成について説明する。なお、測定回路２０１～２０６の構成は、互いに同じ構成であるため、測定回路２０１の構成を代表して説明する。
【0062】
図３は、測定回路の構成の一例を示すブロック図である。
【0063】
測定回路２０１は、フリップフロップ２１１と、排他的論理和２１２と、トグルビットカウンタ２１３と、フリップフロップ２１４と、マスク処理部２１５と、カウンタ２１６と、フリップフロップ２１７と、カウンタ２１８と、フリップフロップ２１９とを備える。
【0064】
フリップフロップ２１１は、第１クロックサイクルにおける測定対象の信号が示す信号値である第１信号値を保持する保持回路である。測定対象の信号が示す信号値は、例えば、４ビットで表される。なお、当該信号値は、１ビット以上であれば何ビットで表されてもよい。フリップフロップ２１１は、保持した第１信号値を次のクロックサイクルで出力する。
【0065】
排他的論理和２１２は、フリップフロップ２１１により保持された第１信号値と、第１クロックサイクルの次の第２クロックサイクルにおける測定対象の信号が示す信号値の第２信号値とを取得し、第１信号値と第２信号値とを比較した結果を出力する。排他的論理和２１２は、例えば、第１信号値と第２信号値とを比較して、異なっているビットにおいて「１」を出力し、同じビットにおいて「０」を出力する。
【0066】
トグルビットカウンタ２１３は、排他的論理和２１２により出力された値が含む「１」の数、第１信号値と第２信号値とが互いに異なるビットの数をカウントする。
【0067】
フリップフロップ２１４は、第１クロックサイクルにおけるｖａｌｉｄ信号の信号値を保持する。フリップフロップ２１４は、保持した信号値を次のクロックサイクルで出力する。
【0068】
マスク処理部２１５は、フリップフロップ２１４から出力された第１クロックサイクルにおけるｖａｌｉｄ信号の信号値が「０」である場合の、トグルビットカウンタ２１３のカウント結果に対してマスク処理を実行する。つまり、マスク処理部２１５は、トグルビットカウンタ２１３によるカウント結果のうち、測定対象の信号が無効であるカウント結果をマスクする。具体的には、マスク処理部２１５は、マスク処理において、フリップフロップ２１４から出力された第１クロックサイクルにおけるｖａｌｉｄ信号の信号値が「０」である場合の、トグルビットカウンタ２１３のカウント結果を０に設定して出力し、ｖａｌｉｄ信号の信号値が「１」である場合の、トグルビットカウンタ２１３のカウント結果を変更せずにそのまま出力する。
【0069】
カウンタ２１６は、マスク処理部２１５によりマスク処理が実行されたカウント結果をカウントする。つまり、カウンタ２１６は、ｖａｌｉｄ信号が有効であることを示している場合において、Ｄａｔａ［０］～Ｄａｔａ［３］の各ビットが変化した回数をカウントする。カウンタ２１６は、測定開始信号によって示される測定開始タイミングに応じてカウンタをリセットし、測定開始タイミング以降の上記カウント結果をカウントして、カウント結果をフリップフロップ２１７に出力する。カウンタ２１６は、有効ビットカウンタの一例である。
【0070】
フリップフロップ２１７は、カウンタ２１６によるカウント結果を保持し、測定終了信号によって示される測定終了タイミングに応じてカウント結果を出力する。これにより、フリップフロップ２１７は、測定期間においてカウンタ２１６によりカウントされた有効ビットカウント結果をトグル数として出力する。フリップフロップ２１７は、出力部の一例である。
【0071】
カウンタ２１８は、ｖａｌｉｄ信号の信号値が「１」である期間（つまり測定対象の信号が有効である期間）をカウントする。カウンタ２１８は、測定開始信号によって示される測定開始タイミングに応じてカウンタをリセットし、測定開始タイミング以降の測定対象の信号が有効である期間をカウントして、カウント結果をフリップフロップ２１９に出力する。カウンタ２１８は、有効期間カウンタの一例である。
【0072】
フリップフロップ２１９は、カウンタ２１８によるカウント結果を保持し、測定終了信号によって示される測定終了タイミングに応じてカウント結果を出力する。これにより、フリップフロップ２１９は、測定期間においてカウンタ２１８によりカウントされた有効期間カウント結果を動作期間として出力する。フリップフロップ２１９は、第２出力部の一例である。
【0073】
次に、期間測定回路３００の具体的な構成について説明する。
【0074】
図４は、期間測定回路の構成の一例を示すブロック図である。
【0075】
期間測定回路３００は、カウンタ３０１と、フリップフロップ３０２とを備える。
【0076】
カウンタ３０１は、「１」を示す信号と、クロック信号と、測定開始信号とが入力され、測定開始信号によって示される測定開始タイミングに応じてカウンタをリセットし、測定開始タイミング以降のクロックをカウントして、カウント結果をフリップフロップ３０２に出力する。
【0077】
