DE69837775T2 - Dynamische logische Schaltung und selbstgetaktetes Pipeline-Datenwegsystem - Google Patents

Dynamische logische Schaltung und selbstgetaktetes Pipeline-Datenwegsystem Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dynamiklogikschaltung wie etwa eine DOMINO-Logikschaltung und eine npCMOS-Logikschaltung, welche den statischen Leckstrom im inaktiven Zustand reduzieren können, und sie betrifft außerdem ein selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem, das eine Vielzahl von durch diese Dynamikschaltungen darin ausgebildeten Kombinationsschaltungen verwendet, und deren aktive und inaktive Zustände zusammen mit der Datenflussreihenfolge in Reaktion auf asynchrone Signale steuert.
  • In jüngster Zeit verbrauchten die auf Kommunikationsausrüstungen beispielsweise in batteriebetriebener tragbarer Bauart installierten LSI mehr Energie, umso mehr die von ihnen zu bewältigende Informationsmenge anstieg.
  • Zur Bewältigung dieses Problems wurden verschiedene Techniken zur Verringerung des Energieverbrauchs untersucht und entwickelt. Als ein Beispiel für ein derartiges bekanntes Verfahren wurde ein selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem gemäß den 10 und 12 vorgeschlagen, um den großen Energieverbrauch zu lösen, der durch eine Verteilung von Taktsignalen und das gleichzeitige Choreographieren einer großen Anzahl an Ereignissen verursacht wird, das in einem großformatigen synchronen System stattfindet (vergleiche Jan M. Rabaey: „TIMING ISSUES IN DIGITAL CIRCUITS", DIGITAL INTEGRATED CIRCUITS, Prentice Hall, 1996).
  • Bei dem in 10 gezeigten selbstgetakteten Pipeline-Datenpfadsystem werden Schreibfreigabesignale EN1 bis EN3, die an die jeweils mit Kombinationsschaltungen 11' und 12' verbundenen Register REG1 bis REG3 anzulegen sind, gemäß dem Zustand des Datenverarbeitungsvorgangs innerhalb der jeweiligen Kombinationsschaltungen 11' und 12' erzeugt. Aus diesem Grund kann das bekannte Problem des Durchpassierens von unverarbeiteten Daten aufgrund eines Taktversatzphänomens effizient vermieden werden, und dieselbe Wirkung kann durch eine Konfiguration des selbstgetakteten Pipeline-Datenpfadsystems gemäß 12 erhalten werden. Ferner sind derartige selbstgetaktete Pipeline-Datenpfadsysteme zum Reduzieren des Energieverbrauchs sehr effektiv, da die darin verwendeten Kombinationsschaltungen aktiviert werden, und die Signalausgabe lediglich bei einer Ankunft von Daten bei ihnen auftritt. Der Ausdruck „Ausgabe" bedeutet dabei in der gesamten Spezifikation die Zustandsänderung eines Signals von „0” bis „1".
  • Im Übrigen wurden als die für die vorstehend angeführten Kombinationsschaltungen verwendeten Dynamikschaltungen eine DOMINO-Logikschaltung (vergleiche R. Krambeck et al.: „High-Speed Compact Circuits with CMOS", IEEE Journal of Solid State Circuits, Band SSC-17, Nr. 3, Seiten 614–619, Juni 1992) und eine npCMOS-Schaltung (vergleiche N. Goncalvez et al.: „NORA: A Racefree Dynamic CMOS Technique for Pipelined Logic Structures", IEEE Journal of Solid State Circuits, Band SSC-18, Nr. 3, Seiten 261–266, Juni 1983) vorgeschlagen.
  • In einer DOMINO-Logikschaltung gemäß 9A konfigurieren die nMOS-Transistoren MN51 und MN52 ein Pull-Down-Netzwerk 51, und ein nMOS-Transistor MN55 konfiguriert ebenfalls ein Pull-Down-Netzwerk 53. MP51 und MP52 bezeichnen pMOS-Transistoren für einen Vorladevorgang, und MN53 und MN56 bezeichnen nMOS-Transistoren für einen Entladevorgang. Der pMOS-Transistor MP53 und der nMOS-Transistor MN54 konfigurieren einen CMOS-Inverter 52, der die durch das Pull-Down-Netzwerk 51 der vorhergehenden Stufe erhaltenen Daten an das Pull-Down-Netzwerk 53 in der nachfolgenden Stufe überträgt.
  • Bei der vorstehend beschriebenen DOMINO-Logikschaltung führen die Transistoren MP51 und MP52 einen Vorladevorgang durch, wenn das Steuersignal ST1 auf „0" liegt (was in der gesamten Spezifikation den niedrigen Spannungspegel bedeutet), wohingegen ein Logikvorgang (Abtastvorgang) durchgeführt wird, wenn es den Wert „1" annimmt (was in der gesamten Spezifikation den hohen Spannungspegel bedeutet).
  • Bei der in 9B gezeigten DOMINO-Logikschaltung konfigurieren die pMOS-Transistoren MP62 und MP63 ein Pull-Up-Netzwerk 61, und ein pMOS-Transistor MP66 konfiguriert ebenfalls ein Pull-Up-Netzwerk 63. Die Bezugszeichen MP61 und MP65 bezeichnen pMOS-Transistoren für einen Ladevorgang, und die Bezugszeichen MN61 und MN63 bezeichnen nMOS-Transistoren für einen Vor-Entladevorgang. Der pMOS-Transistor MP64 und der nMOS-Transistor MN62 konfigurieren einen CMOS-Inverter 62, der die durch das Pull-Up-Netzwerk 61 der vorhergehenden Stufe erhaltenen Daten an das Pull-Up-Netzwerk 63 in der nachfolgenden Stufe überträgt.
  • Wenn bei dieser DOMINO-Logikschaltung das Steuersignal ST1* (welches das invertierte Signal ST1 ist) den Wert „1" annimmt, wird durch die Transistoren MN61 und MN63 ein Vor-Entladevorgang durchgeführt, wohingegen ein Logikvorgang durchgeführt wird, wenn es den Wert „0" annimmt.
  • Bei der in 9C gezeigten npCMOS-Logikschaltung konfigurieren die pMOS-Transistoren MP72 und MP73 ein Pull-Up-Netzwerk 71, und ein nMOS-Transistor 72 konfiguriert ein Pull-Down-Netzwerk 72. Das Bezugszeichen MP71 bezeichnet einen pMOS-Transistor für einen Ladevorgang, das Bezugszeichen MP74 bezeichnet einen pMOS-Transistor für einen Entladevorgang, das Bezugszeichen MN71 bezeichnet einen nMOS-Transistor für einen Vor-Entladevorgang, und das Bezugszeichen MN73 bezeichnet einen nMOS-Transistor für einen Entladevorgang.
  • Wenn bei dieser npCMOS-Logikschaltung das Steuersignal ST1* den Wert „1" annimmt (was bedeutet, dass das Signal ST1 den Wert „0" annimmt), wird mit dem Transistor MN71 ein Vor-Entladevorgang durchgeführt, und durch den Transistor MP74 wird ein Vorladevorgang durchgeführt, wohingegen ein Logikvorgang ausgeführt wird, wenn es den Wert „0" annimmt (was bedeutet, dass das Signal ST1 den Wert „1" annimmt).
