JPH03222034A - シフトレジスタ - Google Patents

シフトレジスタ

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JPH03222034A
JPH03222034A JP2017303A JP1730390A JPH03222034A JP H03222034 A JPH03222034 A JP H03222034A JP 2017303 A JP2017303 A JP 2017303A JP 1730390 A JP1730390 A JP 1730390A JP H03222034 A JPH03222034 A JP H03222034A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は複数ビットの信号のシフトを行うシフトレジ
スタに関する。
(従来の技術) LSI(大規模集積回路)の高集積化、多機能化に伴い
、LSIにおける信号の入出力の論理テストは複雑にな
り、かつ必要なデータ量が膨大になってきた。そこで、
最近のLSI装置にはテスト容易化回路が付加され、前
記論理テストを最小限に抑えるようにしている。
上記テスト容易化回路には、疑似乱数データ発生用とし
て、またはデータ圧縮用として、第5図に示すようなリ
ニアフィードバック・シフトレジスタ(LFSR)が用
いられる。このLFSRの段数は疑似乱数データ発生用
に使用する時はテストに必要な入力信号数だけ必要であ
り、また、データ圧縮用に使用する時も、観測しなけれ
ばならない出力信号数だけ必要となる。
上記第5図を参照して従来のLFSRを説明する。図中
F1〜Fnはフリップ・フロップからなるラッチ回路で
ある。このラッチ回路は、各間に挿入されている制御ゲ
ート回路61〜Gnを介して入力されるデータ信号D1
〜Dnをクロック信号CLKのタイミングで取り込み、
順次シフトする。また、出力データ信号Q1〜QnはF
1〜Fnの各出力ノードから取り出される。最終段のラ
ッチ回路Fnの出力がフィードバックされて次のサイク
ルが開始される。このフィードバックライン上に挿入さ
れている制御ゲート回路Goは、設計上どんなデータの
シフトパターンを構成するかにより、挿入箇所及び挿入
数が異なる。
すなわち、このようなLFSRを疑似乱数データ発生用
として使用する場合、D1〜Dnを論理“0”に固定し
、テストを要するLSIに必要な疑似乱数データをQ1
〜Qnにて発生させる。疑似乱数データとしてのQ1〜
Qnはテスト対象のLSI内に供給され、テスト結果が
出力される。
上記LFSRをデータ圧縮用として使用する場合は、出
力されるべき所望の信号をD1〜Dnとして供給し、圧
縮データをQ1〜Qnにて発生させる。これにより、テ
スト結果のデータの観測の簡略化がなされる。
LSIの論理テストは一般に入力信号数と出力信号数が
多いほど、より精密なテスト結果が得られ、テストしや
すい。また、論理を分割してテストを容易にする手法に
おいても、分割された論理ブロック全体では、必然的に
入力信号数と出力信号数は多くなる。
従って、LSIの高集積化に伴い、論理テストに必要な
LFSRの段数が増大し、その占有面積がLSIの高集
積化を妨げる。
(発明が解決しようとする:l1ffi)このように従
来ではLSIの高集積化に伴い、論理テストに必要なL
FSRの段数が増大し、その占有面積がLSIの高集積
化を妨げるという欠点がある。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は、LSIの高集積化を妨げることのな
いシフトレジスタを提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明のシフトレジスタは選択信号に基づいて複数ビ
ットの入力信号の中から1ビットを選択出力する選択回
路と、前記選択回路で選択された1ビットの信号を第1
のクロック信号に同期してラッチする第1のラッチ回路
と、前記入力信号のビット数分だけ設けられ、互いに位
相が異なる第2のクロック信号に同期して前記第1のラ
ッチ回路の出力をラッチする第2のラッチ回路とで1個
の記憶回路を構成し、前記記憶回路を複数個設け、前段
の記憶回路内の複数個の第2のラッチ回路の出力が後段
の選択回路の複数ビットの入力信号となるように多段接
続されて構成される。
(作用) この発明では選択信号、第1のクロック信号および第2
のクロック信号のタイミング制御により、複数ビットの
うちの1ビットの信号が時分割にシフトされ、第2のラ
ッチ回路それぞれに順次格納される。これにより、1ビ