フリップフロップ３０２は、カウンタ３０１によるカウント結果を保持し、測定終了信号によって示される測定終了タイミングに応じてカウント結果を出力する。これにより、フリップフロップ３０２は、カウンタ３０１によりカウントされたカウント結果を測定期間Ｔとして出力する。フリップフロップ３０２は、第１出力部の一例である。
【0078】
図５は、トグル数、動作期間及び測定期間が確定するタイミングについて説明するための図である。
【0079】
図５に示すように、測定終了信号が時刻Ｔ１５において測定終了タイミングを示すため、トグル数、動作期間及び測定期間は、時刻Ｔ１５において確定されることとなる。
【0080】
［効果など］
本実施の形態に係る電力測定回路１００は、複数の処理回路１０１～１０３を有する集積回路における消費電力を算出する電力測定回路である。電力測定回路１００は、期間測定回路３００と、複数の測定回路２０１～２０６と、算出部５００とを備える。期間測定回路３００は、測定期間を測定する。測定回路２０１は、測定期間において、複数の処理回路１０１～１０３のうちの処理回路１０１（第１対象回路）への入力信号が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ１と、当該入力信号が有効である期間である動作期間Ｐ１とを測定する。測定回路２０２は、測定期間において、処理回路１０１からの出力信号が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ２と、当該出力信号が有効である期間である動作期間Ｐ２とを測定する。測定回路２０３は、測定期間において、処理回路１０１からの出力信号が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ３と、当該出力信号が有効である期間である動作期間Ｐ３とを測定する。算出部５００は、測定回路２０１により測定期間において測定されたトグル数Ｎ１及び動作期間Ｐ１と、測定回路２０２により測定期間において測定されたトグル数Ｎ２及び動作期間Ｐ２と、測定回路２０３により測定期間において測定されたトグル数Ｎ３及び動作期間Ｐ３とに基づいて、処理回路１０１の消費電力を算出する。
本実施の形態に係る電力測定回路１００は、複数の処理回路１０１～１０３を有する集積回路における消費電力を算出する電力測定回路である。電力測定回路１００は、期間測定回路３００と、複数の測定回路２０１～２０６と、算出部５００とを備える。期間測定回路３００は、測定期間を測定する。測定回路２０１は、測定期間において、複数の処理回路１０１～１０３のうちの処理回路１０１（第１対象回路）への入力信号が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ１と、当該入力信号が有効である期間である動作期間Ｐ１とを測定する。測定回路２０２は、測定期間において、処理回路１０１からの出力信号が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ２と、当該出力信号が有効である期間である動作期間Ｐ２とを測定する。測定回路２０３は、測定期間において、処理回路１０１からの出力信号が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ３と、当該出力信号が有効である期間である動作期間Ｐ３とを測定する。算出部５００は、測定回路２０１により測定期間において測定されたトグル数Ｎ１及び動作期間Ｐ１と、測定回路２０２により測定期間において測定されたトグル数Ｎ２及び動作期間Ｐ２と、測定回路２０３により測定期間において測定されたトグル数Ｎ３及び動作期間Ｐ３とに基づいて、処理回路１０１の消費電力を算出する。
【0081】
これによれば、処理回路１０１への入力信号に基づいて測定されたトグル数Ｎ１及び動作期間Ｐ１と、処理回路１０１からの出力信号に基づいて測定されたトグル数Ｎ２及び動作期間Ｐ２と、処理回路１０１からのもう１系統の出力信号に基づいて測定されたトグル数Ｎ３及び動作期間Ｐ３とに基づいて、測定期間における処理回路１０１の消費電力を算出する。つまり、集積回路における処理回路１０１の第１消費電力を容易に算出することができる。
【0082】
本実施の形態に係る電力測定回路１００において、測定回路２０４は、測定期間において、複数の処理回路１０１～１０３のうち、処理回路１０１の１系統の出力信号が入力信号として入力される処理回路１０２からの出力信号が示す信号値が変化した数であるトグル数Ｎ４と、当該出力信号が有効である期間である動作期間Ｐ４とを測定する。算出部５００は、さらに、測定回路２０２により測定期間において測定されたトグル数Ｎ２及び動作期間Ｐ２と、測定回路２０４により測定期間において測定されたトグル数Ｎ４及び動作期間Ｐ４とに基づいて、処理回路１０２の消費電力を算出する。
【0083】
