JPS61200719A - プログラマブルロジツクアレイ回路 - Google Patents
プログラマブルロジツクアレイ回路Info
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- JPS61200719A JPS61200719A JP60041120A JP4112085A JPS61200719A JP S61200719 A JPS61200719 A JP S61200719A JP 60041120 A JP60041120 A JP 60041120A JP 4112085 A JP4112085 A JP 4112085A JP S61200719 A JPS61200719 A JP S61200719A
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- Japan
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/173—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components
- H03K19/177—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components arranged in matrix form
- H03K19/17704—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components arranged in matrix form the logic functions being realised by the interconnection of rows and columns
- H03K19/17708—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components arranged in matrix form the logic functions being realised by the interconnection of rows and columns using an AND matrix followed by an OR matrix, i.e. programmable logic arrays
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- Mathematical Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、ディジタル論理装置等に使用されるプログラ
マブルロジックアレイ回路(以下、PLAと略す)に関
する。
マブルロジックアレイ回路(以下、PLAと略す)に関
する。
従来の標準的なPLAは、第1図に示すように入力デコ
ード回路11、ANDアレイ12、○Rアレイ13、入
力信号線14、内部人力信号線15、積項信号線16、
出力信号tiA17より構成されている。
ード回路11、ANDアレイ12、○Rアレイ13、入
力信号線14、内部人力信号線15、積項信号線16、
出力信号tiA17より構成されている。
このPLAをチップ上に構成する場合に要する面BSは
近似的に次式で与えられる。
近似的に次式で与えられる。
S = Ic X (n X 2 +m) X P
−−(1)ただしnは入力信号線の数、mは出
力信号線の数、Pは積項信号の数、kは定数とする。
−−(1)ただしnは入力信号線の数、mは出
力信号線の数、Pは積項信号の数、kは定数とする。
PLAの設計では、同じ論理機能を最小の面積で構成す
ることが重要である。
ることが重要である。
PLAは通常、多出力の組合せ論理関数を積和形式で表
現したものと直接対応している。第1図のPLAは、第
2図にプール式で表現した4人力3出力の組合せ論理関
数を実現しており、論理関数の人力変数、出力変数、積
項は各々PLAの入力信号線、出力信号線、積項信号線
に対応している。
現したものと直接対応している。第1図のPLAは、第
2図にプール式で表現した4人力3出力の組合せ論理関
数を実現しており、論理関数の人力変数、出力変数、積
項は各々PLAの入力信号線、出力信号線、積項信号線
に対応している。
式(1)において定数には、人力信号線の数n、出力信
)線の数mが不変であるとの前提の石で面積Sを縮小す
るためには積項信号線の数Pを減少する必要がある。こ
れに対応する論理関数を構成する積項の数を減少させる
ことを意味する。
)線の数mが不変であるとの前提の石で面積Sを縮小す
るためには積項信号線の数Pを減少する必要がある。こ
れに対応する論理関数を構成する積項の数を減少させる
ことを意味する。
PLAの積項信号線の数を減少させる従来技術としては
、南谷のrPLAの使い方」 (産報出版。
、南谷のrPLAの使い方」 (産報出版。
1978)に記されているように、入力デコード方式す
なわち入力デコード回路に2人力4出力デコーダを用い
る方法、あるいは出力アクティブレベル選択方式すなわ
ちORアレイの後段にNOTゲートを選択的に挿入する
方法、などが知られている。
なわち入力デコード回路に2人力4出力デコーダを用い
る方法、あるいは出力アクティブレベル選択方式すなわ
ちORアレイの後段にNOTゲートを選択的に挿入する
方法、などが知られている。
しかしこれらの方法では積項信号線の数が減少できない
場合が存在する。
場合が存在する。
第3図は第2図の論理関数をカルノー図で表現したもの
である。カルノー図内の数字31はその位置の最小値が
