DE2638208C2

DE2638208C2 -

Info

Publication number: DE2638208C2
Application number: DE2638208A
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Koganei Tokio/Tokyo Jp Sato
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1975-08-28
Filing date: 1976-08-25
Publication date: 1989-11-02
Also published as: DE2638208A1; JPS5228243A; US4093993A; JPS5243047B2

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Bit-Slice-LSI- Schaltung nach den Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige großintegrierte Bit-Slice-LSI-Schaltungen können bspw. Bestandteil von Mikroprozessoren sein. Sie umfassen arithmetische Logikschaltungen sowie Register.

In Fig. 1A ist ein konventioneller Mikroprozessor ver einfacht dargestellt. Er besteht aus n Einzelchips 3 die als integrierte Bit-Slice-LSI-Schaltungen ausge führt sind sowie aus einem Steuerwerk 2 und weiteren Schaltungen 1.

Fig. 1B zeigt eine bekannte LSI-Schaltung 4, zu der die Leitwerkseinheiten C 1, C 2, . . . Cn gehören. Jede dieser Leitwerkseinheiten ist in vier Teileinheiten C 11, C 12, C 13, C 14; C 21 . . . Cn 4 unterteilt. Die Schaltung 4 weist Eingangsleitungen und Ausgangsleitungen 5 auf. Die Anzahl der Leitungen und damit der Anschlüsse ist gleich (4 × n). Damit ist die integrierte LSI-Schaltung auf einem Einzelchip nicht realisierbar. Sie kann in kein Standardgehäuse untergebracht werden.

Durch die Zeitschrift Electronics vom 05. Februar 1975 Seiten 83 bis 90 ist ein Mikroprozessor in I²L-Technik bekanntgeworden, dessen arithmetische Logikschaltung (ALU), Steuerwerk und Register als Blockschaltbild dargestellt sind. Aus dieser Veröffentlichung läßt sich jedoch nicht der explicite Aufbau der Logikschaltung entnehmen. Auch über deren Ein- und Ausgangsbeschaltung ist nichts ausgeführt. Bit-Slice-Schaltungen in LSI-Technik sind der Veröffentlichung nicht zu entnehmen.

Der Zeitschrift Electronics vom 18 April 1974 Seite 95 sowie vom 19. September 1974 Seite 155 ist jeweils ein bidirektionaler Datenbus entnehmbar, der nur für eine einzige Steuerschaltung verwendet werden kann. Diese Entgegenhaltungen offenbaren ebenfalls nicht, daß eine Signalleitung für mehrere Bit-Slice-Eingangs- und Ausgangs schaltungen mit unterschiedlichen Funktionen verwendet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bit-Slice- Schaltung so auszubilden, daß sie als großintegrierte Schaltung (LSI-Schaltung) in einem Halbleiterchip angeordnet werden kann und damit in bekannte Standardgehäuse einge baut werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1A und 1B Blockdiagramme von bekannten Ausführungen der "Bit- Slice"-Schaltungen,

Fig. 2 eine sich für Mehrfachbetrieb eignende integrierte "Bit-Slice"-LSI-Schaltung die ser Erfindung, und

Fig. 3 einen mehr Details aufweisenden Blockschalt plan betreffend die mit Fig. 2 wiedergegebe ne integrierte "Bit-Slice"-LSI-Schaltung.

Fig. 2 läßt erkennen, daß zu der integrierten "Bit- Slice"-Schaltung mehrere Schaltkreise C 1, C 2, . . . Cn gehören, die in Form einer "Bit-Slice"-Schaltung ausgeführt sind. Diesen Schaltkreisen sind verschie denartige Funktionen zugeordnet, beispielsweise als Steuerungslogik-Schaltkreise bzw. als Steuer kreise eines Rechenwerkes und eines Leitwerkes in einem Prozessor. Diese Steuerkreise sind jeweils auf die Gatterschaltungen G 1, G 2 . . . und Gn geführt.

Die Gatterschaltungen dekodieren die Ansteuerungssi gnale S 1 und S 2, die von den Ansteuerungsleitungen 121 und 122 aus aufgeschaltet werden, derart, daß der ange steuerte Steuerkreis mit den Signalleitun gen L 1, L 2, . . . und Ln verbunden wird. Die Anzahl x der Ansteuerungsleitungen wird wie folgt festgelegt: -

2^x m,

wobei m für die Anzahl der "bit-Slice"-Funktionen in jedem der Steuerkreise steht.

Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen integrierten LSI- Schaltung sind jedem der Steuerkreise C 1, C 2, . . . und Cn vier Arten von "Bit-Slice"-Funktionen zugeordnet. Den Gatterschal tungen G 1, G 2, . . . und Gn werden jeweils zwei Ansteue rungssignale S 1 und S 2 über die Ansteuerungsleitungen 121, 122 aufgeschaltet. Die Steuerkreise C 1, C 2, . . . und Cn sowie die Gatterschaltungen G 1, G 2, . . . Gn sind in Fig. 3 noch detaillierter dargestellt. Zum Steuer kreis C 1 gehören eine erste Eingangssteuer-Schaltung C 11 und eine zweite Eingangssteuer-Schaltung C 12, die den Eingangssteuerkreis bilden, desgleichen eine dritte und vierte Ausgangssteuer-Schaltung C 13 und C 14, die den Ausgangssteuerkreis bilden.

Bei diesen Steuerschaltungen C 11, C 12, C 13 und C 14 handelt es sich um Schaltungen in "Bit-Slice"-Ausführungen, denen verschiedene Funktionen zugeordnet sind.

Die Gatterschaltung G 1 besteht aus den UND-Gliedern A 11 und A 21 für die Eingangssteuerschaltung C 11, aus den UND-Gliedern A 12 und A 22 für die Eingangssteuer schaltung C 12, aus den UND-Gliedern A 13 und A 23 für die Ausgangssteuerschaltung C 13 sowie aus den UND-Gliedern A 14 und A 24 für die Ausgangssteuer schaltung C 14.

Die Gatterschaltungen G 2, G 3 und Gn sind entsprechend der Gatterschaltung G 1 ausgeführt.

Die Steuerkreise C 2, C 3, . . . und Cn sind entsprechend ausgeführt wie der Steuerkreis C 1, ihnen sind jedoch andere Funktionen zugeordnet.

Von den UND-Gliedern A 11, A 12, A 13 und A 14 werden die Ansteuerungssignale S 1 und S 2 dekodiert. Die UND-Glieder A 21, A 22 arbeiten als Eingangs-Gatter während die UND-Glieder A 23, A 24 als Ausgangs-Gatter arbeiten.

Die Ansteuerungsleitungen 121 und 122 sind u. a. auf die Eingänge des UND-Gliedes A 11 geführt.

Die Ausgangsleitung des UND-Gliedes A 11 und die Signalleitung L 1 sind auf die Eingänge des UND-Gliedes A 21 geführt, dessen Ausgangsleitung wiederum auf die Ein gangssteuerschaltung C 11 geschaltet ist.

Die Ansteuerungsleitung 121 ist mit dem negierenden Eingang des UND-Gliedes A 12 verbun den, wohingegen die Ansteuerungsleitung 122 auf den zweiten Eingang des UND-Gliedes A 12 geführt ist. Die Ausgangsleitung dieses UND-Gliedes A 12 und die Signalleitung L 1 sind auf den Eingang des UND-Gliedes A 22 geschaltet. Die Ausgangsleitung dieses UND- Gliedes A 22 wiederum ist auf die Eingangs-Steuerschaltung C 12 geführt.

Die Ansteuerungsleitung 121 ist mit dem Eingang des UND-Gliedes A 13 verbunden, während die Ansteuerungsleitung 122 auf den negierenden Eingang des UND-Gliedes A 13 geführt ist. Der Ausgang dieses UND-Gliedes A 13 bildet zusammen mit dem Ausgang der Ausgangssteuerschaltung C 13 die Eingänge des UND- Gliedes A 23. Der negierende Ausgang des UND-Gliedes A 23 ist mit der Signalleitung L 1 verbunden.

Die Ansteuerungsleitungen 121 und 122 sind auf die negierenden Eingänge des UND-Gliedes A 14 geführt. Der Ausgang dieses UND- Gliedes A 14 und der Ausgang der Ausgangssteuer schaltung C 14 sind jeweils mit den Eingängen des UND-Gliedes A 24 verbunden, dessen negierender Ausgang auf die Signalleitung L 1 geführt ist.

Die Funktion und die Arbeitsweise dieser integrier ten LSI-Schaltung wird nachstehend beschrieben.