  • Für den Fall, dass diese Dynamikschaltungen bei der niedrigen Versorgungsspannung als Kombinationsschaltungen bei dem selbstgetakteten Pipeline-Datenpfadsystem verwendet werden, wird jedoch ein statischer Leckstrom erzeugt, wenn sich die Dynamikschaltung im inaktiven Zustand befindet, nämlich in einem Vorlade- oder Vor-Entladezustand, falls die jede der Dynamikschaltungen zusammensetzenden MOS-Transistoren eine niedrige Schwellenwertspannung aufweisen, um der niedrigen Versorgungsspannung gerecht zu werden und ihre Betriebsgeschwindigkeit zu beschleunigen, was für die Reduktion des Energieverbrauchs ein kontraproduktives Phänomen ist.
  • Davon abgesehen wird gewürdigt, dass die Druckschrift US-5 486 774 eine Logikschaltung offenbart, die eine Niederschwellenwertlogikspannung, ein Paar aus einer ersten und einer zweiten Energieversorgungsleitung, eine erste Scheinenergieversorgungsleitung, und eine erste Hochfrequenzlogikschaltung beinhaltet. Die Niederschwellenwertlogikschaltung umfasst ein durch eine Vielzahl von Feldeffekttransistoren mit niedrigem Schwellenwert gebildetes Logikschaltungselement. Das Paar aus einer ersten und einer zweiten Energieversorgungsleitung führt der Niederschwellenwertlogikschaltung Energie zu. Die erste Scheinenergieversorgungsleitung ist mit einem der Energieversorgungsquellenanschlüssen der Niederschwellenwertlogikschaltung verbunden. Ein erster Steuertransistor mit hohem Schwellenwert ist zwischen der ersten Scheinenergieversorgungsleitung und der ersten Energieversorgungsleitung angeordnet.
  • Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems erzielt, und ihr liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein System bereitzustellen, das zum Beschleunigen der Betriebsgeschwindigkeit der Dynamiklogikschaltung befähigt ist, und dennoch den statischen Leckstrom in ihren Vorlade- und Vor-Entladezuständen reduzieren kann, welche den größten Anteil der in der gesamten Schaltung durchgeführten Vorgänge einnehmen, so dass der Energieverbrauch gesenkt wird.
  • Die vorstehend angeführten Probleme werden gemäß dem Gegenstand des beigefügten unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Abwandlungen sind in den beigefügten abhängigen Patentansprüchen fortgeführt.
  • Demnach kann bei den erfindungsgemäßen Dynamiklogikschaltungen selbst bei einer Verwendung mit MOS-Transistoren mit niedrigem Schwellenwert bei einer geringen Versorgungsspannung für einen Betrieb sowohl bei geringem Energieverbrauch als auch bei hoher Geschwindigkeit der Leckstrom in einem inaktiven Zustand, wie etwa einem Vorlade- und/oder Vor-Entladezustand, welche den größten Anteil an den in der gesamten Schaltung durchgeführten Vorgängen einnehmen, reduziert werden, was somit zu einer effektiven Verringerung des Energieverbrauchs beiträgt. Ferner können gemäß den selbstgetakteten Pipeline-Datenpfadsystem Vorlade- und Entlade- und/oder Vor-Entlade- und Ladevorgänge der Dynamiklogikschaltung gemäß der Datenflussreihenfolge gesteuert werden, was ebenfalls in großem Ausmaß zur Verringerung des Energieverbrauchs beiträgt.
  • Diese und weitere Aufgaben, Wirkungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ihrer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher ersichtlich.
  • 1 zeigt ein Schaltbild einer DOMINO-Logikschaltung als erstem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 zeigt ein Schaltbild einer DOMINO-Logikschaltung als zweitem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 3 zeigt ein Schaltbild einer npCMOS-Logikschaltung als drittem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 4 zeigt ein Schaltbild eines selbstgetakteten Pipeline-Datenpfadsystems als viertem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 5 zeigt einen Zeitverlauf für den Betrieb einer asynchronen Signalsteuerschaltung nach 4;
  • 6 zeigt ein Schaltbild eines selbstgetakteten Pipeline-Datenpfadsystems als fünftem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 7 zeigt einen Zeitverlauf für den Betrieb der asynchronen Signalsteuerschaltung nach 6;
  • 8 zeigt ein Schaltbild eines doppelflankengesteuerten Flip-Flops; die 9A und 9B zeigen jeweils Schaltbilder von bekannten DOMINO-Logikschaltungen, und 9C zeigt ein Schaltbild einer bekannten npCMOS-Schaltung;
  • 10 zeigt ein Schaltbild eines selbstgetakteten Pipeline-Datenpfadsystems unter Verwendung einer Dynamiklogikschaltung als eine Kombinationsschaltung;
  • 11A zeigt ein symbolisches Schaubild des C-Elementes, 11B zeigt ein Schaltbild des C-Elementes, und 11C zeigt eine Wahrheitstabelle des C-Elementes;
  • 12 zeigt ein Schaltbild eines selbstgetakteten Pipeline-Datenpfadsystems auf der Basis des zweiphasigen Übergabeprotokolls unter Verwendung einer Statikschaltung als der Kombinationsschaltung; und
  • die 13A und 13B zeigen Schaltbilder, die jeweils den Fall beschreiben, bei dem die pMOS-Transistoren gemäß den 1, 2 oder 3 durch Transistoren in der SOI-Bauart ersetzt werden können, und des Falls, bei dem die nMOS-Transistoren gemäß den 1, 2 oder 3 ebenfalls durch Transistoren der SOI-Bauart ersetzt werden können.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • 1 zeigt ein Schaltbild einer Konfiguration der DOMINO-Logikschaltung als eine Dynamiklogikschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Figur bezeichnen die Bezugszeichen MP21 und MP22 pMOS-Transistoren mit hohem oder niedrigem Schwellenwert für einen Vorladebetrieb, und die Bezugszeichen MN23 und MN26 bezeichnen nMOS-Transistoren mit hohem Schwellenwert für einen Entladebetrieb. Ferner bezeichnen die Bezugszeichen MN21 und MN22 nMOS-Transistoren mit niedrigem Schwellenwert, die ein Pull-Down-Netzwerk 21 konfigurieren. Das Bezugszeichen MN25 bezeichnet ebenfalls einen nMOS-Transistor mit niedrigem Schwellenwert, der ein Pull-Down-Netzwerk konfiguriert. Das Bezugszeichen MP23 bezeichnet einen pMOS-Transistor mit niedrigem Schwellenwert, und das Bezugszeichen MN24 bezeichnet einen nMOS-Transistor mit niedrigem Schwellenwert, welche zusammen einen Inverter 22 zum Übertragen der durch das Pull-Down-Netzwerk 21 der vorherigen Stufe erhaltenen Daten an das Pull-Down-Netzwerk 23 der nachfolgenden Stufe konfigurieren.
  • Wenn bei der DOMINO-Logikschaltung das Steuersignal ST1 den Wert „0" annimmt, sind die Transistoren MP21 und MP22 angeschaltet, und die Transistoren MN23 und MN26 sind abgeschaltet, so dass sie einen Vorladevorgang zu dem Drain-Anschluss (genauer gesagt eine parasitäre Kapazität) der Transistoren MN21 und MN25 durchführt, wohingegen die Transistoren MP21 und MP22 abgeschaltet sind, wenn das Steuersignal ST1 den Wert „1" annimmt, und die Transistoren MN23 und MN26 sind angeschaltet, um den Vorgang durchzuführen.