これによれば、処理回路１０１からの１系統の出力信号に基づいて測定されたトグル数Ｎ２及び動作期間Ｐ２を利用して、処理回路１０２の消費電力を算出するため、トグル数及び動作期間を測定する測定回路の数を低減することができる。
【0084】
本実施の形態に係る電力測定回路１００において、測定回路２０１～２０６のそれぞれは、フリップフロップ２１１（保持回路）と、トグルビットカウンタ２１３と、マスク処理部２１５と、カウンタ２１６（有効ビットカウンタ）と、カウンタ２１８（有効期間カウンタ）と、フリップフロップ２１７、２１９（第２出力部）とを備える。フリップフロップ２１１は、第１クロックサイクルにおける測定対象の信号の信号値である第１信号値を保持する。トグルビットカウンタ２１３は、第１信号値と、第１クロックサイクルの次の第２クロックサイクルにおける測定対象の信号の信号値である第２信号値とが互いに異なるビットをカウントする。マスク処理部２１５は、トグルビットカウンタ２１３によるカウント結果のうち、測定対象の信号が無効であるカウント結果に対してマスク処理を実行する。カウンタ２１６は、マスク処理部２１５によりマスク処理が実行されたカウント結果をカウントする。カウンタ２１８は、測定対象の信号が有効である期間をカウントする。フリップフロップ２１７、２１９は、測定期間において、カウンタ２１６によりカウントされた有効ビットカウント結果をトグル数として出力し、かつ、カウンタ２１８によりカウントされた有効期間カウント結果を動作期間として出力する。
【0085】
これによれば、トグル数を測定するカウンタ２１６（有効ビットカウンタ）と、動作期間をカウントするカウンタ２１８（有効期間カウンタ）とを別々に備えるため、同じ測定期間におけるトグル数及び動作期間を測定することができる。よって、第１対象回路の第１消費電力をより精度よく算出することができる。
【0086】
（変形例１）
変形例１に係る測定回路２０１Ａについて説明する。
変形例１に係る測定回路２０１Ａについて説明する。
【0087】
図６は、変形例１に係る測定回路の構成の一例を示すブロック図である。測定回路２０１Ａは、実施の形態における測定回路２０１～２０６のいずれかの代わりに用いられてもよい。
【0088】
変形例１に係る測定回路２０１Ａは、実施の形態に係る測定回路２０１と比較して、切替部２２０をさらに有し、カウンタ２１８及びフリップフロップ２１９を有していない点が異なる。変形例１に係る測定回路２０１Ａは、カウンタ２１６及びフリップフロップ２１７を、実施の形態に係るカウンタ２１８及びフリップフロップ２１９としても機能させる。つまり、測定回路２０１Ａは、トグル数をカウントする機能と、動作期間をカウントする機能とを時分割で切り替えて、共通のカウンタ２１６及びフリップフロップ２１７を用いて実現する構成である。以下、異なる点について主に説明する。
【0089】
切替部２２０は、切替信号に応じて、第１カウントモードと第２カウントモードとを切り替える。つまり、切替部２２０は、マスク処理部２１５から出力されるマスク処理が実行されたカウント結果と、フリップフロップ２１４から出力される第１クロックサイクルにおけるｖａｌｉｄ信号の信号値を2つの入力として、切替信号に応じて、いずれか一方の入力を選択する。
【0090】
カウンタ２１６は、第１カウントモードである第１測定期間において、マスク処理部２１５によりマスクされたカウント結果をカウントし、第２カウントモードである第２測定期間において、測定対象の信号が有効である期間をカウントする。
【0091】
フリップフロップ２１７は、第１測定期間において、カウンタ２１６によりカウントされた有効ビットカウント結果をトグル数として出力し、かつ、第２測定期間において、カウンタ２１６によりカウントされた有効期間カウント結果を動作期間として出力する。
【0092】
これによれば、トグル数を測定するカウンタと、動作期間を測定するカウンタとを共通化することができる。よって、電力測定回路１００の回路規模を小さくすることができる。
【0093】
（変形例２）
変形例２に係る電力測定回路１００Ａについて説明する。
変形例２に係る電力測定回路１００Ａについて説明する。
【0094】
図７は、変形例２に係る電力測定回路の構成の一例を示すブロック図である。
【0095】
変形例２に係る電力測定回路１００Ａは、実施の形態に係る電力測定回路１００と比較して、さらに、切替部２２１～２２３を備え、測定回路２０１、２０４、２０５を備えていない点が異なる。変形例２に係る電力測定回路１００Ａでは、測定回路２０２は、処理回路１０２の入力側及び出力側の信号を切替部２２１により切り替えて測定し、測定回路２０３は、処理回路１０１の入力側及び出力側の１系統の信号を切替部２２３により切り替えて測定し、測定回路２０６は、処理回路１０３の入力側の１系統及び出力側の信号を切替部２２２により切り替えて測定する。つまり、測定回路２０２、２０３、２０６は、複数の信号（例えば、入力側の信号及び出力側の信号）を切替部２２１～２２３によって時分割で切り替えて、測定する。なお、切替部２２１～２２３のそれぞれは、当該切替部が接続される測定回路と、当該測定回路の計測対象となる処理回路の入力側とを接続する第１動作モードと、当該測定回路と当該処理回路の出力側とを接続する第２動作モードとを切り替える。測定回路は、第１動作モードにおいて入力側の信号を測定する測定回路として動作し、第２動作モードにおいて出力側の信号を測定する測定回路として動作する。
