JPH0334182A - 同期式先入れ先出しメモリおよび同期式先入れ先出しメモリ装置 - Google Patents

同期式先入れ先出しメモリおよび同期式先入れ先出しメモリ装置

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JPH0334182A
JPH0334182A JP1167884A JP16788489A JPH0334182A JP H0334182 A JPH0334182 A JP H0334182A JP 1167884 A JP1167884 A JP 1167884A JP 16788489 A JP16788489 A JP 16788489A JP H0334182 A JPH0334182 A JP H0334182A
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JP
Japan
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register
data
synchronous
clock
gate
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Application number
JP1167884A
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English (en)
Inventor
Katsuhiro Mizushima
水島 克浩
Satoshi Natsui
夏井 聡
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、同期式のF I FO(First in 
Firstout:先入れ先出し)メモリ装置の改良に
関する。
〈従来の技術〉 従来よりFIFOメモリには同期式と非同期式の2つの
型がある。
■同期式FIFOメモリ装置は、その−例が第6図に示
されるように、デュアルポートメモリを利用したFIF
Oで、基本的には1つのRA M 45を2つのボート
41.42(入力ボートと出力ボート)から交互にアク
セスする構成となっている。この場合、調停回路43に
より優先度の高い方のボートに接続されたバスがセレク
タ44により選択され、RAM測のバスに接続され、R
AMとのアクセスが行われるようになっている。
■非同期式ト’IFOメモリ装置は、第7図に示すよう
にエツジトリガ型の7リツプフロツプ(いわゆるD形フ
リップフロップ)を用いた回路51.52゜53、・・
・を直列接続している。そして、各回路は前段からのク
ロックにより起動されるが、内部には遅延回路が設けら
れていてそこでクロックを遅延して次段へ出力するよう
になってい・る、 これにより全体としてはシフトレジ
スタのような機能を発揮し、データがフリップフロップ
上を流れて行く、なお、この場合の入力と出力とは完全
に非同期である。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、同期式FIFOメモリ装置では、基本的
にRAMを使用しているため容量を大きくすることがで
きる利点はあるものの、高速なレスポンスに対応できな
いという問題がある。
他方、非同期式FIFOメモリ装置では、高速なアクセ
スが可能ではあるが、反面り形フリップフロップの組み
合わせのためにメモリ容量を増大しにくいこと、および
内部遅延を利用しているためグリッジ(ヒゲ)が発生し
たり回路の検証のためのシミュレーションが困難である
という問題があった。
なお、グリッジやシミュレーション対策にはD形フリッ
プフロップの動作を同期クロック化する方式が考えられ
るが、この場合はD形フリップフロップ内のデータが同
時に移動するため消費電力の増大やこれによる回路内部
の動作不安定が生じ、この方式は採用することができな
い。
本発明の目的は、このような点に鑑みてなされたもので
、グリッジが発生せず、シミュレーションも容易な同期
式Fl170メモリを提供すること、およびこのFIF
Oメモリを使用し高速化と低消費電力化を図った同期式
FIFOメモリ装置を提供することにある。
く課題を解決するための手段〉 このような目的を達成するために、本発明の同期式FI
FOメモリは、第1図の原理構成図に示すように、複数
個のレジスタ11.12.13を直列に接続してなるデ
ータレジスタ群10と、各レジスタに対してデータをシ
フトさせるための同期クロックをそれぞれ送出するもの
であって、自己のレジスタがデータを取り込めるかどう
かまたは前段のレジスタがデータを収り込めるかどうか
でレジスタに送出する同期クロックを制御すると同時に
レジスタのデータの有無も伝送するレジスタ制御回路2
L 22.23よりなるレジスタ制御回路群2oより構
成されたことを特徴とする。
また、高速化と低消費電力化を図った本発明の同期式F
IFOメモリ装置においては、第2図の構成図に示すよ
うに、上記のような構成の同期式FIFOメモリを2個
用い、このFIFOメモリに入力データを順番に分配す
ると共に基本クロックを分周し、て各FIFOメモリに
専用のクロックCLKを与えるセレクタ31と、 セレクタ31のFIFOメモリへの分配順序と一致して