  • Falls bei dem vorstehend beschriebenen Fall die Eingabedaten A1 und A2 beide an dem Pull-Down-Netzwerk 21 der vorherigen Stufe den Wert „1" annehmen, wird ein NAND-Vorgang zum Ändern der Spannung an dem Drain-Anschluss des Transistors MN21 von „1" auf „0" durch Entladen seiner Kapazität ausgeführt. Da dieses Datum „0" am Inverter 22 invertiert und in das Pull-Down-Netzwerk der nachfolgenden Stufe eingegeben wird, ändert sich das Ausgabedatum Y von „1" auf „0". Falls jedoch zumindest eines der Eingabedaten A1 oder A2 den Wert „0" annimmt, dann ändert sich das Ausgabedatum des Pull-Down-Netzwerks 21 nicht von dem Wert „1", und das Ausgabedatum Y verbleibt unverändert auf dem Wert „1".
  • Da bei dieser Schaltung die Pull-Down-Netzwerke 21, 23 und der Inverter 22 alle durch MOS-Transistoren mit niedrigem Schwellenwert ausgebildet sind, kann ein dynamischer Hochgeschwindigkeitsbetrieb verwirklicht werden, selbst wenn eine geringe Energieversorgungsspannung VDD verwendet wird. Da zudem die Transistoren MN23 und MN26 für einen Entladevorgang eine hohe Schwellenwertspannung aufweisen, ist der Leckstrom dieser Transistoren MN23 und MN26 auf dem Vorladezustand der Schaltung extrem gering, so dass der Energieverbrauch während deren Vorladevorgang, der den größten Anteil der in der gesamten Schaltung durchgeführten Vorgänge einnimmt, stark reduziert wird.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • 2 zeigt ein Schaltbild einer Konfiguration der DOMINO-Logikschaltung, welches eine Dynamiklogikschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist. In der Figur bezeichnen die Bezugszeichen MP31 und MP35 pMOS-Transistoren mit hohem Schwellenwert für einen Ladevorgang, und die Bezugszeichen MN31 und MN33 bezeichnen nMOS-Transistoren mit hohem Schwellenwert oder niedrigem Schwellenwert für einen Vor-Entladevorgang. Ferner bezeichnen die Bezugszeichen MP32 und MP33 pMOS-Transistoren mit niedrigem Schwellenwert, die ein Pull-Up-Netzwerk 31 konfigurieren. Das Bezugszeichen MP36 bezeichnet ebenfalls einen pMOS-Transistor mit niedrigem Schwellenwert, der ein Pull-Up-Netzwerk 33 konfiguriert. Das Bezugszeichen MP34 bezeichnet einen pMOS-Transistor mit niedrigem Schwellenwert, und das Bezugszeichen MN32 bezeichnet einen nMOS-Transistor mit niedrigem Schwellenwert, die zusammen einen Inverter 32 zum Übertragen der in dem Pull-Up-Netzwerk 31 der vorherigen Stufe erhaltenen Daten an das Pull-Up-Netzwerk 33 der nachfolgenden Stufe konfigurieren.
  • Wenn in der DOMINO-Logikschaltung das Steuersignal ST1 den Wert „0" annimmt (was bedeutet, dass das Steuersignal ST1* den Wert „1" annimmt), sind die Transistoren MN31 und MN33 angeschaltet, und die Transistoren MP31 und MP35 sind abgeschaltet, so dass sie einen Vor-Entladevorgang an dem Drain-Anschluss der jeweiligen Transistoren MP32 und MP33 und auch an dem des Transistors MP36 durchführt. Wenn demgegenüber das Signal ST1 den Wert „1" annimmt, sind die Transistoren MN31 und MN33 abgeschaltet, und die Transistoren MP31 und MP35 sind angeschaltet, um einen Logikvorgang durchzuführen.
  • Falls bei dem vorstehend beschriebenen Fall die Eingabedaten A1 und A2 beide den Wert „1" an dem Pull-Up-Netzwerk 31 der vorherigen Stufe annehmen, wird ein NAND-Vorgang ausgeführt, um die Spannung an dem Drain-Anschluss der jeweiligen Transistoren MP32 und MP33 auf dem Wert „0" zu halten. Da dieses Datum „0" an dem Inverter 32 invertiert und in das Pull-Up-Netzwerk 33 der nachfolgenden Stufe eingegeben wird, bleibt das Ausgabedatum Y gegenüber dem Zustand „0" unverändert. Falls jedoch zumindest eines der Eingabedaten A1 und A2 den Wert „0" annimmt, dann werden die Ausgabedaten des Pull-Up-Netzwerks 31 auf „1" geändert, und das Ausgabedatum Y wird somit von „0" auf „1" geändert.
  • Da bei dieser Schaltung die Pull-Up-Netzwerke 31, 33 und der Inverter 32 alle durch MOS-Transistoren mit niedrigem Schwellenwert ausgebildet sind, kann ein dynamischer Hochgeschwindigkeitsbetrieb verwirklicht werden, selbst falls eine geringe Energieversorgungsspannung VDD verwendet wird. Da ferner die Transistoren MP31 und MP35 für einen Ladevorgang eine hohe Schwellenwertspannung aufweisen, wird der Leckstrom dieser Transistoren MP31 und MP35 in dem Vorladezustand der Schaltung extrem verringert, so dass der Energieverbrauch während ihres Vor-Entladevorgangs, der den meisten Anteil an den in der gesamten Schaltung durchgeführten Vorgängen einnimmt, stark reduziert wird.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • 3 zeigt ein Schaltbild einer Konfiguration der npCMOS-Logikschaltung, welches eine Dynamiklogikschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen MP41 einen pMOS-Transistor mit hohem Schwellenwert für einen Ladevorgang, das Bezugszeichen MP44 bezeichnet einen pMOS-Transistor mit hohem Schwellenwert oder niedrigem Schwellenwert für einen Vorladevorgang, das Bezugszeichen MN41 bezeichnet einen nMOS-Transistor mit hohem Schwellenwert oder niedrigem Schwellenwert für einen Vor-Entladevorgang, und das Bezugszeichen MN43 bezeichnet einen nMOS-Transistor mit hohem Schwellenwert für einen Entladevorgang. Ferner bezeichnen die Bezugszeichen MP42 und MP43 pMOS-Transistoren mit niedrigem Schwellenwert, die ein Pull-Up-Netzwerk 41 konfigurieren. Das Bezugszeichen MN42 bezeichnet einen nMOS-Transistor mit niedrigem Schwellenwert, der ein Pull-Down-Netzwerk 42 konfiguriert.
  • Wenn in dieser npCMOS-Logikschaltung das Steuersignal ST1 den Wert „0" annimmt (was bedeutet, dass das Steuersignal ST1* den Wert „1" annimmt), sind die Transistoren MN41 und MP44 angeschaltet, und die Transistoren MP41 und MN43 sind abgeschaltet, so dass ein Vor-Entladevorgang an den Drain-Anschluss der jeweiligen Transistoren MP42 und MP43 und außerdem ein Vorladevorgang an den Drain-Anschluss des Transistors MN42 durchgeführt wird. Wenn demgegenüber das Signal ST1 den Wert „1" annimmt, sind die Transistoren MN41 und MP44 abgeschaltet, und die Transistoren MP41 und MN43 sind zur Durchführung eines Logikvorgangs angeschaltet.
  • Falls bei dem vorstehend beschriebenen Fall die Eingabedaten A1 und A2 beide den Wert „1" an dem Pull-Up-Netzwerk 41 der vorherigen Stufe annehmen, wird ein NAND-Vorgang ausgeführt, um die Spannung an dem Drain-Anschluss der jeweiligen Transistoren MP42 und MP43 auf dem Wert „0" zu halten. Da dieses Datum „0" in das Pull-Down-Netzwerk 42 der nachfolgenden Stufe eingegeben wird, bleibt das Ausgabedatum Y unverändert auf dem Zustand „1". Falls jedoch zumindest eines der Eingabedaten A1 und A2 den Wert „0" annimmt, dann ändert sich das Ausgabedatum des Pull-Up-Netzwerks 41 von „0" auf „1", und das Ausgabedatum Y ändert sich somit von „1" auf „0".