ットのシフト回路に必要な2つの記憶単位の一方を第1
のラッチ回路1つで補う。つまり、nビットの並列デー
タのシフト時に時分割に共有させることにより、合計n
+1の記憶単位で従来と同様の機能を実現する。
これにより、必要な回路規模はnが大きければ従来のほ
ぼ半分で済む。また、データのシフトについても1つの
経路だけでなく、多くの経路を自由に設定できる機能を
持つことができる。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明を実施例により説明する
第1図はこの発明に係る一実施例による構成を示す回路
図である。図において1,2.3.4はそれぞれ4ビッ
トの記憶回路である。これら各記憶回路は記憶回路1で
例示するようにマルチプレクサ5.1ビットラッチ回路
6、及び4個の1ビットラッチ回路7〜lOが設けられ
ており、それぞれ4ビットの並列データのシフトを行う
上記マルチプレクサ5は、4ビットの並列データである
入力信号All、Bit、C1l。
Dllのうちの1ビットを、2ビットの選択信号5EL
I、5EL2に基づいて選択し、出力する。
上記1ビットラッチ回路6は上記マルチプレクサ5で選
択された信号をクロック信号CKのタイミングでラッチ
する。このクロック信号CKは、上記選択信号5ELI
、5EL2に同期したタイミングで発生される。
上記4個の1ビットラッチ回路7〜IOには上記1ビッ
トラッチ回路6の出力信号M10が供給されている。そ
して、これら各1ビットラッチ回路7〜10は、前記ク
ロック信号CKに同期し、互いに位相が異なる4個のク
ロック信号ACK。
BCK、CCK、DCKのそれぞれに同期してラッチす
る。
上記4個の記憶回路1.2.3.4は、前段の4個の1
ビットラッチ回路7〜lOの出力が後段のマルチプレク
サ5に順次入力されるように多段接続されている。そし
て、各記憶回路1,2゜3.4に対し、2ビットの選択
信号5ELI、5EL2、クロック信号CK及びクロッ
ク信号ACK、BCK、CCK、DCKが共通に供給さ
れている。
次に、上記実施例回路の動作を第2図に示すタイミング
チャートを参照して説明する。このタイミングチャート
は、第1図の回路内の記憶回路2における入出力信号に
着目して示されている。選択信号5EL1及び5EL2
は、その2個の信号が互いに切り換えられ、4ビットの
入力信号All、BII、CII、DIIを順次にシフ
トさせる。
まず、5ELI、5EL2が共に′0#レベルのとき、
記憶回路2内の選択回路5は、前段の記憶回路1の出力
信号AIOであるA21の信号、つまりタイミングチャ
ート中の信号AOを選択する。よって、前記選択回路5
の出力S20にはAOが伝達される。このとき、記憶回
路2における1ビットラッチ回路6のクロック信号CK
が“0”から“1”レベルに変化すると、前記ラッチ回
路6にAOがラッチされ、その出力M20はAOとなる
。続いて、ラッチ回路7のクロック信号ACKが“0”
から“1°レベルに変化すると前記ラッチ回路7にAO
がラッチされ、その出力A20はAOとなる。
このような一連の動作をすることにより、4個の記憶回
路の出力AIO,A20.A30゜A40に関するシフ
トが完了する。この動作の中で、前段の記憶回路1の出
力AIOも出力A20と同様に変化し、AOからA1に
なる。そこで出力520はこの時点でAOからA1に変
化する。
次に、5EL1が“1” L/ベベルS E L 2 
カ“0°レベルになり、前記と同様の動作が行われる。
すなわち、記憶回路2内の選択回路5は、前段の記憶回
路1の出力信号BIOであるB21の信号、つまりタイ
ミングチャート中の信号BOを選択する。よって、前記
選択回路5の出力S20にはBOが伝達される。このと
き、記憶回路21;おける1ビットラッチ回路6のクロ
ック信号CKが“0°から“1ルベルに変化するとラッ
チ回路6にBOが記憶され、その出力M20はBOとな
る。続いて、ラッチ回路7のクロック信号BCKが“0
”から“1°レベルに変化すると、前記ラッチ回路7に
BOが記憶され、その出力B20はBOとなる。
このような一連の動作をすることにより、4個の記憶回
路の出力BIO,B20.B30゜B40に関するシフ
ト動作が完了する。
次に、5ELIを“0ルベル、5EL2を“1”レベル
に変化させ、前記と同様の動作を行い、CIO,C20
,C30,C40に関するシフト動作がなされ、5EL
1を′1″レベル、5EL2を“1°レベルに変化させ
、前記と同様の動作を行うことによって、CIO,C2
0・C30,C40に関するシフト動作がなされる。