論理関数の内項であることを表わしている。ループ32
は1つの積項を表わしている。
である。カルノー図内の数字31はその位置の最小値が
論理関数の内項であることを表わしている。ループ32
は1つの積項を表わしている。
第3図のカルノー図からも判る様に、この論理関数を構
成する積項の数を従来技術のPLAを前提にこれ以上減
らすことはできない。
成する積項の数を従来技術のPLAを前提にこれ以上減
らすことはできない。
本発明の目的は、多出力組合せ論理関数をPLAで実現
しようとする場合、従来技術のPLAでは積項信号線の
数をそれ以下に減少できないため、それ以下の面積で実
現できない場合に、より少ない数の積項信号線で同等な
論理機能を実現しPLAを構成するために必要な面積を
減少できるPLAを提供することにある。
しようとする場合、従来技術のPLAでは積項信号線の
数をそれ以下に減少できないため、それ以下の面積で実
現できない場合に、より少ない数の積項信号線で同等な
論理機能を実現しPLAを構成するために必要な面積を
減少できるPLAを提供することにある。
上記目的を達成するため本発明では、論理関数にドント
ケア類(出力論理値が定義されていない論理空間内の項
)が含まれている場合にそれを利用することにより論理
的に同等な関数をより少ない積項数で表現できる場合が
あるという性質を利用し、与えられた論理関数において
本来ドントケア類でないものを一担ドントケア項とみな
し積項数の減少を行ない、その後でドントケア類とみな
した項を除外する論理機能を付加すると共にドントケア
類とみなした項の本来の論理機能を別に設けることによ
り、当初の論理関数に比べ少ない積項数で同等の論理機
能を実現するという考え方に基づいている。
ケア類(出力論理値が定義されていない論理空間内の項
)が含まれている場合にそれを利用することにより論理
的に同等な関数をより少ない積項数で表現できる場合が
あるという性質を利用し、与えられた論理関数において
本来ドントケア類でないものを一担ドントケア項とみな
し積項数の減少を行ない、その後でドントケア類とみな
した項を除外する論理機能を付加すると共にドントケア
類とみなした項の本来の論理機能を別に設けることによ
り、当初の論理関数に比べ少ない積項数で同等の論理機
能を実現するという考え方に基づいている。
上記の考え方に基づき、従来技術のPLAではそれ以下
の面積(積項信号線数)での実現が困難であった多出力
組合せ論理関数を、より少ない面積(積項信号線数)で
実現するための方法につき以下に述べる。
の面積(積項信号線数)での実現が困難であった多出力
組合せ論理関数を、より少ない面積(積項信号線数)で
実現するための方法につき以下に述べる。
与えられた多出力組合せ論理関数において、一部の出力
変数の内項が他の出力変数の内項とディスジヨイント(
入力論理空間内で共有な最小項を持たない)であるとす
る。この場合この論理関数を2つの論理関数に分割する
ことを考える。この場合、分割後の2つの論理関数の間
で出力変数の内項が相互にディスジヨイントとなるよう
に分割する。こうすることにより分割後の積項数の合計
が分割前の積項数より増加することはない。
変数の内項が他の出力変数の内項とディスジヨイント(
入力論理空間内で共有な最小項を持たない)であるとす
る。この場合この論理関数を2つの論理関数に分割する
ことを考える。この場合、分割後の2つの論理関数の間
で出力変数の内項が相互にディスジヨイントとなるよう
に分割する。こうすることにより分割後の積項数の合計
が分割前の積項数より増加することはない。
次に1分割後の一方の論理関数(これをAとする)にお
いて他方の論理関数(これをBとする)の出力変数の内
項をドントケア類とみなし、この論理関数を表現するた
めに必要な積項の数をできるだけ減らす。得られた論理
関数をA′とする。
いて他方の論理関数(これをBとする)の出力変数の内
項をドントケア類とみなし、この論理関数を表現するた
めに必要な積項の数をできるだけ減らす。得られた論理
関数をA′とする。
次に上記の方法で求めた2つの論理関数A’HBに対応
して各々1つの標準的なPLA (AND−OR2段構
成のP、LA)を設ける。、2つのPLAを各々PLA
I、PLA2とする。
して各々1つの標準的なPLA (AND−OR2段構
成のP、LA)を設ける。、2つのPLAを各々PLA
I、PLA2とする。
次に上記の2つのPLAに対して、PLAIで実現され
る論理関数A′からPLA2で実現される論理関数Bの
出力変数の内項を除外するための論理機能(これをシャ
ープ演算機能と呼ぶ)を付加する。この論理機能は、P
LA2の出力のいずれかが正の論理値になった場合には
PLAIのANDアレイの出力または○Rアレイの出力
を負の論理値とすることにより実現できる。
る論理関数A′からPLA2で実現される論理関数Bの
出力変数の内項を除外するための論理機能(これをシャ
ープ演算機能と呼ぶ)を付加する。この論理機能は、P
LA2の出力のいずれかが正の論理値になった場合には
PLAIのANDアレイの出力または○Rアレイの出力
を負の論理値とすることにより実現できる。
PLA2の出力のいずれかが正の論理値の場合にPLA
lのANDアレイの特定の出力を全て負の論理値とする
論理機能は、NORゲートと通常のPLAのANDアレ
イの構造を組合せることにより容易に実現することがで
きる。すなわち、PLAIのANDアレイに入力信号線
を1本追加しP L A 2の出力をNORゲートを経
由して入力する。さらにこの入力信号線の論理値が負の
場合にPLAIのANDアレイの特定の積項信号線の論
理値を負にするように入力信号線と積項信号の各交点に
ゲート接続を設ける。このようにして上記論理機能が実
現できる。