  • Da bei dieser Schaltung die Pull-Up-Netzwerke 41 und das Pull-Down-Netzwerk 42 beide durch MOS-Transistoren mit niedrigem Schwellenwert ausgebildet sind, kann ein dynamischer Hochgeschwindigkeitsbetrieb verwirklicht werden, selbst falls eine geringe Versorgungsspannung VDD verwendet wird. Da ferner der Transistor MP41 für einen Ladevorgang und der Transistor MN43 für einen Entladevorgang eine hohe Schwellenwertspannung aufweisen, wird ein Leckstrom dieser Transistoren MP41 und MN43 in den jeweiligen Vor-Entlade- und Vorladezuständen der Schaltung extrem verringert, so dass der Energieverbrauch während der jeweiligen Vor-Entlade- und Vorladevorgänge, welche den meisten Anteil der in der gesamten Schaltung durchgeführten Vorgänge einnehmen, stark reduziert wird.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • 4 zeigt ein Schaltbild einer Konfiguration des selbstgetakteten Pipeline-Datenpfadsystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 11A eine die in 1 gezeigte Dynamiklogikschaltung verwendende Kombinationsschaltung einer ersten Stufe, und das Bezugszeichen 12A bezeichnet eine Kombinationsschaltung einer zweiten Stufe mit einer ähnlichen Konfiguration zu der ersten Stufe. Dabei ist die Konfiguration der Kombinationsschaltung 11A repräsentativ gezeigt, wobei viele Stufen von Pull-Down-Netzwerken 21 und 23 sowie der Inverter 22 verwendet werden. Das Bezugszeichen 13A bezeichnet eine asynchrone Signalsteuerschaltung zum Steuern der Datenübertragung in den Kombinationsschaltungen 11A und 12A. Dabei ist eine Datenpfadschaltung zum Aktivieren eines zweistufigen Pipeline-Vorgangs als Beispiel gezeigt. Die Pipelineartig zu verwendende Anzahl von Stufen ist jedoch nicht auf nur zwei beschränkt.
  • In der asynchronen Signalsteuerschaltung 13A bezeichnen die Bezugszeichen REQi, REQ2 und REQ3 Fragesignale zum Initiieren jeder Pipeline-Stufe, die Bezugszeichen EN1 bis EN3 bezeichnen Schreibfreigabesignale an die jeweiligen Register REGT bis REG3, welche diesen Registern erlauben, die Eingabedaten zu verschieben, und die Bezugszeichen ST1 und ST2 bezeichnen in die Kombinationsschaltungen 11A und 12A jeweils eingegebene Steuersignale zum Steuern von deren aktiven/inaktiven Zuständen. Nachstehend wird jedes dieser Steuersignale als Aktivierungssignal bezeichnet.
  • Die Register REG1 bis REG3 sind durch eine Reihe von D-Flip-Flops zum Speichern der in die Kombinationsschaltungen 11A bzw. 12A eingegebenen und/oder von den Kombinationsschaltungen 11A bzw. 12A ausgegebenen Daten.
  • Dabei können die Signale REQi, REQ2 und REQ3 als erstes, zweites bzw. drittes Anfragesignal, die Register REG1 bis REG3 als erstes, zweites und drittes Register, und gleichermaßen die Signale EN1, EN2 und EN3 als erstes, zweites bzw. drittes Schreibfreigabesignal in Bezug genommen werden.
  • Das Bezugszeichen 131 bezeichnet eine Überwachungsschaltung zum Überwachen des Betriebes der Kombinationsschaltung 11A der ersten Stufe, die aus einer Verzögerungsschaltung DL1, einer NAND-Schaltung NAND1 und einem Inverter INV1 zusammengesetzt ist. Durch diese Überwachungsschaltung wird das zweite Anfragesignal REQ2 bezüglich der Kombinationsschaltung 12A der zweiten Stufe ausgegeben, nachdem die in der Verzögerungsschaltung DL1 zu verzögernde Zeit von dem Moment, zu dem das Schreibfreigabesignal EN1 ausgegeben wurde, abgelaufen ist. (Dabei bedeutet der Begriff „Ausgeben" eine Zustandsänderung eines Signals, wie es vorstehend beschrieben ist). Die in der Verzögerungsschaltung DL1 zu verzögernde Zeit ist derart vorbestimmt, dass sie länger als die Ausbreitungsverzögerungszeit innerhalb der Kombinationsschaltung 11A ist. Das Anfragesignal REQ2 endet gemäß dem Ablauf des Aktivierungssignals ST1. (Dabei bedeutet der Begriff „Ablauf" oder „Enden" eine Signalzustandsänderung von „1" auf „0").
  • Das Bezugszeichen 132 bezeichnet eine Überwachungsschaltung zum Überwachen der Kombinationsstufe 12A der zweiten Stufe, die aus einer Verzögerungsschaltung DL2, einer NAND-Schaltung NAND2 und einem Inverter INV2 zusammengesetzt ist, und eine Funktion genau wie die erste Überwachungsschaltung 131 durchführt.
  • Die Bezugszeichen NOR1 bis NOR5 bezeichnen NOR-Tore, und die Bezugszeichen C1 bis C5 bezeichnen C-Elemente, die jeweils gemäß 11B konfiguriert sind. Die C-Elemente sind nämlich jeweils aus pMOS-Transistoren MP81 bis MP86 und nMOS-Transistoren MN81 bis MN86 zusammengesetzt. Wenn im Hinblick auf das C-Element gemäß der Wahrheitstabelle nach 11C die beiden Eingabedaten A1 und A2 gemeinsam den Wert „0" einnehmen, dann wird der Wert „0" als das Datum Y ausgegeben, wohingegen „1" ausgegeben wird, wenn der gemeinsame Wert „1" ist. Falls die Werte nicht zusammenfallen, dann wird weiterhin das vorherige Datum ausgegeben.
  • Dabei ist das C-Element in den nachstehend aufgeführten Druckschriften offenbart: G.M. Jacob et al.: „A Fully Asynchronous Digital Signal Processor Using Self-Timed Circuits", IEEE Jorunal an Solid State Circuits, Band 25, Nr. 6, Dezember 1990, Seiten 1526–1537; und M. Shames et al.: „A Comparison of CMOS Implementations of an Asynchronous Circuits Primitive: the C-Element", International Symposium an Low Power Electron Devices Monterey CA, 1996, Seiten 93–96.
  • Zur Erleichterung des Verständnisses für das vorliegende Ausführungsbeispiel ist nachstehend zunächst ein vorbekanntes selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem unter Bezugnahme auf 10 beschrieben, wobei Dynamikkombinationsschaltungen 11' und 12' verwendet sind. In eben dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 13' eine asynchrone Signalsteuerschaltung. Die zu 4 gleichen Elemente weisen dieselben Bezugszeichen auf.