このように、選択信号5ELI、5EL2(7)レベル
を“Oo、“O°〜“1”1°に切り換えることにより
、4ビットの並列な信号における1回の並列シフトが完
了する。また、同様に選択信号5ELL、5EL2のレ
ベルを切り換えて次の4ビットの並列シフトが行われる
上記実施例回路によれば、選択信号5ELI、5EL2
の4状態でCKとACK−DCKの組み合わせにより、
それぞれAIO〜D10に関するシフトが行われるので
、途中でシフト動作を行わせたくない経路があれば、そ
れに必要なりロック信号の組み合わせをなくするか5E
LI、5EL2においてその状態をなくせばよい。
また、第1図の回路では、各記憶回路の選択信号5EL
I、5EL2を共通にしたが、別個に制御すればA10
.A20.A30.A40の経路のシフトだけでなく、
A10.B20.C30゜D40といった種々の経路の
シフトが実現できる。
さらに、各記憶回路でのCK、ACK、BCK。
CCK、DCKのクロック信号を独自に制御すれば同一
データの同時シフトが可能となる。
第3図はこの発明の応用例の構成を示す回路図であり、
第1図のシフトレジスタを用いた時分割4段のデータ圧
縮/発生リニアフィードバックシフトレジスタ(L S
 F R)の構成を示す回路図である。2ビットの入力
信号をシフトする記憶回路11、12.13.14から
なり、記憶回路それぞれには、選択回路15とその出力
をラッチする1ビットのラッチ回路16および出力段の
ラッチ回路17.18が設けられている。記憶回路周辺
に配した制御ゲート回路ではモード切り換えが行われる
。A10゜A20.A30.A40の経路のシフトで4
ビット並列の疑似乱数データを発生し、B10゜B20
.B30.B40の経路のシフトで4ビット並列データ
を圧縮するように構成されている。
次に、前記記憶回路周辺に配した制御ゲート回路につい
て、AIO,A20.A30.A40の疑似乱数データ
発生部と、BIO,B20゜B30.B40のデータ圧
縮部に別けて説明する。
疑似乱数データ発生部の制御ゲート回路であるORゲー
ト回路21、ANDゲート回路22.23、インバータ
24はAIO〜A40の経路でシフトを行うか、4ビッ
ト並列の疑似乱数データを発生するLFSRモードかを
制御している。また、EXORゲート回路25はAIO
〜A40の経路でLFSRを構成するためのフィードバ
ックゲートであり、その出力がANDゲート回路23の
一方入力端に供給される。
外部制御入力信号MODEIが“0°レベルのときは、
Al0−A40の経路はLFSRモードとなり、EXO
Rゲート回路25の出力がAllに伝達される。このと
き、1回のシフト周期ごとにAIO,A20.A30.
A40に4ビット並列の疑似乱数データを発生し、それ
ぞれ外部出力端子の出力データD10.D20.D30
.B40として出力される。
次に、MODElが“1mレベルのときは、AIO〜A
40の経路はシフトモードとなり、外部出力端子Sll
のデータがAllに伝達され、1回のシフト周期ごとに
A40にシフトデータが得られ、外部出力データSol
として出力される。
他方、データ圧縮部の制御ゲート回路であるORゲート
回路26、ANDゲート回路27.2g、インバータ2
9は、外部入力信号MODE2によりBIO−B40の
経路でシフトを行うか、入力される4ビットの並列デー
タDI I、D2I。
B31.B41を圧縮するLFSRモードかを制御して
いる。また、EXORゲート回路30は810〜B40
の経路でLFSRを構成するためのフィードバックゲー
トでその出力がANDゲート回路28の一方入力端に供
給される。また、ANDゲート回路31.32.3L 
84はそれぞれ外部人力データ信号Dll−D41の4
ビットの並列データを各記憶回路11−14における各
入力信号B11−B41としてEXORゲート回路35
.3B。
37、38を介して供給する。このEXORゲート回路
35.3B、 37.38の他の入力端にはそれぞれ前
記ORゲート回路26の出力、BIO,B20゜B30
の各信号が供給される。
外部制御入力信号MODE2が“1ルベルのとき、B1
0−840の経路はLFSRモードとなり、EXORゲ
ート回路30の出力信号がANDゲート回路2B、OR
ゲート回路2Bを介してに伝達される。さらにデータ信
号DllがANDゲート回路81.EXORゲート回路
85を介して記憶回路11で圧縮される。同様にしてデ
ータ信号D21がANDゲート回路82.EXORゲー
ト回路3Bを介して記憶回路12でデータ圧縮される。
以下同様にしてデータ信号D3I、D41が記憶回路I