lのANDアレイの特定の出力を全て負の論理値とする
論理機能は、NORゲートと通常のPLAのANDアレ
イの構造を組合せることにより容易に実現することがで
きる。すなわち、PLAIのANDアレイに入力信号線
を1本追加しP L A 2の出力をNORゲートを経
由して入力する。さらにこの入力信号線の論理値が負の
場合にPLAIのANDアレイの特定の積項信号線の論
理値を負にするように入力信号線と積項信号の各交点に
ゲート接続を設ける。このようにして上記論理機能が実
現できる。
与えられた多出力組合せ論理関数において、一部の出力
変数の内項と他の出力変数の内項とがディスジヨイント
でない場合には、まずその論理関数をAとする。次に論
理関数Aにより決まる入力論理空間から論理関数Aの射
影を除去したものを求め、それを論理関数Bとする。以
下は上記と同様の方法を用いる。
変数の内項と他の出力変数の内項とがディスジヨイント
でない場合には、まずその論理関数をAとする。次に論
理関数Aにより決まる入力論理空間から論理関数Aの射
影を除去したものを求め、それを論理関数Bとする。以
下は上記と同様の方法を用いる。
このようにして決まる新たなPLAをチップ上に構成す
る場合に要する面積S′は近似的に次式%式% ただしSlはPLAIの面積、S2はPLA2の面積、
には定数、nは入力信号線の数、mlはPLAIの出゛
力信号線の数、PLはPLAIの積項信号線の数、m2
はPLA2の出力信号線の数、F2はPLA2の積項信
号線の数とする。
る場合に要する面積S′は近似的に次式%式% ただしSlはPLAIの面積、S2はPLA2の面積、
には定数、nは入力信号線の数、mlはPLAIの出゛
力信号線の数、PLはPLAIの積項信号線の数、m2
はPLA2の出力信号線の数、F2はPLA2の積項信
号線の数とする。
式(1)2式(2)において、PL+P2<Pが成立す
る場合があり、この時、S’ (Sが成立する。
る場合があり、この時、S’ (Sが成立する。
以下、本発明の一実施例を第1図〜第6図を用いて説明
する。
する。
第3図にカルノー図で示した4人力3出力の組合せ論理
関数をP T、、 Aで実現する場合を考える7この論
理関数の入力変数は(Xi、X2.X3゜×4)であり
、出力変数は(Fl、F2.F3)である。(F3)の
内項は(Fl、F2)の内項とディスジヨイントである
。従ってこの論理関数を[1,F2)と(F3)の2つ
の論理関数に分割することにする。両者をA、後者をB
とする6次に論理関数Aにおいて論理関数Bの内項をド
ントケア類とみなし積項数をできるだけ減らしたものを
A′とする。、A′をカルノー図で示したものが第4項
である。Aの出力変数(Fl、 F23はA′では各々
(Fl’ 、F2’ )となる。
関数をP T、、 Aで実現する場合を考える7この論
理関数の入力変数は(Xi、X2.X3゜×4)であり
、出力変数は(Fl、F2.F3)である。(F3)の
内項は(Fl、F2)の内項とディスジヨイントである
。従ってこの論理関数を[1,F2)と(F3)の2つ
の論理関数に分割することにする。両者をA、後者をB
とする6次に論理関数Aにおいて論理関数Bの内項をド
ントケア類とみなし積項数をできるだけ減らしたものを
A′とする。、A′をカルノー図で示したものが第4項
である。Aの出力変数(Fl、 F23はA′では各々
(Fl’ 、F2’ )となる。
論理1M数Bのカルノー図をX55図に示す。
論理関数A’ 、Bに対応するPLAを各々PLAI。
PLA2とし、各々第6図、第7図に示す。
次に、これら2つのPLAを用いて1本来の論理関激(
Fl、F2.F3)を実現するため。
Fl、F2.F3)を実現するため。
PLAIが実現している論理関数A′ (FL’。
F2′)からPLAが実現している論理関数B(F3)
の内項を除外するシャープ演算機能を実現する論理回路
を付加する。このシャープ演算は能を付加したP L
Aの全体構成を第8図に示す。
の内項を除外するシャープ演算機能を実現する論理回路
を付加する。このシャープ演算は能を付加したP L
Aの全体構成を第8図に示す。
このような構成のPLAを用いることにより、本来の論
理関数(Fl、F2.F3)が実現されている。
理関数(Fl、F2.F3)が実現されている。
本実施例におけるPLAの面積S′は1式(2)。
式(3)2式(4)より次のように求まる。
S’ =Sx+82=51k
S1=kX (4X2+1+2)X3=33kS2=k
X (4X2+1)X2=18に一方向じ論理関数を従
来技術のPLAで実現した場合、第1図のようになり、
この場合の面積Sは式(1)より次のように求まる。
X (4X2+1)X2=18に一方向じ論理関数を従
来技術のPLAで実現した場合、第1図のようになり、
この場合の面積Sは式(1)より次のように求まる。
5=kX (4X2+3)X8=88にこの結果、s’
<sが成立し、約40%の面積縮小効果が得られたこ
とになる。
<sが成立し、約40%の面積縮小効果が得られたこ
とになる。
本発明によれば、多出力組合せ論理関数をPLAを用い
て実現する場合、従来技術にょるPLAを用いる場合に
比べ、PLAを構成する積項信号線の数が減少でき、P
LAをチップ上に構成する場合に必要な面積が低減でき
る。
て実現する場合、従来技術にょるPLAを用いる場合に
比べ、PLAを構成する積項信号線の数が減少でき、P
LAをチップ上に構成する場合に必要な面積が低減でき
る。
第1図は従来技術のPLAによる論理回路の一例を示す
図、第2図は第1図のPLAで実現される論理のプール
式による表現を示す図、第3図は第1図のPLAに対応
する論理のカルノー図による表現を示す図、第4図は本