  • Die Dynamikkombinationsschaltung 11' (und gleichermaßen die Kombinationsschaltung 12') umfasst ferner eine Überwachungsschaltung 54 zum Überwachen des Abschlusses des Betriebes in der Kombinationsschaltung 11' selbst, zusätzlich zu der in 9A gezeigten Dynamiklogikschaltung. Das von der Überwachungsschaltung 54 ausgegebene zweite Anfragesignal wird auf „0" gesetzt, da die Dynamikschaltung mit dem Zustand „0" des Aktivierungssignals ST1 vorgeladen ist. Wenn andererseits das Aktivierungssignal ST1 den Wert „1" für die Durchführung eines Logikvorgangs annimmt, ändert sich das Anfragesignal REQ2 nach einem vorbestimmten Zeitablauf auf „1". Der Ablauf zum Ändern des logischen Zustandes dieses Signals REQ2 auf den Wert „1" ist durch Heben eines Signals zum Markieren des Abschlusses eines Logikvorgangs in der entsprechenden Dynamikschaltung bestimmt. Das Signal wird an der Logikschaltung 55 der Überwachungsschaltung 54 nach einer für den Logikvorgang erforderlichen Zeitdauer erzeugt. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen MP54 einen pMOS-Transistor für einen Vorladevorgang, das Bezugszeichen NM57 bezeichnet einen nMOS-Transistor für einen Entladevorgang, und das Bezugszeichen 56 bezeichnet einen Inverter.
  • Nach vorstehender Beschreibung muss das Anfragesignal REQ2 bezüglich der Kombinationsschaltung der nachfolgenden Stufe nach einer Ausbreitungszeit der momentanen Kombinationsschaltung ab der Ausgabe des Aktivierungssignals ST1 ausgegeben werden, und endet gemäß dem Ablauf des Aktivierungssignals ST1.
  • Folglich wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Überwachungsschaltung 131 gemäß 4 bereitgestellt, so dass das Anfragesignal REQ2 leicht erzeugt wird, welches die vorstehend angeführte Bedingung erfüllt. Auf dieselbe Weise wird die Überwachungsschaltung 132 zum Erzeugen des Anfragesignals REQ3 bereitgestellt.
  • Die Betriebsweise gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
  • Zunächst befinden sich die Aktivierungssignale ST1 und ST2 im Zustand „0", und die Kombinationsschaltungen 11A und 12A befinden sich im Vorladezustand. In dieser Situation wird ein SET-Signal ausgegeben, um die asynchrone Signalsteuerschaltung 13A in einen aktiven Zustand zu versetzen. Dann wird in einem Zustand, bei dem alle in das Register REGT einzugebenden Daten bereit sind, das Anfragesignal REQi von außen ausgegeben. In der Folge werden das in das Register der ersten Stufe REG1 (oder einfach in das erste Register) einzugebende Schreibfreigabesignal EN1 und das in die (nachstehend nur als „erste Kombinationsschaltung" in Bezug genommene) Kombinationsschaltung 11A der ersten Stufe einzugebende Aktivierungssignal ST1 nacheinander ausgegeben. Der Ausgabe des Schreibfreigabesignals EN1 folgend, wird das Eingabedatum in dem ersten Register REG1 gespeichert. Wenn ferner das Aktivierungssignal ST1 ausgegeben wird, führt die erste Kombinationsschaltung 11A einen Logikvorgang (Abtastvorgang) durch.
  • Wenn eine längere Zeitdauer als die Ausbreitungsverzögerungszeit in der ersten Kombinationsschaltung 11A nach dem Moment der Ausgabe des Aktivierungssignals ST1 abgelaufen ist, gibt sodann die Überwachungsschaltung 131 ein Anfragesignal REQ2 bezüglich der zweiten Kombinationsschaltung 12A aus. Gemäß der Ausgabe des Anfragesignals REQ2 werden das in das Register der zweiten Stufe REG2 (oder einfach in das zweite Register) einzugebende Schreibfreigabesignal EN2 und das in die (nachstehend nur als „zweite Kombinationsschaltung" in Bezug genommene) Kombinationsschaltung der zweiten Stufe 12A einzugebende Aktivierungssignal ST2 nacheinander ausgegeben. Aufgrund der Tatsache, dass das Schreibfreigabesignal EN2 ausgegeben wurde, wird das in der ersten Kombinationsschaltung 11A verarbeitete Datum in das zweite Register REG2 gespeichert, und das der ersten Kombinationsschaltung 11A zuzuführende Aktivierungssignal ST1 läuft ab, und danach läuft das zweite Anfragesignal REQ2 bezüglich der zweiten Kombinationsschaltung 12A ebenfalls ab. Aufgrund des Ablaufs des Anfragesignals REQ2 endet das Schreibfreigabesignal ebenfalls.
  • Aufgrund des Ablaufs des Aktivierungssignals ST1 wird dabei die Kombinationsschaltung 11A in einen Vorladezustand versetzt. Andererseits wird aufgrund der Ausgabe des Aktivierungssignals ST2 die Kombinationsschaltung 12A in einen aktiven Zustand versetzt, und verarbeitet das von dem zweiten Register REG2 ausgegebene Datum. Mit anderen Worten wird ein aktiver Zustand von der ersten Kombinationsschaltung 11A zu der zweiten Kombinationsschaltung 12A verschoben.
  • Wenn eine längere Zeitdauer als die Ausbreitungsverzögerungszeit in der zweiten Kombinationsschaltung 12A nach dem Moment der Ausgabe des Aktivierungssignals ST2 abgelaufen ist, gibt sodann die Überwachungsschaltung 132 ein Anfragesignal REQ3 bezüglich dem dritten Register REG3 aus. Gemäß der Ausgabe des Anfragesignals REQ3 wird das in das Register der dritten Stufe REG3 (oder einfach in das dritte Register) einzugebende Schreibfreigabesignal EN3 ausgegeben, und das in der zweiten Kombinationsschaltung 12A verarbeitete Datum wird in dem Register REG3 gespeichert. Aufgrund der Ausgabe des Schreibfreigabesignals EN3 endet zudem das an die zweite Kombinationsschaltung 12A einzugebende Aktivierungssignal ST2, so dass die zweite Kombinationsschaltung 12A in einen Vorladezustand versetzt wird, und danach endet das Anfragesignal REQ3 bezüglich dem dritten Register REG3 ebenfalls. Aufgrund des Ablaufs des Anfragesignals REQ3 endet auch das Schreibfreigabesignal EN3.
  • Gemäß dem Ablauf des Anfragesignals REQ3 wird auf diese Weise eine Reihe von Pipeline-Vorgängen abgeschlossen. Nach dem Ablauf des Anfragesignals REQi von außen wird dabei die asynchrone Signalsteuerschaltung in einen Wartezustand für ein weiteres Anfragesignal versetzt.
  • Nach vorstehender Beschreibung werden die Kombinationsschaltungen 11A und 12A aus dem Vorladezustand nur in einen aktiven Zustand versetzt, wenn ihre jeweiligen Register Daten empfangen und diese Daten verarbeiten müssen. Wenn sie sich in einem Vorladezustand befinden, wird ein statischer Leckstrom durch die MOS-Transistoren MN23 und MN26 in den jeweiligen Kombinationsschaltungen 11A und 12A unterdrückt. Aus diesem Grund kann der Energieverbrauch in der Pipeline-Schaltung zur Verarbeitung von intermittierend empfangenen Daten stark reduziert werden.
  • (Fünftes Ausführungsbeispiel)
  • 6 zeigt eine Konfiguration des selbstgetakteten Pipeline-Datenpfadsystems gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Obwohl der bei diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Datenpfad eine Schaltung ist, bei der ein zweistufiger Pipeline-Betrieb durchgeführt wird, der ein zweiphasiges Übergabeprotokoll verwendet, ist die Stufenanzahl nicht hierauf beschränkt. Dabei weisen die zu 4 gleichen Elemente dieselben Bezugszeichen auf. Kurz gesagt sind die Kombinationsschaltungen 11A und 12A Dynamiklogikschaltungen gemäß 1. Das Bezugszeichen 13B bezeichnet eine asynchrone Signalsteuerschaltung.