I、 14でデータ圧縮される。
次ニ、MODE2が′Omレベルのとき、BIO〜B4
0の経路はシフトモードとなる。このとき、ANDゲー
ト回路31.32.33.34の出力はそれぞれ′02
レベルになるので、EXORゲート回路35は外部入力
信号SI2をBllに伝達し、EXORゲート回路36
はB10をB21に伝達し、EXORゲート回路37は
B20をB31に伝達し、EXORゲート回路38はB
30をB41に伝達する。また、B40は外部出力信号
302として出力される。
このように、LFSRをデータ圧縮用に使用する場合、
始めはシフトモードにして内部状態を設定した後、LF
SRモードにしてデータを圧縮し、圧縮結果をシフトモ
ードにして再最終段の出力から観測するのが一般的であ
る。この実施例回路では、同時に4ビットの疑似乱数の
発生と、4ビットの並列データの圧縮が、実現できる。
第4図はこの発明の他の実施例による構成の回路図であ
る。図において41.42.48.44はそれぞれ4ビ
ットの記憶回路であり、それぞれ同一の回路構成になっ
ている。そして、4ビットの並列データを時分割で次段
の4ビットの記憶回路にシフトするように構成されてい
る。
45〜48それぞれは4ビット分のラッチ回路であり、
4ビットの入力信号AII、Bll、C1l。
Dllがそれぞれ位相の異なるクロック信号ACK、B
CK、CCK、DCKに従って1ビットの信号がそれぞ
れのラッチ回路45〜48に順次入力され、ラッチされ
る。49は例えばマルチプレクサからなる選択回路であ
り、ラッチ回路45〜48にラッチされた4ビットの入
力信号All、Bll。
C1l、Dllが選択信号5ELI及び5EL2により
制御され、この4ビットのうち1ビットの信号が選択さ
れ出力される。5oは1ビットラッチ回路であり、前記
選択回路49の出力S1がクロック信号CKのタイミン
グでラッチされることにより、前記1ビットの信号を記
憶する。このクロック信号CKは前記選択信号に同期す
るタイミングで発生する。すなわちく前記選択される1
ビットの信号が時分割に1ビットラッチ回路50に順次
転送されるようになっている。
このような記憶回路を41.42.48.44と複数段
設け、例えば、前段の記憶回路41におけるラッチ回路
49の時分割の出力信号01が後段の記憶回路42にお
ける4ビットの入力信号A21.B21゜C21,D2
1になるように接続し、以下同様に複数段接続する。そ
して、すべての記憶回路41゜42、43.44におけ
る各選択信号とクロック信号が初段の回路41の5EL
I及び5EL2とクロック信号CK、ACK、BCK、
CCK、DCKと共通に供給されるように接続し、時分
割4人力4段のシフトレジスタが構成される。
この実施例回路の動作は、第1図の実施例回路と同様に
選択信号5ELI及び5EL2の状態により選択回路4
9の出力S1が決定され、ラッチ回路50の出力01が
CKのタイミングで順次入力信号A21−D21を時分
割に転送する。第1図の4ビット記憶回路の動作に対応
させると81と01がそれぞれS10、Mloに対応し
ている。
従って、01には第2図のタイミングチャートに示され
るように1回の動作で時分割に4人力AII〜Dllの
データを出力している。つまり、この第3図の回路構成
においては、4ビットの並列データのシフト機能を持つ
が、内部データを出力させるときにはデータが時分割に
出力されるので各クロック信号のタイミング制御に注意
を要する。
また、図示しないが第4図の実施例回路を用いて第3図
のような時分割4段のデータ圧縮/発生リニアフィード
バックシフトレジスタ(LSFR)を構成することも=
J能である。
この結果、並列データのシフト時に、1ビットのシフト
回路に必要な2つの記憶単位の一方を時分割に共有させ
ることが可能となる。これにより、規模の大きい回路で
は従来のほぼ半分のラッチ回路数で済む。また、データ
のシフトについても、各記憶回路の選択信号及びクロッ
ク信号を別個に制御することによって、1つの経路だけ
でなく多くの経路を自由に設定できる機能を持つという
利点がある。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、LSIの高集積
化を妨げることのないシフトレジスタを提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による構成を示す回路図、
第2図は第1図の実施例回路の動作を説明するタイミン
グチャート、第3図はこの発明の応用例による構成を示
す回路図、第4図はこの発明の他の実施例による構成を
示す回路図、第5図は従来のリニアフィードバックシフ
