JPS63142437A - Cmos大規模集積回路装置のクロツク制御回路 - Google Patents

Cmos大規模集積回路装置のクロツク制御回路

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JPS63142437A
JPS63142437A JP61288789A JP28878986A JPS63142437A JP S63142437 A JPS63142437 A JP S63142437A JP 61288789 A JP61288789 A JP 61288789A JP 28878986 A JP28878986 A JP 28878986A JP S63142437 A JPS63142437 A JP S63142437A
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JP
Japan
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flag
integrated circuit
clock
input
logic
Prior art date
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Pending
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JP61288789A
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English (en)
Inventor
Kazuyuki Kodama
和行 児玉
Kenji Kaneko
金子 憲二
Yoshimune Hagiwara
萩原 吉宗
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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CMOS大規模集積回路装置に係り。
特に装置のテスティングあるいはデバッグを容易ならし
めるクロック制御回路に関する。
〔従来の技術〕
従来、マイクロコンピュータやディジタル信号処理プロ
セッサに代表されるCMOS大規模i積回路装置では、
特願昭61−127926号明細書に見られるように、
互いに位相の異なる多層(N本)のクロックを生成し、
それらを装置内のメモリ、演算器あるいはレジスタなど
の機能ブロックに供給して動作タイミングを制御してい
た。
ところが最近になって、集積回路装置の動作の高速化、
高集積化をねらって、制御クロック間のスキュー(配線
長や負荷の相違による位相ずれ)を低減すること、クロ
ック配線本数を少なくすることを目的として、たとえば
、従来の4層(N=4)クロック、φ1.φ2.φ3お
よびφ4に対し、ここではφ1.φ2なる2本のクロッ
クを生成して各機能ブロックに供給し、各ブロックにお
いてはそれらの論理否定をとって、φ1.φ2.φ1お
よび77のクロックを使用する方法が採用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、この方法においては装置デバッグの点につい
ては配慮がされておらず、集積回路装置を含む装置デバ
ッグなどのためクロックを一時停止した場合、φ工とφ
2は論理LI O7+となるが、φ里とφ2は論理″1
”なので、 (1)CMOS特有のダイナミック回路(この制御クロ
ックはφ工またはφz)の出力をラッチするレジスタ(
クロックφ工またはφ2)のデータが破壊される、 (2)外部機器からレジスタ(クロックは上回)にデー
タが書き込めない、 という問題があった。
本発明の目的は、装置のクロックを停止した状態でもレ
ジスタにラッチしたデータを破壊せず、また外部からレ
ジスタにデータを書き込めるクロック制御回路を提供す
ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、 (1)外部機器から集積回路装置の起動指令が入力され
たときは論理II I P+に、停止指令のときは# 
O11に状態を変えるフラグ(RUNF)を発生する回
路を備えること、および (2)RUNFとレジスタのラッチタイミング(たとえ
ば77とする)との論理!!t(RUNF・φ2)を求
め、さらにこの論理積と外部機器からの書き込みパルス
(WTSTB)との論理和(RUNF・φ2+WTST
B)でレジスタのクロック入力端子を制御することで達