発明の構成に係り第3図のカルノー図で表現された論理
を2分割した一方にドントケア項を追加した論理の表現
を示す図、第5図は本発明のもう一方の論理のカルノー
図による表現を示す図、第6図は第4図のカルノー図で
表現された論理と通常のPLAで実現した論理回路を示
す図、第7図は第5図のカルノー図で表現された論理を
通常のPLAで実現した論理回路を示す図、第8図は本
発明に係り、第1図のPLAで実現される論理と同等の
論理を実現した論理回路を示す図である。 11・・・入力デコード回路、12・・・ANDアレイ
、13・・・ORアレイ、14・・・入力信号線、15
・・・内部入力信号線、16・・・積項信号線、17・
・・出力信号線、31・・・カルノー図中の当該格子の
最小項が当該論理関数の内項であることを表わす数字。 32・・・当該論理関数を構成する積項を表わすルー第
1 図 ft F2 F3 茅 2 口 Fl : xI−X2−X3十XI・X3−X4+X
l−X2・X3十XI−X>X、4−/:2 =
X2・又〕−X4すX]・X2・x4−F3 =
幻、又2・ヌ〕・マ≠千X1・X2・X3・X4L第
3 区 /:I f、) F3
¥J4− 図 第 5 目 掬う 乙 長≧] t F2
図、第2図は第1図のPLAで実現される論理のプール
式による表現を示す図、第3図は第1図のPLAに対応
する論理のカルノー図による表現を示す図、第4図は本
発明の構成に係り第3図のカルノー図で表現された論理
を2分割した一方にドントケア項を追加した論理の表現
を示す図、第5図は本発明のもう一方の論理のカルノー
図による表現を示す図、第6図は第4図のカルノー図で
表現された論理と通常のPLAで実現した論理回路を示
す図、第7図は第5図のカルノー図で表現された論理を
通常のPLAで実現した論理回路を示す図、第8図は本
発明に係り、第1図のPLAで実現される論理と同等の
論理を実現した論理回路を示す図である。 11・・・入力デコード回路、12・・・ANDアレイ
、13・・・ORアレイ、14・・・入力信号線、15
・・・内部入力信号線、16・・・積項信号線、17・
・・出力信号線、31・・・カルノー図中の当該格子の
最小項が当該論理関数の内項であることを表わす数字。 32・・・当該論理関数を構成する積項を表わすルー第
1 図 ft F2 F3 茅 2 口 Fl : xI−X2−X3十XI・X3−X4+X
l−X2・X3十XI−X>X、4−/:2 =
X2・又〕−X4すX]・X2・x4−F3 =
幻、又2・ヌ〕・マ≠千X1・X2・X3・X4L第
3 区 /:I f、) F3
¥J4− 図 第 5 目 掬う 乙 長≧] t F2
Claims (4)
- 1.ドントケア項でない関数項をドントケア項と見なし
て積項数の減少を行つた論理関数項より、上記ドントケ
ア項と見なした項を除外する論理機能を有する構造であ
ることを特徴とするプログラマブルロジックアレイ回路
。 - 2.2値の入力変数の夫々の真偽を隣接して配置し、該
変数をタテヨコに配置してなる格子点よりなるキユーブ
を要素とした出力を得る論理回路であつて或るキユーブ
の格子点でない該キユーブの要素として積項数の減少を
行なつた第1項記載のプログラマブルロジックアレイ回
路。 - 3.プログラム可能な第1のANDアレイ、第1のOR
アレイ、第2のANDアレイ、第2のORアレイを有し
、 第1のANDアレイの出力は第1のORアレイの入力に
接続されており、 第2のANDアレイの出力は第2のORアレイの入力に
接続されており、 第1のANDアレイの入力は第2のANDアレイの入力
に接続されており、 第1のORアレイの出力に正の論理値が含まれている場
合には第2のANDアレイの特定の出力または第2のO
Rアレイの特定の出力を負の論理値とする論理回路を有
することを特徴とする第1項記載のプログラマブルロジ
ックアレイ回路。 - 4.第1のORアレイの出力に正の論理値が含まれてい
る場合には第2のANDアレイの特定の出力を負の論理
値とする論理回路が、 第1のORアレイの出力に入力を接続されたNOTゲー
ト、第2のANDアレイに追加された入力信号線、上記
NOTゲートの出力と上記入力信号線とを接続する信号
線、上記入力信号線の論理値を第2のANDアレイの特
定の積項線に反映させるためのゲート素子、より構成さ
れていることを特徴とする第3項記載のプログラマブル
ロジックアレイ回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60041120A JP2540794B2 (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | プログラマブルロジツクアレイ回路 |
| US06/833,266 US4717844A (en) | 1985-03-04 | 1986-02-27 | Programmable logic array circuit with a decreased number of product terms |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60041120A JP2540794B2 (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | プログラマブルロジツクアレイ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61200719A true JPS61200719A (ja) | 1986-09-05 |