Im Ansprechen auf die Ansteuerungssignale S 1, S 2 werden den Gatterschaltungen G 1, G 2, . . . und Gn entweder die Eingangssignale der Signalleitun gen L 1, L 2, . . . und Ln auf die Eingangssteuerschaltungen C 11, C 12; C 21 . . . Cn ₂ oder aber die Ausgangssignale der Ausgangssteuerschaltungen C 13, C 14, C 23 . . . Cn ₄ auf die Signalleitungen L 1, L 2, . . . Ln geschaltet.

Haben beispielsweise die beiden Ansteuerungssignale S 1 und S 2 den Signalwert "1", dann befindet sich das UND-Glied A 11 im Durchlaßzu stand, wobei das UND-Glied 21 das Signal der Signalleitung L 1 aufgeschaltet erhält und dieses auf die erste (Eingangssteuerschaltung C 11, die zum Steuerkreis C 1 gehört schaltet.

Die Signalleitungen L 2, L 3, . . . und Ln stehen über die Gatterschal tungen G 2, G 3, . . . und Gn jeweils in gleicher Weise mit den Steuerkreisen C 2, C 3 . . . und Cn in Verbindung.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltung für den Fall, daß die Ansteuerungssignale die Signalwerte "0,1", "1,0" und "0,0" haben, ist leicht überschaubar, so daß sich deren Erläuterung erübrigt.

Die inte grierte LSI-Schaltung dieser Erfindung vereinigt mehrere Funktio nen in sich, ohne daß dafür die Anzahl der Anschlüsse an dem Einzelchip vergrößert werden muß, so daß dadurch die Vorrichtung in einem Standardgehäuse untergebracht werden kann.

Gegenüber der Anzahl der erforderlichen Anschlüsse bei der mit Fig. 1B dargestellten integrierten "Bit- Slice"-LSI-Schaltung, die mit dem Wert (4 × n) ange geben ist, hat die integrierte LSI-Schaltung dieser Erfindung (n + 2) Anschlüsse. Dadurch weisen die integrierten "Bit-Slice"-LSI-Schaltungen dieser Erfindung einen großen Vorteil auf, und zwar im Hinblick auf deren Verwendung und auch im Hinblick auf deren Fabrikation und deren Kosten.

Claims

1. Integrierte Bit-Slice-LSI-Schaltung, die auf einer Einzelchip-Halbleitervorrichtung angeordnet ist und mehrere Eingangssteuerschaltungen (C 11, C 12) und mehrere Ausgangssteuerschaltungen (C 13, C 14) besitzt, die über Ansteuerungsleitungen (121, 122) ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Gatterschaltung (G 1) vorgesehen ist, die aus Dekodiergattern (A 11 bis A 14) und aus Eingangs- und Aus gangsgattern (A 21 bis A 24) besteht,
daß die Ausgänge der Dekodiergatter (A 11 bis A 14) mit den einen Eingängen der Eingangsgatter (A 21, A 22) und der Ausgangsgatter (A 23, A 24) verbunden sind,
daß die Ausgänge der Eingangsgatter (A 21, A 22) mit den Eingängen (C 11, C 12) und die anderen Eingänge der Aus gangsgatter (A 23, A 24) mit den Ausgängen (C 13, C 14) der integrierten Schaltung verbunden sind,
daß die anderen Eingänge der Eingangsgatter (A 12, A 22) und die Ausgänge der Ausgangsgatter (A 23, A 24) mit einer gemein samen Signalleitung (L 1) verbunden sind und
daß die Ansteuerungsleitungen (121, 122) mit den Eingängen der Dekodiergatter (A 11 bis A 14) verbunden sind.

2. Integrierte Bit-Slice-LSI-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und Ausgangssteuerschaltungen (C 11 bis C 14) Steuerlogikschaltungen enthalten.

3. Integrierte Bit-Slice-LSI-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und Ausgangssteuerschaltungen (C 11 bis C 14) arithmetische Logikeinheiten enthalten.

4. Integrierte Bit-Slice-LSI-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und Ausgangssteuerschaltungen (C 11 bis C 14) Register enthalten.

5. Integrierte Bit-Slice-LSI-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekodiergatter (A 11 bis A 14) gemeinsam mit den Eingangsgattern (A 21, A 22) und Ausgangsgattern (A 23, A 24) verwendet werden.