  • Bei dieser asynchronen Signalsteuerschaltung 13B bezeichnen die Bezugszeichen REG4 bis REG6 durch eine Reihe von Doppelflanken-gesteuerten D-Flip-Flops (auch Doppelflanken-ausgelöstes D-Flip-Flop) zum Speichern der in die Kombinationsschaltungen 11A und 12A eingegebenen und/oder von diesen ausgegebenen Daten. Das Doppelflanken-gesteuerte D-Flip-Flop verschiebt die Daten sowohl bei den ansteigenden als auch bei den abfallenden Flanken des Taktsignals.
  • 8 zeigt ein Beispiel seiner Konfiguration. Die Bezugszeichen 91 und 92 bezeichnen jeweils D-Flip-Flops zum Verschieben der in den Anschluss D bei der ansteigenden Flanke des Taktsignals CLK eingegebenen Daten. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 93 eine Auswahleinrichtung, welche das ausgegebene Datum von dem Flip-Flop 91 auswählt, wenn das Taktsignal den Wert „1" aufweist, wohingegen es das andere ausgegebene Datum von dem Flip-Flop 92 auswählt, wenn das Taktsignal den Wert „0" aufweist. Das Bezugszeichen INV 21 bezeichnet einen Inverter.
  • Bei dieser vorstehend beschriebenen Schaltung wird das in die Flip-Flop-Schaltung 91 eingegebene Datum bei der ansteigenden Flanke des Taktsignals CLK verschoben, und an der Auswahleinrichtung 93 während der Periode ausgewählt, bei der das Taktsignal den Wert „1" aufweist, so dass es dort ausgegeben wird. Andererseits wird das in die Flip-Flop-Schaltung 92 eingegebene Datum bei der abfallenden Flanke des Taktsignals CLK verschoben und in der Auswahleinrichtung 93 während der Periode ausgewählt, bei der das Taktsignal den Wert „0" aufweist, um dort ausgegeben zu werden.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 6 bezeichnen die Bezugszeichen DL3 und DL4 Verzögerungsschaltungen, bei denen die Verzögerungszeit derart eingestellt ist, dass sie länger als die Ausbreitungsverzögerungszeit in jeder der Kombinationsschaltungen 11A und 12A ist. Die Bezugszeichen C8 bis C11 bezeichnen C-Elemente, die Bezugszeichen NOR8 bis NOR11 bezeichnen NOR-Tore, die Bezugszeichen EXOR1 bis EXOR3 bezeichnen Ausschließlich-oder-Tore, und die Bezugszeichen INV3 bis INV8 bezeichnen Inverter.
  • Nachstehend ist zum erleichterten Verständnis des vorliegenden Ausführungsbeispiels hierbei ein im Stand der Technik offenbartes selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem unter Verwendung eines zweiphasigen Übergabeprotokolls beschrieben, wobei der Fall aufgegriffen wird, bei dem statische Kombinationsschaltungen 11'' und 12'' gemäß 12 verwendet werden. In 12 weisen die zu 6 gleichen Elemente dieselben Bezugszeichen auf. Von der asynchronen Schaltung 13'' gibt es keine für eine der Kombinationsschaltungen 11'', 12'' bereitgestellten Aktivierungssignale.
  • Bei dem zweiphasigen Übergabeprotokoll wird jede Zustandsänderung des asynchronen Signals als der Fortschritt eines Ereignisses betrachtet, und eine Datenverarbeitung wird durchgeführt. Die Zustandsänderung von „0" auf „1" (welche eine Ausgabe bedeutet) wird nämlich als dasselbe wie die Zustandsänderung von „1" auf „0" (was einen Ablauf bedeutet) betrachtet, so dass der Pegel des asynchronen Signals selbst nichts mit dem Fortschritt des Ereignisses zu tun hat.
  • Bei einem derartigen einfachen asynchronen System wird die Kombinationsschaltung 11'' als eine statische Logikschaltung stets in einen aktiven Zustand versetzt, wobei zum Einstellen des Ablaufs des Abschlusses der Datenverarbeitung innerhalb der Kombinationsschaltung 11'' und dem der Zustandsänderung des asynchronen Signals das in das Register der ersten Stufe REG4 einzugebende Schreibfreigabesignal EN1 und das in das Register der zweiten Stufe REG5 einzugebende Schreibfreigabesignal EN2 sodann durch die Verzögerungsschaltung DL3 erzeugt werden. Die Ablaufeinstellung zwischen dem Abschluss der Datenverarbeitung innerhalb der zweiten Kombinationsschaltung 12'' und dem der Zustandsänderung des asynchronen Signals wird ebenfalls auf dieselbe Weise ausgeführt.
  • Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es jedoch erforderlich, den Vorladevorgang und den Logikvorgang der in 1 gezeigten Dynamiklogikschaltung umzuschalten. Aus diesem Grund wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Erzeugungsschaltung 135 für ein Aktivierungssignal hinzugefügt, um die Zustandsänderung des asynchronen Signals zu erfassen und Aktivierungssignale ST1 und ST2 zu erzeugen.
  • Bei dieser Erzeugungsschaltung 135 für ein Aktivierungssignal wird die Zustandsänderung des Schreibfreigabesignals EN1 an das erste Register REG4 als ein Signalimpuls „1" durch eine durch zwei Inverter INV3 und INV4 sowie ein Ausschließlich-oder-Tor EXOR1 ausgebildete Verzögerungsschaltung erfasst. Zudem wird die Zustandsänderung des Schreibfreigabesignals EN2 an das zweite Register REG5 ebenfalls als ein Signalimpuls „1" durch eine durch zwei Inverter INV5 und INV6 und ein Ausschließlich-oder-Tor EXOR2 ausgebildete Verzögerungsschaltung erfasst. Weiterhin wird die Zustandsänderung des Schreibfreigabesignals EN3 an das dritte Register REG6 ebenfalls als ein Signalimpuls „1" durch eine durch zwei Inverter ENV7 und ENV8 und ein Ausschließlich-oder-Tor EXOR3 ausgebildete Verzögerungsschaltung erfasst.
  • Wenn keine Zustandsänderung in dem Schreibfreigabesignal EN1 auftritt, nimmt die Ausgabe des Ausschließlich-oder-Tors EXOR1 den Wert „0" an, und die des NOR-Tors NOR10 nimmt den Wert „1" an (da das SET-Signal den Wert „1" aufweist (mit anderen Worten, das SET*-Signal in 6 den Wert „0" aufweist) und die Ausgabe des Ausschließlich-oder-Tors EXOR2 den Wert „0" aufweist), so dass die Ausgabe des C-Elementes C10 unverändert gehalten wird.
  • Wenn bei diesem vorstehend beschriebenen Zustand das Schreibfreigabesignal EN1 ausgegeben wird, ändert sich das Ausgabesignal des Ausschließlich-ODER-Tors EXOR1 zeitweise auf den Wert „1", der Ausgang des C-Elementes C10 nimmt den Wert „1" an, und das Aktivierungssignal ST1 wird ausgegeben. Obwohl der Ausgang des Ausschließlich-oder-Tors EXOR1 sofort auf den Wert „0" zurückkehrt, bewahrt der Ausgang des C-Elementes C10, nämlich das Aktivierungssignal ST1, seinen vorherigen Zustand „1", da der Ausgang „1" des NOR-Tores NOR10 unverändert gehalten wird. Aufgrund der Ausgabe des Schreibfreigabesignals EN2 wird nach diesem Vorgang der Ausgang des Ausschließlich-oder-Tors EXOR2 zeitweise auf „1" geändert, und der Ausgang des NOR-Tores NOR10 wird auf „0" geändert, so dass der Ausgang des C-Elementes C10, nämlich das Aktivierungssignal ST1, den Wert „0" annimmt, was seinen Ablauf bedeutet. All diese Vorgänge werden gleichermaßen bei dem anderen Aktivierungssignal ST2 durchgeführt.
