JPH096820A - 論理演算方法とタイミングチャート表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手軽に使用でき、効率のよい論理回路設計に
適した論理演算方法とタイミングチャート表示方法を提
供する。 【構成】 二次元上に展開された区画に対応して各種デ
ータを入力し、その入力されたデータを構造化された形
式で記憶し、それらの区画に対応するデータを参照して
演算して該演算結果を表示するという表計算方法を利用
し、上記データとして２値論理データを対象として第１
の区画配列方向を時間経過方向に割り当て、第２の区画
方向をデータの種別に割り当て、上記第２の区間方向の
入力に対応したデータを参照して論理演算し、それを指
定された表示形式で表示させてタイミングチャートを表
示させる。 【効果】 表示計算方法（プログラム）を利用して、論
理回路設計の検証を行う論理演算とタイミングチャート
表示が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、論理演算方法とタイ
ミングチャート表示方法に関し、論理回路の設計に利用
して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】論理回路の設計においては、さまざまな
設計ツールが開発販売されている。これらの設計ツール
は、専門技術者の要求を取り入れた高度な機能を有し、
使い易いものになっいる。論理回路の設計では、所望の
回路の状態遷移作成図、タイミングチャート作成、論理
入力編集、回路シュミレーション、動作の検証などの機
能がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の各
種設計ツールにおいては、使い易いものである反面、非
常に高価である。図８と図９には、タイミングチャート
の一例が示されている。タイミングチャートは、同図に
示すように、信号別に横軸時間として信号の時間変化を
表現したものである。論理回路の設計においては、タイ
ミングチャートを利用しながら回路間の接続を考えるこ
とが非常に多い。図８の例では、信号Ａと信号Ｂの論理
積を取った出力である。図９の例では、最上段のクロッ
ク信号に合わせて４ビットのカウンタが動作する様子を
示したものであり、各出力は出力１が最下位ビットで出
力４が最上位のビットである。また、それらを十進表現
した数値を下部に示す。クロックの立ち上がりで動作
し、０の状態から１つずつカウントアップしている。

【０００４】図８のタイミングチャートは、クロック等
の動作の基準が存在しないため、非同期型の論理回路と
呼ばれる。これに対して図９のタイミングチャートは、
必ずクロック信号の立ち上がりエッジに同期して動作す
る回路であるため、同期型の論理回路と呼ばれている。
同期型の回路では、クロックの１パターン内で出力等が
変化することはないため、シミュレーションする場合、
クロック以上の分解能をほとんど必要としない。また、
非同期型の回路であっても、必要な時間刻みを想定する
ことで実用上問題のない同期型の回路と同様にデータの
入力及び演算等を実行することができる。

【０００５】本願発明者においては、このように設計開
始時点において、全体の動作などを考えながら進めてい
る時点では簡単な論理演算のシミュレーション機能があ
れば十分であることに気が付いた。このような論理レベ
ルでの設計を完了してから、さらに現実の素子遅延など
による細かなタイミング解析（スキュー解析）などを実
行することで現実の基板上でき回路動作やＬＳＩ（大規
模集積回路）などの動作検証を行うことにより、効率の
よい回路設計ができる。このような回路設計手法を取る
場合、回路設計の前段階では、信号伝播などの細かなデ
ータを元にしたシミュレーションが不用となり、簡単な
論理的なシミュレーションのレベルであり、このような
簡単な論理的なシミュレーションに適した論理演算方法
とタイミングチャート表示方法の検討がなされた。

【０００６】この発明の目的は、手軽に使用できる論理
演算方法とタイミングチャート表示方法を提供すること
にある。この発明の他の目的は、効率のよい論理回路設
計に適した論理演算方法とタイミングチャート表示方法
を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほ
かの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図
面から明らかになるであろう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、二次元上に展開された区画
に対応して各種データを入力し、その入力されたデータ
を構造化された形式で記憶し、それらの区画に対応する
データを参照して演算して該演算結果を表示するという
表計算方法を利用し、上記データとして２値論理データ
を対象として第１の区画配列方向を時間経過方向に割り
当て、第２の区画方向をデータの種別に割り当て、上記
第２の区間方向の入力に対応したデータを参照して論理
演算し、それを指定された表示形式で表示させてタイミ
ングチャートを表示させる。

【０００８】

【作用】上記した手段によれば、表示計算方法（プログ
ラム）を利用して、論理回路設計の検証を行う論理演算
とタイミングチャート表示が実現できる。

【０００９】

【実施例】この発明では、ブール代数によって規定され
る２値の論理演算のかほに、クロック信号やクロック信
号に同期したシフト演算、カウンタ動作などを含む論理
関数を新たに定義し、それらの２値データに関連づけら
れた文字情報表現形式で画面表示することによって、簡
単な表計算システムを用いて回路設計のための論理演算
を実行するようにするものである。