【0096】
なお、切替部は、測定回路を測定対象の回路の入力側と出力側との一方に選択的に接続されるように接続される例を挙げたが、これに限らずに、処理回路の出力側と別の処理回路の出力側との一方に選択的に接続されるように接続されてもよいし、処理回路の入力側と別の処理回路の入力側との一方に選択的に接続されるように接続されてもよい。
【0097】
変形例２に係る電力測定回路１００Ａよれば、２つの測定回路を１つの測定回路で共通化することができる。よって、電力測定回路１００Ａの回路規模を小さくすることができる。
【0098】
（変形例３）
変形例３に係る電力測定回路１００Ｂについて説明する。
変形例３に係る電力測定回路１００Ｂについて説明する。
【0099】
図８は、変形例３に係る電力測定回路の構成の一例を示すブロック図である。
【0100】
変形例３に係る電力測定回路１００Ｂは、実施の形態に係る電力測定回路１００と比較して、さらに、セレクタ６００を備え、２つの測定回路２０１Ｂ、２０２Ｂを備える点が異なる。変形例３に係る電力測定回路１００Ｂでは、３つの処理回路１０１～１０３の入力側及び出力側に接続されるセレクタ６００によって、測定対象とする信号を複数（変形例３では２つ、つまり測定回路の数）選択し、選択した複数の信号を測定回路２０１Ｂ、２０２Ｂに出力する。これにより、測定回路２０１Ｂ、２０２Ｂは、選択された信号に対する測定を行い、当該信号のトグル数及び動作期間を得ることができる。
【0101】
このように、セレクタ６００は、測定対象の処理回路の入力側及び出力側のうちの２つの測定対象を２つの測定回路２０１Ｂ、２０２Ｂに接続する。つまり、複数の入力側及び出力側のうち、選択された２つの測定対象の信号を測定するように測定回路２０１Ｂ、２０２Ｂを機能させることができる。例えば、セレクタ６００は、処理回路１０２の入力側と、処理回路１０２の出力側とを選択することで、処理回路１０２の消費電力を算出するための、入力側のトグル数及び動作期間と、出力側のトグル数及び動作期間とを同じ測定期間で得ることができる。よって、処理回路１０２の消費電力を精度よく算出できる可能性がある。
【0102】
なお、変形例３に係る電力測定回路１００Ｂは、２つの測定回路２０１Ｂ、２０２Ｂを備えるため、セレクタ６００は、３つの処理回路１０１～１０３の入力側の信号及び出力側の信号のうち、任意の２つの信号を選択するとしたが、これに限らない。電力測定回路１００Ｂは、３つ以上（あるいは１つ）の測定回路を備えていてもよく、セレクタ６００は、測定回路の数の信号を選択してもよい。
【0103】
（他の実施の形態）
以上、一つ又は複数の態様に係る電力測定回路について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、本開示の範囲内に含まれてもよい。
以上、一つ又は複数の態様に係る電力測定回路について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、本開示の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0104】
本開示は、集積回路内の特定の処理回路における消費電力を容易に算出することができる電力想定回路等として有用である。
【符号の説明】
【0105】
１００、１００Ａ、１００Ｂ 電力測定回路
１０１～１０３ 処理回路
２０１～２０６、２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ｂ 測定回路
２１１、２１４、２１７、２１９、３０２ フリップフロップ
２１２ 排他的論理和
２１３ トグルビットカウンタ
２１５ マスク処理部
２１６、２１８、３０１ カウンタ
２２０、２２１～２２３ 切替部
３００ 期間測定回路
４００ バス
５００ 算出部
６００ セレクタ
１０１～１０３ 処理回路
２０１～２０６、２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ｂ 測定回路
２１１、２１４、２１７、２１９、３０２ フリップフロップ
２１２ 排他的論理和
２１３ トグルビットカウンタ
２１５ マスク処理部
２１６、２１８、３０１ カウンタ
２２０、２２１～２２３ 切替部
３００ 期間測定回路
４００ バス
５００ 算出部
６００ セレクタ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】