  • Durch die Funktion der das Aktivierungssignal erzeugenden Schaltung 135 wird gemäß vorstehender Beschreibung während der Periode von der Ausgabe des Aktivierungssignals ST1 bis zu der Ausgabe des Schreibfreigabesignals EN2 das Aktivierungssignal ST1 auf dem Wert „1" gehalten. Ferner wird während der Periode von der Ausgabe des Schreibfreigabesignals EN2 zu der Ausgabe des Schreibfreigabesignals EN3 das Aktivierungssignal ST2 auf den Wert „1" gehalten. All diese Vorgänge werden für den Fall beobachtet, dass das Anfragesignal REQi ausgegeben wird. Derselbe Vorgang kann jedoch beobachtet werden, selbst wenn das Anfragesignal REQi abgelaufen ist, da das Signal REQi seinen Zustand dadurch ändert. Die Betriebsweise nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugsnahme auf 7 beschrieben.
  • Zunächst nehmen die Aktivierungssignale ST1 und ST2 den Wert „0" an, und die Kombinationsschaltungen 11A und 12A befinden sich beide in einem Vorladezustand. In dieser Situation wird das SET-Signal ausgegeben, um die asynchrone Signalsteuerschaltung 13B in einen aktiven Zustand zu versetzen. Dann wird in einem Zustand, bei dem alle in das erste Register REG4 einzugebenden Daten fertig sind, ein Anfragesignal REQi von außen ausgegeben. In der Folge werden das Schreibfreigabesignal EN1 und das Aktivierungssignal ST1 nacheinander ausgegeben. Danach werden die eingegebenen Daten in dem ersten Register REG4 aufgrund der Ausgabe des Schreibfreigabesignals EN1 gespeichert. Aufgrund der Ausgabe des Aktivierungssignals ST1 wird ferner die erste Kombinationsschaltung 11A in einen aktiven Zustand versetzt, und führt einen logischen Verarbeitungsvorgang an den Daten aus, die von dem ersten Register REG4 in die Kombinationsschaltung 11A eingegeben wurden.
  • Wenn eine längere Zeitdauer als die Ausbreitungsverzögerungszeit in der ersten Kombinationsschaltung 11A nach dem Moment verstrichen ist, zu dem das Aktivierungssignal ST1 ausgegeben wurde, wird sodann das Anfragesignal REQ2 durch die Verzögerungsschaltung DEL3 ausgegeben, und das Schreibfreigabesignal EN2 und das Aktivierungssignal ST2 werden dadurch ausgegeben. Aufgrund der Tatsache, dass das Schreibfreigabesignal EN2 ausgegeben wurde, wird das in der ersten Kombinationsschaltung 11A verarbeitete Datum in dem zweiten Register REG5 gespeichert, und das Aktivierungssignal ST1 läuft ab, wodurch die erste Kombinationsschaltung 11A in einen Vorladezustand versetzt ist. Aufgrund der Ausgabe des Aktivierungssignals ST2 führt ferner die zweite Kombinationsschaltung 12A einen logischen Verarbeitungsvorgang bezüglich der von dem zweiten Register REG5 ausgegebenen Daten aus.
  • Wenn eine längere Zeitdauer als die Ausbreitungsverzögerungszeit in der zweiten Kombinationsschaltung 12A nach dem Moment verstrichen ist, zu dem das Schreibfreigabesignal EN2 ausgegeben wurde, wird sodann das Schreibfreigabesignal EN3 durch die Verzögerungsschaltung DEL4 ausgegeben. Aufgrund der Ausgabe dieses Schreibfreigabesignals EN3 wird das in der zweiten Kombinationsschaltung 12A verarbeitete Datum in dem dritten Register REG6 gespeichert, und das der zweiten Kombinationsschaltung 12A zuzuführende Aktivierungssignal ST2 endet, so dass die zweite Kombinationsschaltung 12A in einen Vorladezustand versetzt ist.
  • Falls das Anfragesignal REQi während der Zeitdauer abläuft, zu dem sich das Schreibfreigabesignal in dem Zustand „1" befindet, nehmen dabei die beiden Eingänge des C-Elementes C8 den Wert „0" an. Durch diese Funktion endet das Schreibfreigabesignal EN1 als Ausgabe des C-Elementes C8, und ein zu vorstehender Beschreibung ähnlicher Vorgang wird durchgeführt.
  • Gemäß vorstehender Beschreibung wird der Pipeline-Betrieb bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in Reaktion zu der Ausgabe des Anfragesignals REQi sowie zu dem Ablauf des REQi-Signals durchgeführt. Dabei werden die Kombinationsschaltungen 11A und 12A nur aus ihrem Vorladebetrieb entlassen, wenn die Daten zur Eingabe an die jeweils mit deren Eingangsseiten verbundenen Register fertig sind, und darin verarbeitet werden müssen, wohingegen sie in einen Vorladezustand versetzt werden, wenn keine Datenverarbeitung benötigt wird, wodurch ein Leckstrom reduziert wird. Aus diesem Grund kann der Energieverbrauch der Pipeline-Datenpfadschaltung, bei der die intermittierend eingegebenen Daten verarbeitet werden, reduziert werden.
  • (Weitere Abwandlungen)
  • Bei dem in den 4 und 6 gezeigten selbstgetakteten Pipeline-Datenpfadsystem wird die Dynamiklogikschaltung nach 1 für die Kombinationsschaltungen 11A und 12A verwendet. Die Betriebsweise der Schaltung kann jedoch selbst in einem Fall gleichermaßen durchgeführt werden, bei dem die Kombinationsschaltungen 11A und 12A mit den Dynamiklogikschaltungen nach den 2 und 3 versehen sind. Auch in diesen Fällen befinden sich die Aktivierungssignale ST1 und ST2 im Zustand „0", wenn zu verarbeitende Daten nicht fertig sind, und ein Vorlade- oder Vor-Entladevorgang wird somit ausgeführt. Da die MOS-Transistoren für die Lade-/Entladevorgänge eine hohe Schwellenwertspannung aufweisen, kann jedoch der Leckstrom unterdrückt werden, und der Energieverbrauch kann dadurch reduziert werden.
  • Falls bei den vorstehend beschriebenen und in den 4 und 6 gezeigten Ausführungsbeispielen die asynchronen Signalsteuerschaltungen 13A, 13B durch MOS-Transistoren mit hohem Schwellenwert ähnlich zu den Transistoren MN23, MN26 und MN43 mit hohem Schwellenwert für den Entladevorgang und den Transistoren MP31, MP35 und MP41 mit hohem Schwellenwert für den Ladevorgang ausgebildet sind, welche eine in den 1 bis 3 gezeigte Dynamiklogikschaltung zusammensetzen, dann kann zudem der Energieverbrauch in diesen spezifischen Bereichen reduziert werden. Da hierbei diese asynchronen Signalsteuerschaltungen 13A und 13B nicht mit hoher Betriebsgeschwindigkeit erwartet werden, wird die durch die Verwendung von MOS-Transistoren mit hohem Schwellenwert verursachte Verringerung in der Verarbeitungsgeschwindigkeit kaum die Geschwindigkeitsleistungsfähigkeit als Ganzes beeinflussen.
