[發明專利]片上系統及其緩存器

有效

• 申請號: 201210567839.4
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103064503A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 景蔚亮
• 申請（專利權）人: 上海新儲集成電路有限公司
• 主分類號: G06F1/32
• 分類號: G06F1/32;G06F11/14
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術領域

本發明涉及集成電路領域，特別是關于集成電路領域中的片上系統及其緩存器。

背景技術

在片上系統(System-on-Chip)結構中，當微控制器讀取保存在片外硬盤中的指令和數據時，通常片上系統依次把保存在該片外硬盤的指令或數據讀到片外內存中，然后把片外內存中的指令或數據導入到片上系統的緩存器中，最后由微控制器從緩存器中讀取指令和數據執行操作。其中，片上的緩存器一般部是采用靜態隨機訪問存儲器(SRAM，Static?RandomAccess?Memory)來做的。在微控制器單元讀取緩存器中的指令和數據時，如果系統內發生了中斷或異常，系統會把現場內容包括中斷堆棧，用戶堆棧，全局變量，局部變量等等，全部保存到緩存器中。待中斷或異常處理完成后，微控制器會把保存在緩存器中的現場內容全部恢復，繼續執行被中斷的指令或數據。在執行中斷或處理異常這一期間，緩存器需要一直保持上電的狀態才能夠使其保存的數據不丟失。這很容易產生靜態漏電功耗，隨著工藝尺寸越做越小，緩存器在整個片上系統中占的比例和面積也愈來愈大。例如在深亞微米工藝節點(DSM)下這一問題尤為突出，靜態漏電功耗甚至會大于動態功耗。

此外，當指令或數據導入緩存器而被微控制器執行時，如果片上系統的緩存器發生斷電；由于現有的片上系統的緩存器采用SRAM，基于SRAM斷電會丟失存儲內容的特性，在重新上電后，片上系統的緩存器的指令和數據需要重新導入。這意味著指令和數據需重新從片外硬盤讀入到片外內存，然后被導入到片上系統的緩存器，且微控制器需從頭開始執行程序方可。不僅浪費了很多的功耗，也大大地降低了微控制器從低功耗模式(緩存器掉電)轉為正常工作模式的速度。

綜上所述，在電子產品日趨小型化、低功耗的趨勢下，現有片上系統所使用的緩存器勢必不能滿足市場的需求，亟需改進。

發明內容

本發明克服了現有技術中靜態漏電功耗過大且恢復正常工作的速度較慢等缺陷，提出了一種片上系統及其緩存器。

本發明提出了一種片上系統，包含：

微控制器；及

緩存器，存儲供所述微控制器讀取的指令與數據；其中，所述緩存器包含非易失性靜態隨機訪問存儲器；在所述緩存器進入掉電模式前，所述非易失性靜態隨機訪問存儲器能夠保存所述片上系統的現場內容。

其中，當所述緩存器重新上電后，所述片上系統從所述非易失性靜態隨機訪問存儲器內恢復所述現場內容，并根據所述現場內容中的程序指針從片外導入指令和數據到所述緩存器以繼續執行程序。

其中，增大所述非易失性靜態隨機防問存儲器在整個所述緩存器內的容量大小比例，在所述緩存器進入掉電模式前，所述非易失性靜態隨機訪問存儲器還可以保存將要被所述微控制器處理的部分或全部指令和/或數據。

其中，當所述緩存器重新上電后，所述片上系統從所述非易失性靜態隨機訪問存儲器內恢復所述現場內容，并繼續執行保存在所述非易失性靜態隨機訪問存儲器內的所述掉電前將要被微控制器處理的部分或全部指令和/或數據。

其中，進一步地，所述緩存器完全是由非易失性靜態隨機訪問存儲器構成。

其中，當所述緩存器重新上電后，所述片上系統繼續執行掉電前保存在所述緩存器內的被中斷的指令和數據。

本發明還提出了一種緩存器，應用于所述片上系統，存儲供所述片上系統的微控制器讀取的指令與數據；其中所述緩存器包含：非易失性靜態隨機訪問存儲器；在所述緩存器進入掉電模式前，所述非易失性靜態隨機訪問存儲器能夠保存所述片上系統的現場內容。

其中，增大所述非易失性靜態隨機訪問存儲器在整個所述緩存器內的容量大小比例，在所述緩存器進入掉電模式前，所述非易失性靜態隨機訪問存儲器能夠保存所述緩存器內將要被微控制器處理的部分或全部指令和/或數據。

其中，進一步地，所述緩存器完全是由非易失性靜態隨機訪問存儲器構成。

根據本發明實施例的片上系統及其緩存器不僅克服了靜態漏電功耗大的問題，同時在超低功耗模式(緩存器掉電)結束后能夠很快的恢復現場且繼續執行指令或數據。

附圖說明

圖1是一片上系統從片外導入程序(指令和/或數據)的流程示意圖；

圖2是根據本發明一實施例的片上系統的緩存器的結構及程序執行過程示意圖；

圖3是采用圖2所示的緩存器的片上系統的程序執行流程圖；

圖4是根據本發明另一實施例的片上系統的緩存器的結構及程序執行過程示意圖；