【００１０】表示に用いられる文字情報形式としては、
論理１を表す例えば“─" の罫線記号を用い、論理０を
表す例えば“ ”のアンダーライン記号、両者の間の遷
移を表現するために半角の“ l" 又は“ I" のように縦
棒に見えるような文字で表現する。このように文字又は
罫線などの組み合わせを用いることにより、１つの信号
の時間的な遷移を表現するものである。また、カウンタ
やシフトなどの関数については、２進、８進、１６進な
どの表記を採用することによって必要な行数を減らして
ながら、分かり易い表現を工夫するものである。そのた
め、各区画のデータ構造を、２値データと画面表示のた
めの表現形式についての情報も併せ持つ構造とする。

【００１１】図１には、本発明に用いられる論理シミュ
レーションシステムの一実施例の全体構成図が示されて
いる。この実施例のシステムは、通常のパーソナルコン
ピュータがそのまま利用される。つまり、システム全体
は、コンピュータ本体１０が制御する。キーボード１３
は、データを入力する等のために用いられる。フロッピ
ーディスクメモリやハードディスクメモリ等の外部記憶
装置１１は、データを保存するために用いられる。そし
て、プリンタ１２は、演算結果等を出力するために用い
られる。なお、コンピュータ本体１０には、ＣＲＴ（陰
極線管）等のようなディスプレイ装置を含むものであ
る。

【００１２】この発明に用いられる表計算システムは、
表計算ソフトウェアがフロッピーディクスなどの記憶媒
体に格納されて販売されており、それを上記外部記憶装
置１１を介してコンピュータ本体１０の主メモリ又は内
部のハードディスクメモリに取り込むことによって実現
される。

【００１３】図２には、表計算ソフトウェアを説明する
ための起動時の画面状態図が示され、図３にはかかる表
計算ソフトウェア全体の遷移状態を説明するための状態
遷移図が示されている。同図において、楕円は状態を示
し、（ａ）に例示的に示されているように矢線部に、ス
ラッシュ（／）の前にはイベントが、スラッシュの後に
はその処理内容が示されており、イベント入力が発生す
るとスラッシュの後に示された処理内容を実行して次の
状態に遷移する。

【００１４】上記図２及び図３を参照して、表計算ソフ
トウェアの概略動作を説明する。表計算ソフトウェアを
起動すると、図２に示すように二次元状に配列された区
画が表示されて図３のような入力待ち状態になる。任意
の区画にデータや式を入力するために、マウスやキーボ
ードにより画面内位置指定入力機器を使用して、入力す
る区画を指定する。指定された区画は、枠などが強調表
示された状態となり、データの入力待ち状態となる。こ
こで、データを入力し確定すると演算中の表示を行い、
関連するセルの計算状態となる。計算が完了すると、結
果を該当するセルに表示して再度待ち状態になる。

【００１５】これらの表計算システムでは、算術関数処
理、文字列の処理、データベース処理関数、統計財務関
数などの機能を有している。しかし、論理関数に関して
は計算の制御やデータベース検索時の制御などに用いる
が本来の目的であるため、回路設計用としては不適当で
ある。

【００１６】図４には、表計算ソフトウェアのデータ構
造図が示されている。（Ａ）には、文字列データを格納
するための構造体が示されている。文字例の格納されて
いる領域の先頭を示すポインタが格納されている。
（Ｃ）には、数値を表現するための構造体が示されてい
る。数値は、ＩＥＥＥで規定されている浮動小数点フォ
ーマットで表現されている。そして、（Ｂ）は、論理値
を表現する構造体が示されている。演算などの制御が目
的であるため、単に論理値１と０が表現されるのみで使
用される。

【００１７】図５には、この発明に係る論理演算方法と
タイミングチャート表示方法に用いられる一実施例のデ
ータ構造図が示されている。この発明において、新規に
設けられるデータ構造では、先頭ワードにデータタイ
プ、続く２ワードが表示文字を格納する文字列の先頭ア
ドレスを示すポインタ、表示形式を示す示す１ワードの
データ、論理値を格納するための１ワードから構成され
ている。

【００１８】表示文字列のポインタを図４（Ａ）の文字
列のデータ構造と同様にポインタ形式で同じワード構造
位置にしてある。つまり、上記図４（Ａ）の文字列デー
タを格納するための構造体と等しくされ、そのリザーブ
（空き部分）に上記表示形式と論理値データを割り当て
るものである。このため、データタイプとして文字列型
と宣言しておけば従来の表計算システムの機能に支障な
く演算結果を表示させることができる。