成される。
〔作用〕
装h2が停止したときは$z=1であるが、 RUNF
二〇となるので、 (1)外部機器からWTS TBが入力されないとき、
レジスタのクロックは RU N F ・$ 2 + W TS T’ B =
 0となり、ラッチした内容が保持される。
(2) ’iVT S T Bが人力されるとレジスタ
のクロックは1となり、外部機器から転送されたデータ
をラッチすることができる。
装置が動作中ではRU N I” = 1 、 W T
 S T B =0なので、φ2の値に応じて4iI算
結果等のデータがレジスタにラッチされる。
〔実施例〕
以下1本発明の一実施例を第1図〜第5図により説明す
る。
第1図にCMOS大規模集積回路装置の一つであるディ
ジタル信号処理プロセッサ(DSP)の主要な入力を示
す。DSPでは、命令メモリ(図にIMで示す)に蓄え
られた命令を順次読み出しつつ、その内容に応じて加減
算を実行するアリスメテイツクロジックユニット(AL
U)、乗W器(MULT)、データメモリ(DM)、デ
ータバス(Y、X、D)などを制御することによって、
信号処理演算を達成する。
第1図で、破線内のlN5Tは命令部を示し、IMは命
令メモリ、I RはIMから読み出された命令を保持す
るレジスタ、IDECは命令を解釈してALUなどの制
御信号(OPE)を発生するデコーダである。DMはデ
ータメモリを示し。
A L tJなどの演算結果はI〕ババス通じてDT端
子からメモリに記憶され、また演算に必要なデータはD
OI、D○2端子からそれぞれX、Yバスに出力される
。MULTは乗算器を示し、演算結果はMO端子からA
LUに出力される。
CPGはクロックパルス発生器を示し、DSPに入力さ
れる基本クロックパルス(FCP)を分周して演算制御
に必要な多層のタイミングクロックパルス(以下、単に
クロックと言う)を生成する。本発明に関するDSPで
は、ALU、MOLTなどは1命令を実行するのに4層
のクロックが必要であるが、負荷の相違によるクロック
間のスキュー(位相ずれ)とクロック配線長の低減をね
らって、その半数のΦ1.Φ2の2本のクロックを発生
して演算器に分配し、演算器内でΦ1、Φ2を作成して
Φ1.Φ2と合わせて4層のクロックを使用する方式を
とっている。
CPGの詳細な入力を第2図に、タイムチャートを第5
図に示す。第2図でTFFCI、TFFC2はCK端子
に入力されるクロック信号の立ち上り時に出力Qを反転
させるエツジトリガ型トグルフリップフロップ、INV
Cはインバータで、これらによって第5図の時間区間R
に示すクロックチ工、φ2が得られる。第2図のSTI
、Sr1は第5図の時間区間Sに示すように、外部機器
からの指令により装置が停止状態にあるときは、φ1゜
φ2の出力を禁止する回路である。
このようなりSPにあって1本発明による第1図F L
 Gはフラグ発生部を示し、上位のマイクロコンピュー
タなど外部機器から入力される装置への指令内容(A 
D H)および指令ストローブ(S T B)を入力と
し、装置の起動/停止状態を表わすフラグ(RUNF)
を演算部などに出力する。
FLGの入力の詳細を第3図に、タイムチャートを第5
図に示す。第3図でDECRはADRを解釈して起動指
令ならば出力端子D1を、停止指令ならばD2を“1”
にするデコーダ、ANDRl。
ANDR2はデコーダ出力とSTBとの論理積をとるア
ンドゲート、DFFRI、DFFR2はΦoz (第2
図TFFC2の出力で、第5図区間Rのφ2と同等。区
間Sにおいても区間Rと同様のパルス波形を繰り返す。
)が“1″のときD端子に入力された指令をラッチする
。外部機器の指令と装置内部の動作タイミングとの同期
化をはかるためのDタイプフリップフロップ、ANDR
3゜ANDR4はΦ01 (第2図TFFCIの出力で
第5図区間Rのφlと同等。区間Sにおいても区間Rと
同様の波形を繰り返す。)の否定値と、1) F Fの
出力との論理積をとるアンドゲート、5RFFはS人力
が“1″のときの出力を“1″に、R入力が“1″のと
きQを“0″にするセットリセット型のフリップフロッ
プである。この入力をとることで外部機器から起動指令
が発せられると(第5図ではRU Nで示す。)FLG
はまずΦ2のタイミングで指令を同期化し、つぎに(t
)1のタイミングでRU N Fをセットする。停止指
令が発せられると(第5図5TOP)同様のタイミング
でRUNFをリセットする。
つぎに本発明によるアリスメテイツクロジックユニット
(ALU)を説明する。