トレジスタの構成を示す回路図である。 1.2.3.4・・・記憶回路、5・・・選択回路、6
゜ 7゜ 8゜ 9゜ IO・・・ ピットラッチ回路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)選択信号に基づいて複数ビットの入力信号の中か
    ら1ビットを選択出力する選択回路と、前記選択回路で
    選択された1ビットの信号を第1のクロック信号に同期
    してラチする第1のラッチ回路と、 前記入力信号のビット数分だけ設けられ、互いに位相が
    異なる第2のクロック信号に同期して前記第1のラッチ
    回路の出力をラッチする第2のラッチ回路とで1個の記
    憶回路を構成し、 前記記憶回路を複数個設け、前段の記憶回路内の複数個
    の第2のラッチ回路の出力が後段の選択回路の複数ビッ
    トの入力信号となるように多段接続したことを特徴とす
    るシフトレジスタ。
  2. (2)選択信号に基づいて複数ビットの入力信号の中か
    ら1ビットを選択出力する選択回路と、前記選択回路で
    選択された1ビットの信号を第1のクロック信号に同期
    してラチする第1のラッチ回路と、 前記入力信号のビット数分だけ設けられ、互いに位相が
    異なる第2のクロック信号に同期して前記第1のラッチ
    回路の出力をラッチする第2のラッチ回路とで1個の記
    憶回路を構成し、 前記記憶回路を複数個設け、前段の記憶回路内の複数個
    の第2のラッチ回路の出力が後段の選択回路の複数ビッ
    トの入力信号となるように多段接続すると共に、すべて
    の記憶回路に対し上記選択信号、第1及び第2のクロッ
    ク信号を共通に供給するように構成したことを特徴とす
    るシフトレジスタ。
  3. (3)前記記憶回路相互の入出力間ラインに外部から供
    給される第1のデータ信号が挿入され、この第1のデー
    タ信号と前記第2のラッチ回路の出力信号との論理結果
    が後段の記憶回路の入力信号となるように構成され、 最終段の記憶回路の出力と外部から供給される第2のデ
    ータ信号との論理結果が初段の記憶回路の入力信号とな
    るように構成されていることを特徴とする請求項1また
    は2記載のシフトレジスタ。
  4. (4)複数ビットの入力信号のビット数分だけ設けられ
    、互いに位相が異なる第1のクロック信号に同期して前
    記入力信号をラッチする第1のラッチ回路と、 前記複数個の第1のラッチ回路でそれぞれラッチされた
    1ビットの信号を選択信号に基づいて選択出力する選択
    回路と、 前記選択回路で選択された1ビットの信号を第2のクロ
    ック信号に同期してラチする第2のラッチ回路とで1個
    の記憶回路を構成し、 前記記憶回路を複数個設け、前段の記憶回路内の第2の
    ラッチ回路の出力信号が後段の第1のラッチ回路の複数
    ビットの入力信号となるように多段接続したことを特徴
    とするシフトレジスタ。
  5. (5)複数ビットの入力信号のビット数分だけ設けられ
    、互いに位相が異なる第1のクロック信号に同期して前
    記入力信号をラッチする第1のラッチ回路と、 前記複数個の第1のラッチ回路でそれぞれラッチされた
    1ビットの信号を選択信号に基づいて選択出力する選択
    回路と、 前記選択回路で選択された1ビットの信号を第2のクロ
    ック信号に同期してラチする第2のラッチ回路とで1個
    の記憶回路を構成し、 前記記憶回路を複数個設け、前段の記憶回路内の第2の
    ラッチ回路の出力信号が後段の第1のラッチ回路の複数
    ビットの入力信号となるように多段接続すると共に、す
    べての記憶回路に対し上記選択信号、第1及び第2のク
    ロック信号を共通に供給するように構成したことを特徴
    とするシフトレジスタ。
  6. (6)前記記憶回路相互の入出力間ラインに外部から供
    給される第1のデータ信号が挿入され、この第1のデー
    タ信号と前記第2のラッチ回路の出力信号との論理結果
    が後段の記憶回路の入力信号となるように構成され、 最終段の記憶回路の出力と外部から供給される第2のデ
    ータ信号との論理結果が初段の記憶回路の入力信号とな
    るように構成されていることを特徴とする請求項4また
    は5記載のシフトレジスタ。
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