【００１９】図６には、この発明に係る論理演算方法と
タイミングチャート表示方法における表計算ソフトウェ
アの動作を説明するためのデータ処理図が示されてい
る。全体のシステムは、表計算ソフト本体の機能部分と
入力されたデータの種別を判定するためのアドイン・フ
ロントエンド・プロセッサ及び論理式処理アドインソフ
トウェアから構成される。

【００２０】表計算ソフトウェアから入力されたデータ
は、アドイン・フロントエンド・プロセッサに送られて
データの種別が判定される。判定結果から論理式の処理
である場合は、論理式処理アドインソフトウェアにデー
タが送られて論理式の処理が実施される。結果は前記の
構造体で該当するセルに記入し、表計算ソフトウェアに
送られる。本発明では、文字例表現の形で表計算ソフト
ウェアが認識するため、式としては特になにもせずに、
結果を表示する。入力されたデータが論理式でない場合
には、アドイン・フロントエンド・プロセッサがそのま
ま制御を表計算ソフトウェア側に戻す。表計算ソフトウ
ェア側では、標準の処理を実施する。

【００２１】論理式の表現の一例及びそれを用いた表記
例について以下に示す。 （１）論理積（ＡＮＤ） ：＆ Ａ１＆Ａ２ （２）論理和（ＯＲ ） ：＋ Ａ１＋Ａ２ （３）否 定（ＮＯＴ） ：！ ！（Ａ１） （４）排他的論理和否（ＥＯＲ）：￥ Ａ１￥Ａ２ （５）シフト ：ＳＩＦＴ（Ａ１，ｎ，1/r ） Ａ１は参照セル位置、ｎはビット数、1/r は方向を表す。 （６）カウント ：ＣＮＴ（Ａ１，ｎ） Ａ１は参照セル位置、ｎはカウント数を表す。

【００２２】図７には、この発明を説明するための構成
図が示されている。同図には、実際に特定のデータを入
力した場合を例にして示されている。同図（Ａ）には、
入力されたデータ及び論理式が示されている。つまり、
同図の例では、ＡＢＣは列方向の名称を示し、左側の数
字１〜３は行を示している。第１行目と第２行目には、
全て論理値のみが入力され、第３行目には論理式が入力
される。

【００２３】同図（Ｂ）には、入力後の画面表示例が示
されている。同図のように上記のデータは、タイミング
チャートが前記のような文字（記号）からなる文字列
（記号列）として表現される。つまり、論理１は罫線
“─”に置き換えられ、論理０は罫線“ ”で置き換え
られ、遷移部分は半角文字“ l" 等で表現される。

【００２４】上記第３行目は、論理式の演算結果により
求められるものであり、第１行目及び第２行目の入力値
が変更された場合には、論理演算処理されて逐次結果の
自動変更される。表計算ソフトウェアの持つセル単位や
行又は列単位の挿入、削除、複写機能を用いることによ
り、同じパターンの繰り返しや同じ論理式の入力などマ
ンマシンインタフェースの面で大幅な操作性の向上が期
待できる。特に、既に表計算ソフトウェアの普及に伴っ
てそれを利用しているユーザーは多数存在しているの
で、操作性が一貫した形でタイミングチャートの作成、
編集及びシュミレーションが可能になるため、手軽に安
価な設備で論理回路設計の検証を行う論理演算とタイミ
ングチャート表示が実現できる。

【００２５】設計開始時点において、全体の動作などを
考えながら進めている時点では簡単な論理演算のシミュ
レーション機能があれば十分でよい。このような論理レ
ベルでの設計を完了してから、さらに現実の素子遅延な
どによる細かなタイミング解析（スキュー解析）などを
実行することで現実の基板上でき回路動作やＬＳＩ（大
規模集積回路）などの動作検証を行うことにより、効率
のよい回路設計ができる。つまり、高価な設計ツールが
簡単な論理演算やシミュレーションに占有されることな
く、上記のようにより現実の素子遅延、信号伝播などの
細かなデータを元にした高度のシミュレーションにのみ
使用できるため、設備の効率化が可能になる。

【００２６】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 （１） 二次元上に展開された区画に対応して各種デー
タを入力し、その入力されたデータを構造化された形式
で記憶し、それらの区画に対応するデータを参照して演
算して該演算結果を表示するという表計算方法を利用
し、上記データとして２値論理データを対象として第１
の区画配列方向を時間経過方向に割り当て、第２の区画
方向をデータの種別に割り当て、上記第２の区間方向の
入力に対応したデータを参照して論理演算し、それを指
定された表示形式で表示させてタイミングチャートを表
示させることにより、表示計算方法（プログラム）を利
用して、論理回路設計の検証を行う論理演算とタイミン
グチャート表示を簡単に実現できるという効果が得られ
る。