第1図でALUは、演算に必要なデータはDM(y、x
バス)、MU丁、T (Mバス)あるいはACC(Aバ
ス)から、演算命令(OPE)はlN5Tから、制御タ
イミングクロック(Φ1゜Φ2)はCPGから、装置の
起動/停」ヒ状態をあられすRUNFはFLGからそれ
ぞれ入力する。
OPEに応じた演算の結果はACCにラッチする。
ラッチされたACCの内容は、次命令の演算で使用する
ときはAバスに、DMに書き込むときはDバスに出力す
る。
さらにALUは、DSPの小規模集積回路装置単体とし
ての故障診断(テスティング)、音声処理装置などに実
装したDSPのプログラム(IMの一連の命令)デバッ
グのために、クロックを停止した後、ACCの内容をD
バスを介して装置の外部に出力し、またACCWT信号
により、ACCに外部からデータを設定する。本発明は
、このクロック停止後のALU動作に関するものである
第1図の破線内にΔL Uの入力の概要を、第4図にC
MOSゲートレベルで入力の詳細を示す。
AI、Uは、たとえば32ビツトの演算精度を持つ。
第4図の演算回路はそのうち1ビツトあたりの図で、同
様の回路を32個並列に配b¥(ただし、フルアダー(
FAD)のCI Nは下位ビットのキャリー出力に、C
0UTは」−位ビットのキャリー人力に接続)して、第
1図のAI、Uを入力している。
また、第1図のY、X、D、MおよびAの32ビツトデ
ータの1ビツト分を、第4図ではそれぞれYt、xi、
Dl9M1およびALで示す。
演算タイミングは、CP Gから2本のクロックΦ1お
よびΦ2を受けとりインバータ回路によって作成した4
層のクロックφ1.φz、j了およびφ2で制御する(
第5図)。たとえば、1命令サイクルは50nsで、φ
1とφ2等の位相差は12.5TI Sである。
さて、八L Uはφ1のタイミングで、12.5ns前
のφ2でレジスタ(REGI)にラッチした命令(OP
E)のACC出力指定ビットをデコード(DEC4)L
、て、ACCの値(前命令での演算結果)を使用する命
令の場合はOA倍信号′1″にして八CCの内容をAバ
スに送出し、AcCの値をD Mに書き込む命令の場合
はOD倍信号よりDバスに送出する。同時にOPEのA
LU人力指定ビットをデコード(nEcl)L、て、ア
ンドオアゲート(AOTX)のデータセレクト信号SD
Sx、SMのいずれか1つを“1” ニ、 AOI Y
のセレクト信号SA、SYのどちらか一方をxi 1 
nにして2つのデータを選び、それらをクロック(X 
I N、 Y I N)ニより入力レジスタ(XINR
YINR)にラッチする。
φ2のタイミングでは、φlでレジスタ(REG2)に
転送したOPEに応じて入力データの前処理を行ない、
その結果を中間バッファレジスタ(XBUF、YBUF
) に一時記憶する。 XPRF’、。
YPREは1の補数を求める回路で、たとえば減算命令
(x−Y)のときは、YINVをdl l j′ニして
Yの1の補数(Y)をとり、XTHを“1″にしてXは
スルーさせる機能を持たせている。ここで、XBUF、
YBUFは、φ2からA CCニ演算結果をラッチする
7τの後縁までの間(50ng)データを保持すれば十
分なので、素子数の低減をはかつて、CMO3のダイナ
ミック特性を利用した回路、いわゆるラインメモリが使
用されている( X Is [J F、 Y B tJ
 Fの出力線につながるゲート(INVX2.INVY
2)(7)入力インピーダンスが非常に大きいため、φ
2で出力線にチャージされた電荷を短時間ならば記憶と
して利用できる。しかし、数ミリ秒以上の長時間、φ2
が110 IIになると放電が進みXBUF、YBUF
の出力は不定値になる)。
φ2からφ2の前縁までにフルアダー(FAD)により
、32ビツトデータの全加算を行なう。
71のタイミングでは、レジスタ(REG4)まで順次
転送したOPEをデコーダ(DEC3)に人力する。演
算結果をACCに取り込む命令ならばDEC3の出力端
子(001)が“1”になる。また、演算中はRUNF
=1なので、アンドゲート(ANDA)の出力、すなわ
ち、データマルチプレクサ(MUX)のセレクト信号(
S F)が“1”になり、MUXはFADの出力σを選
択する(外部機器からの書き込み信号ACCWTは演算
中は1/ OIIである)。同時に、オアゲート(OR
A)の出力であるACCラッチクロック(ACCCK)
が“1″になGJ、MUX(7)出力、すなわち、FA
Dの演算結果をACCにラッチする。
ここで、外部機器からの停止指令によりΦl。
Φ2がたとえば数秒間“0″′になった場合には。