FIFOメモリを選択し、選択されたFIFOメモリの
出力を受け取って送出するデコーダ34を具備したこと
を特徴とする。
く作用〉 前記同期式FIFOメモリにおいては、FIFOメモリ
の出力部(最前段レジスタ)がらデータを取り出すとき
、それ以降のレジスタも同期してデータがシフトする。
したがって、グリッジが発生せず、回路の検証のための
シミュレーションがしやすいという利点がある。
また、同期式FIFOメモリ装置においては、2つのF
IFOメモリを交互に使用してデ−タ取フi・を実現し
ている。レジスタのシフト段数としては2つのFIFO
メモリの合計段数であるが、1つのクロックで同時に動
作するレジスタはいずれか一方のFIFOメモリだけで
ある。したがって、従来の場合と比較して、段数が半分
となり、瞬時に必要となるFIFOメモリ装置内の電力
も半減している。
〈実施例〉 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
第3図は本発明に係る同期式FIFOメモリの構成図で
ある。各段の構成は同一であるので、図には2P1分の
構成のみを代表して示しである。レジスタ11.12と
しては、例えば図示のようにD形フリップフロップが用
いられ、レジスタ部御回F#I21から与えられるクロ
ツクINcLKの立上がりで、D入力端子に導かれてい
る入力データを取り込むようにしている。そしてQ出力
は前段のD入力端子への入力信号となる。なお、図では
、1ビツトのレジスタしか示されていないが、実際には
入力データのビット数分だけのフリップフロップ列が並
列に配列され(各段のフリップフロップは同一のクロッ
クINCLKが並列的に与えられる)、複数ビットが並
列にシフトされる。
レジスタ制御回路21と22は同−構成である。レジス
タ制御回路21は、D型フリップフロップ21a、アン
ドゲート21b、オアゲート21cより#h戊されてい
る。フリップフロップ21aは、D入力端子に導かれて
いるインプットステータス信号(INPUTS1^TU
S信号)をクロックIN、CLKの立上がりで取り込む
、 INPUT ST^TUS信号は、レジスタ部に取
り込まれるデータがあるかないかを示す信号で、外部(
例えば、プロセッサ)から与えられる。INPUT S
T^TtlS信号を取り込んだフリップフロップそれよ
り前段(22a、  ・・・)のフリップフロップ21
aの出力Qは後段のD入力端子に与えられる。
Q出力(D^1^5TATUS信号)は自己のレジスタ
部にデータがあるかないかを示すステータス信号である
フリップフロップ21aへ与えられるクロックINCL
Kは、アンドゲート21bにおいて、基準となるクロッ
クCLKとオアゲート21cの出力およびフリップフロ
ップ21aのD入力(INPUTST^TuS信号)の
3つの信号の論理積により得られた信号である。オアゲ
ート21cでは、フリップフロップ21aの反転出力Q
と前段のオアゲート22cの出力(LOAD信号:前段
がデータ取り込み可能状態であることを示す信号で、F
IFOの出力側ではデータを取り出すストローブ信号で
ある)との論理和をとっている。この最後段の論理和信
号はINPUT  READY信号として外部(プロセ
ッサ)へ送られる。
このような構成における動作を第4図のタイムチャート
を参照して次に説明する。LOAD信号がアクティブの
とき、または自己のレジスタにデータがない場合は、オ
アゲート21cの出力がHIGHレベルとなり、レジス
タ部に同期クロックINCLKが送出され、データがシ
フトして行く[第4図の(d)]。
前段がデータ取り込み不可となった場合(第4図におけ
る0部分)は、オアゲートの出力がLOWレベルとなり
アンドゲートにおいてクロツクCLKの通過が閉じられ
るので、レジスタ部でのデ−タ取フi・が禁止される。
前段がデータ取り込み可能となると(第4図の■部分)
、再びアンドゲートを通してクロックが出力され、レジ
スタ部でのデータシフトが行なわれる。
後段にデータがない場合、すなわちINPUTSTAT
USffiL OWのときは、クロックはアンドゲート
21bを通過せず、フリップフロップ21aにもレジス
タ11にも入らない、電源投入直後などの初期状!B(
まだアクセスされていない状態)のときには当然レジス
タにデータが存在しないが、このような場合クロック送
出が禁止され、消費電力の抑制が自動的に行われること
になる。
次に、このような同期式FIFOメモリを2つ備えた同
期式PIF”0メモリ装置について更に詳細に説明する
。第2図において、セレクタ31は、入力データを一旦
取り込んだ後、2つのPIFOメモリ32(FIFOA
〉および33(PIFOB)へ交互に振り分けて出力す
ると共に各FIFOメモリに必要なりロックを供給する
ものである。
デコーダ34は、セレクタ31での切り替えの順番に合
わせて2つのFIFOメモリからの出力データを交互に
取り込み、それを出力するものである。
前記2つのFIFOメモリ32.33に与えるクロック
はセレクタ31より与えられる。セレクタにはクロック
を分周するための分周機能が内蔵されていて、第5図に
示すように基本のクロツクスピ−ドを分割し、互いに異