| JP2540794B2 JP2540794B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=12599590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60041120A Expired - Fee Related JP2540794B2 (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | プログラマブルロジツクアレイ回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4717844A (ja) |
| JP (1) | JP2540794B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0194722A (ja) * | 1987-10-07 | 1989-04-13 | Sharp Corp | イオン注入によるプログラム可能論理素子 |
| US5256073A (en) * | 1989-06-13 | 1993-10-26 | General Datacomm, Inc. | Electrical connectors for direct connection to plated through holes in circuit board |
| US5204556A (en) * | 1991-05-06 | 1993-04-20 | Lattice Semiconductor Corporation | Programmable interconnect structure for logic blocks |
| US5642304A (en) * | 1991-08-16 | 1997-06-24 | Simpson; John Richard | Apparatus for high-speed solution of arbitrary mathematical expressions with logic code generator and programmable logic circuit |
| US5572198A (en) * | 1994-07-25 | 1996-11-05 | Intel Corporation | Method and apparatus for routing in reduced switch matrices to provide one hundred percent coverage |
| US5691653A (en) * | 1996-01-16 | 1997-11-25 | Altera Corporation | Product term based programmable logic array devices with reduced control memory requirements |
| US7035886B1 (en) * | 2002-03-28 | 2006-04-25 | Cypress Semiconductor Corporation | Re-configurable combinational logic device |
| US8438522B1 (en) | 2008-09-24 | 2013-05-07 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Logic element architecture for generic logic chains in programmable devices |
| US8661394B1 (en) | 2008-09-24 | 2014-02-25 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Depth-optimal mapping of logic chains in reconfigurable fabrics |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1063025B (it) * | 1975-04-29 | 1985-02-11 | Siemens Ag | Disposizione circuitale logica integrata e programmabile |
| US4336468A (en) * | 1979-11-15 | 1982-06-22 | The Regents Of The University Of California | Simplified combinational logic circuits and method of designing same |
-
1985
- 1985-03-04 JP JP60041120A patent/JP2540794B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-02-27 US US06/833,266 patent/US4717844A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53148935A (en) * | 1977-06-01 | 1978-12-26 | Hitachi Ltd | Structure method of pla |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4717844A (en) | 1988-01-05 |
| JP2540794B2 (ja) | 1996-10-09 |
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