XBUF、YBUFはCMOS特有のダイナミック回路
を採用しているため出力が不定値になり、それがINV
X2.INVY2.FADを伝播してMUX入力まで影
響を与える。しかし、第5図のタイムチャートに示すよ
うに、FLGで作成した起動/停止フラグ(RUNF)
が停止時には1′o”になるので、ANDAの働きによ
りSFおよびACCCKが“0”になり、不定値が八C
Cに取り込ま九で演算結果を破壊することを防止する。
また、集積回路装置のテスティングのため、クロックを
停止した後、ACCにデータを設定する場合には、やは
りRUNF=Oなので、外部機器からDバスにデータを
入力するとともにACCI+lTを発行すれば、MUX
はDを選択しACCCKがORAの働きにより# I 
Itになるので・その動作を達成することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、タイミングクロックパルスのスキュー
や配線長を低減させるために、従来のN層に対してN/
2層のクロックを発生してチップに分配し演算動作を制
御するCMOS大規模a積回路装置において、クロック
を停止したときもアキュムレータ等レジスタの内容を砿
壊することなく外部機器とのデータ入出力ができるので
、集積回路装置単体のテスティングが容易になり、集積
回路装置を実装した装置のデバッグが可能になるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のディジタル信号処理プロセ
ッサの入力図、第2図は第1図のCPGの回路図、第3
図は第1図のFLGの回路図、第4図は第1図のALt
Jの回路図、第5図は第1図の動作タイムチャートであ
る。 FLG・・・フラグ発生部、ALU・・・アリスメテイ
ツクロジックユニット、ACC・・・アキュムレータ、
ANDA・・・アンドゲート、ORA・・・オアゲート
。 RUNF・・・起動/停止フラグ。 第 l ■ 第21!1 83因

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、互いに位相の異なつたn本のクロックパルスΦ_1
    (φ_1、φ_2、・・・、φ_n)およびそれぞれの
    パルスを論理否定したn本のクロックパルス@Φ_1@
    (@φ_1@、@φ_2@、・・・、@φ_n@)でメ
    モリ、演算器およびレジスタ類の動作を制御するCMO
    S大規模集積回路装置において、マイクロコンピュータ
    などの外部装置から本装置へ起動指令が入力された後、
    停止指令が入力されるまで真値をとるフラグを発生する
    フラグ発生手段と、上記クロックパルスの中で所定のパ
    ルスについては上記フラグとの論理積をとる論理手段と
    を設け、該論理手段の結果で演算器およびレジスタ類を
    制御することを特徴とするCMOS大規模集積回路装置
    のクロック制御回路。 2、特許請求の範囲の第1項に記載の論理手段が、同記
    載の論理積をとる手段と、さらに該論理積と外部装置か
    ら入力される本装置内レジスタ類への書き込みパルスと
    の論理和をとる手段とから成る特許請求の範囲第1項記
    載のCMOS大規模集積回路装置のクロック制御回路。 3、特許請求の範囲第1項に記載のフラグ発生手段が、
    外部装置から本装置へ入力される起動指令と同記載のク
    ロックパルスΦ_1、@Φ_1@のいずれか1本との論
    理積をとつてフラグを論理 “1”にし、停止指令とΦ_1、@Φ_1@のいずれか
    1本との論理積をとつてフラグを論理“0”にする手段
    である特許請求の範囲第1項および第2項記載のCMO
    S大規模集積回路装置のクロック制御回路。
JP61288789A 1986-12-05 1986-12-05 Cmos大規模集積回路装置のクロツク制御回路 Pending JPS63142437A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7168032B2 (en) 2000-12-15 2007-01-23 Intel Corporation Data synchronization for a test access port

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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