なる位相の2つのクロックを生成する。・P I FO
AはクロックCLKA、PIFOBはクロツクスピ−ド
のそれぞれの立上がりのタイミングで動作する。
このような構成において、1つのFIFOメモリがn段
で構成されているとすると、全体としては2n段のFI
FOメモリとなる。しかしながら、これは、従来のよう
に1本のF” I F Oメモリにした場合(2n段)
に対応させると動作クロックが2倍になったのと等価で
ある。
出力データが取り出された時を例に、1つのクロックで
動作するフリップフロップのゲート数に注目すると、従
来の場合は全フリップフロップが動作するのに対し、本
発明の場合は全体の1/2(n段のフリップフロップ)
になり、瞬時に必要となる電力も抑えられている。
また、1つのデータが入力から出力までに経由するフリ
ップフロップの段数は本発明では従来に比べ半分で済み
、消費電力が抑えられている9逆に同等の消費電力でよ
ければ、クロックスピードを2倍にすることができ、F
IFOメモリ装置内の処理速度が2倍になる。
なお、FIFOメモリは2組に限定されるものではなく
、2M以上とすることか可能である。また各FIFOメ
モリを何段とするがは、必要とするスピードと、セレク
タおよびデコーダの回路数に対する全体の回路数の比率
から決定される。
〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、同期式FIFOメモリによ
れば次のような効果がある。
■同じFIFO段数とした場合、従来のものに比べ全体
の消費電力が抑えられる。
■FIFOFモリの出力III (最前段レジスタ)か
らデータを収り出す時それより後段のレジスタ部も同期
してデータがシフトするので、出力側にグリッジは発生
せず、またゲートアレイでは検証のためのシミ1レーシ
ヨンが安易である。
■レジスタ制御回路群は、回路構成が簡単であり、しか
も各レジスタ制御回路の入力端子および出力端子は互い
に接続できるので容易にFIFOの段数を増やすことが
できる。
また、同期式FIFOメモリ装置においては次のような
効果がある。
■瞬時に必要となる消費電力を抑えることができ、FI
FOメモリ装置内の動作が安定する。
■従来に比べて追加する回路はセレクタとデコーダであ
り、追加のための負担が軽い。
■従来と同等の消費電力でよければ、FIFOメモリ装
置内のデータ移動速度がFIFOの組数に比例して高速
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る同期式FIFOメモリの原理構成
図、第2図は同期式FIFOメモリ装置の構成図、第3
図は同期式FIFOメモリの一実施関を示す要部構成図
、第4図はFIFOメモリの動作を説明するためのタイ
ムチャート、第5図は同期式FIFOメモリ装置におけ
るクロックの波形図を示す図、第6図は従来の同期式F
 I FOメモリ装置の一例を示す構成図、第7図は非
同朋弐FIFOメモリ装置の一例を示す図である。 10・・・データレジスタ群、11.12.13・・・
レジスタ、20・・・レジスタ制御回路群、21.22
.23・・・レジスタ制御回路、21a、22a・・・
フリップフロップ、21b。 22b・・・アンドゲート、21c 、 22c・・・
オアゲート、31・・・セレクタ、32.33・・・F
IFOメモリ、34・・・デコーダ。 こLKs 第 図 第 ダ 図 第 図 3 第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数個のレジスタを直列に接続してなるデータレ
    ジスタ群と、 前記各レジスタに対してデータをシフトさせるための同
    期クロックをそれぞれ送出するものであって、データが
    取り込めるかどうかまたは前段のレジスタがデータを受
    けられるかどうかに応じてレジスタに与える同期クロッ
    クの送出を制御すると同時に、レジスタのデータの有無
    を前段に通知するレジスタ制御回路よりなるレジスタ制
    御回路群 を具備したことを特徴とする同期式先入れ先出しメモリ
  2. (2)複数個のレジスタを直列に接続してなるデータレ
    ジスタ群と、 前記各レジスタに対してデータをシフトさせるための同
    期クロックをそれぞれ送出するものであって、データが
    取り込めるかどうかまたは前段のレジスタがデータを受
    けられるかどうかに応じてレジスタに与える同期クロッ
    クの送出を制御すると同時に、レジスタのデータの有無
    を前段に通知するレジスタ制御回路よりなるレジスタ制
    御回路群 を具備した同期式先入れ先出しメモリを複数個備え、 この同期式先入れ先出しメモリのそれぞれに、入力デー
    タを順番に分配すると共に基本クロックを分周して作成
    した互いに異なる位相のクロックをそれぞれ与えるセレ
    クタと、 このセレクタの同期式先入れ先出しメモリへの分配順序
    と一致して同期式先入れ先出しメモリを選択し、その出
    力を受け取って送出するデコーダを具備したことを特徴
    とする同期式先入れ先出しメモリ装置。
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