【００２７】（２） 上記２値論理データとして、先頭
ワードにデータタイプを、続く２ワードに表示文字を格
納する文字列の先頭アドレスを示すポインタ、表示形式
を表す１ワードのデータ及び論理値を格納する１ワード
から構成されて文字列のデータ構造と同様なポインタ形
式の同じワード構成にすることにより、既存の表計算ソ
フトウェア及びシステムがそのまま利用できるという効
果が得られる。

【００２８】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、表計
算ソフトウェアは、既存の表計算ソフトウァアをそのま
ま流用するものの他、同じ手法により本願に係る論理演
算方法とタイミングチャート表示方法を含めた表計算ソ
フトウェアを新たに開発するものであってもよい。この
発明に用いられる表計算ソフトウェアは、種々のものが
利用できる。

【００２９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、二次元上に展開された区画
に対応して各種データを入力し、その入力されたデータ
を構造化された形式で記憶し、それらの区画に対応する
データを参照して演算して該演算結果を表示するという
表計算方法を利用し、上記データとして２値論理データ
を対象として第１の区画配列方向を時間経過方向に割り
当て、第２の区画方向をデータの種別に割り当て、上記
第２の区間方向の入力に対応したデータを参照して論理
演算し、それを指定された表示形式で表示させてタイミ
ングチャートを表示させることにより、表示計算方法
（プログラム）を利用して、論理回路設計の検証を行う
論理演算とタイミングチャート表示を簡単に実現でき
る。

【００３０】上記２値論理データとして、先頭ワードに
データタイプを、続く２ワードに表示文字を格納する文
字列の先頭アドレスを示すポインタ、表示形式を表す１
ワードのデータ及び論理値を格納する１ワードから構成
されて文字列のデータ構造と同様なポインタ形式の同じ
ワード構成にすることにより、既存の表計算ソフトウェ
ア及びシステムがそのまま利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられる論理シミュレーションシス
テムの一実施例を示す全体構成図である。

【図２】この発明に用いられる表計算ソフトウェアを説
明するための起動時の画面状態図である。

【図３】この発明に用いられる表計算ソフトウェア全体
の遷移状態を説明するための状態遷移図である。

【図４】この発明に用いられる表計算ソフトウェアのデ
ータ構造図である。

【図５】この発明に係る論理演算方法とタイミングチャ
ート表示方法に用いられる一実施例のデータ構造図であ
る。

【図６】この発明に係る論理演算方法とタイミングチャ
ート表示方法における表計算ソフトウェアの動作を説明
するためのデータ処理図である。

【図７】この発明を説明するための構成図である。

【図８】論理回路のタイミングチャート図である。

【図９】カウンタのタイミングチャート図である。

【符号の説明】

１０…コンピュータ本体、１１…外部記憶装置、１２…
プリンタ、入力装置（キーボード）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次元上に展開された区画に対応して各
   種データを入力する手段と、その入力されたデータを構
   造化された形式で記憶する手段と、それらの区画に対応
   するデータを参照して演算する手段と、該演算結果を表
   示する手段を用いた表計算方法を利用し、上記データと
   して２値論理データを対象として第１の区画配列方向を
   時間経過方向に割り当て、第２の区画方向をデータの種
   別に割り当て、上記第２の区間方向の入力に対応したデ
   ータを参照して論理演算して論理回路の演算表示を行わ
   せることを特徴とする論理演算方法。
2. 【請求項２】 上記２値論理データは、先頭ワードにデ
   ータタイプを、続く２ワードに表示文字を格納する文字
   列の先頭アドレスを示すポインタ、表示形式を表す１ワ
   ードのデータ及び論理値を格納する１ワードから構成さ
   れて文字列のデータ構造と同様なポインタ形式の同じワ
   ード構成にされるものであることを特徴とする請求項１
   の論理演算方法。
3. 【請求項３】 二次元上に展開された区画に対応して各
   種データを入力する手段と、その入力されたデータを構
   造化された形式で記憶する手段と、それらの区画に対応
   するデータを参照して演算する手段と、該演算結果を表
   示する手段を用いた表計算方法を利用し、上記データと
   して２値論理データを対象として第１の区画配列方向を
   時間経過方向に割り当て、第２の区画方向をデータの種
   別に割り当て、上記第２の区間方向の入力に対応したデ
   ータを参照して論理演算して論理回路の演算表示を行わ
   せ、上記記憶する手段には論理値自体を格納する領域と
   その表示形式を指定する領域と持たせてかかる表示形式
   に対応した領域のデータによりタイミングチャートを表
   示させることを特徴とするタイミングチャート表示方
   法。