  • Bei den in den 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen können weiterhin die MOS-Transistoren mit hohem Schwellenwert für den Lade- oder Entladevorgang als DTMOS-Struktur konfiguriert sein, indem jeweils der Körper und die Gate-Elektrode verbunden werden (vergleiche F. Assaderaghi, et al.: „A dynamic threshold voltage MOSFET (DTMOS) for ultra-low voltage Operation", IEDM Tech. Dig., 1994, Seiten 809–812). Durch diese Anordnung kann der Schwellenwertspannungspegel jedes Transistors im Sperrzustand hoch gehalten werden, wohingegen er im Durchlasszustand etwas geringer als im Sperrzustand eingestellt werden kann. Folglich wird die Stromansteuerungsbefähigung des Transistors während seinem Lade- oder Entladevorgang verbessert, und der Logikbetrieb der dynamischen Schaltung mit diesen Transistoren wird somit beschleunigt.
  • Die bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Transistoren können zudem in einer Silizium-auf-Isolator-Struktur („silicon-on-insulator-structure": SOI-Structure) aufgebaut sein. Bei den in den 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen können beispielsweise die MOS-Transistoren für den Lade- oder Entladevorgang durch teilweise verarmte MOS-Transistoren in SOI-Bauart ersetzt werden, wohingegen die MOS-Transistoren für den Vorlade- oder Vor-Entladevorgang und die das Pull-Down-Netzwerk oder das Pull-Up-Netzwerk konfigurierenden MOS-Transistoren durch völlig verarmte MOS-Transistoren in SOI-Bauart ersetzt werden können. Ferner können die MOS-Transistoren für den Lade- oder Entladevorgang in der vorstehend beschriebenen DTMOS-Struktur aufgebaut sein.
  • Als weiteres die Transistoren in SOI-Bauart verwendendes Ausführungsbeispiel können bei den in den 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen die MOS-Transistoren für den Lade- oder Entladevorgang, nämlich die pMOS- und nMOS-Transistoren, durch die in den 13A und 13B gezeigten Schaltungen ersetzt werden, bei denen die Transistoren MP2 und MN2 völlig verarmt und die Transistoren MP1 und MN1 teilweise verarmt sind.
  • Die Erfindung ist vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben, und dem Fachmann ist nunmehr ersichtlich, dass Änderungen und Abwandlungen erfolgen können, ohne von der Erfindung im weiteren Sinne abzuweichen, und es ist daher bei den beigefügten Patentansprüchen beabsichtigt, alle derartigen Änderungen und Abwandlungen abzudecken, die in den Erfindungsbereich fallen.

Claims (18)

  1. Dynamische Schaltung mit einer Vielzahl von Dynamiklogikschaltungseinheiten (21, 23, 31, 33), die auf mehrstufige Weise sequentiell gekoppelt sind, wobei jeder der Dynamiklogikschaltungseinheiten versehen ist mit: einem Logikschaltungsabschnitt (21, 31), der durch einen oder mehr als einen MOS-Transistor (MN21, MN22, MP32, MP33) einer Polaritätsart ausgebildet ist; einem ersten MOS-Transistor für einen Vorladevorgang (MP21) oder einen Vorentladevorgang (MN31) bezüglich der Dynamiklogikschaltungseinheit (21, 31); und einem zweiten MOS-Transistor, um einen Logikvorgang der Dynamiklogikschaltung freizugeben, nämlich einen Entladevorgang (MN23) oder einen Ladevorgang (MP31), nachdem der Vorlade- oder Vorentladevorgang beendet ist; dadurch gekennzeichnet, dass der erste MOS-Transistor für den Vorladevorgang (MP21) oder den Vorentladevorgang (MN31) aus einem MOS-Transistor mit einem hohen Schwellenwert oder einem niedrigen Schwellenwert zusammengesetzt ist, der zweite MOS-Transistor zum Freigeben des Entladevorgangs (MN23) oder Ladevorgangs (MP31) aus einem MOS-Transistor mit einem hohen Schwellenwert zusammengesetzt ist, und alle übrigen in der dynamischen Schaltung enthaltenen MOS-Transistoren (MN21, MN22, MP32, MP33) durch MOS-Transistoren mit niedrigem Schwellenwert konfiguriert sind.
  2. Dynamiklogikschaltung nach Anspruch 1, wobei jede aus der Vielzahl von Dynamiklogikschaltungseinheiten versehen ist mit: einem Pull-Down-Netzwerk (21, 23) als der Logikschaltungsabschnitt (21, 31), das aus einem oder mehr als einem nMOS-Transistor (MN21, MN22, MN25) mit niedrigem Schwellenwert zusammengesetzt ist; einem pMOS-Transistor (MP21, MP22) für den Vorladevorgang als der erste MOS-Transistor; und einem nMOS-Transistor (MN23, MN26) für den Entladevorgang als der zweite MOS-Transistor, und wobei die Vielzahl von Dynamiklogikschaltungseinheiten (21, 23) als eine DOMINO-Logikschaltung durch Anordnen eines CMOS-Inverters (22, 32) mit niedrigem Schwellenwert zwischen der Dynamiklogikschaltungseinheit einer vorherigen Stufe und der Dynamiklogikschaltungseinheit einer nachfolgenden Stufe konfiguriert ist.
  3. Dynamiklogikschaltung nach Anspruch 1, wobei jede aus der Vielzahl von Dynamiklogikschaltungseinheiten versehen ist mit: einem Pull-Up-Netzwerk (31, 33) als der Logikschaltungsabschnitt, das aus einem oder mehr als einem pMOS-Transistor (MP32, MP33, MP36) mit niedrigem Schwellenwert zusammengesetzt ist; einem nMOS-Transistor (MN31, MN33) für den Vorentladevorgang als der erste MOS-Transistor; und einem pMOS-Transistor (MP31, MP35) für den Ladevorgang als der zweite MOS-Transistor, und wobei die Vielzahl von Dynamiklogikschaltungseinheiten (31, 33) als eine DOMINO-Logikschaltung durch Anordnen eines CMOS-Inverters (32) mit niedrigem Schwellenwert zwischen der Dynamiklogikschaltungseinheit einer vorherigen Stufe und der Dynamiklogikschaltungseinheit einer nachfolgenden Stufe konfiguriert ist.
  4. Dynamiklogikschaltung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Dynamiklogikschaltungseinheiten eine erste Dynamiklogikschaltungseinheit und eine zweite Dynamiklogikschaltungseinheit umfasst, dabei ist die erste Dynamiklogikschaltungseinheit versehen mit: einem Pull-Up-Netzwerk (41) als dem Logikschaltungsabschnitt, das aus einem oder mehr als einem pMOS-Transistor (MP42, MP43) mit niedrigem Schwellenwert zusammengesetzt ist; einem nMOS-Transistor (MN41) für den Vorentladevorgang als der erste MOS-Transistor; und einen pMOS-Transistor (MP41) mit hohem Schwellenwert für den Ladevorgang als der zweite MOS-Transistor, und die zweite Dynamiklogikschaltungseinheit ist versehen mit: einem Pull-Down-Netzwerk (42) als dem Logikschaltungsabschnitt, das aus einem oder mehr als einem nMOS-Transistor (MN42) mit niedrigem Schwellenwert zusammengesetzt ist; einem pMOS-Transistor (MP44) für den Vorladevorgang als der erste MOS-Transistor; und einem nMOS-Transistor (MN43) mit hohem Schwellenwert für den Entladevorgang als der zweite MOS-Transistor, und wobei die Vielzahl von Dynamiklogikschaltungseinheiten (41, 42) als eine npCMOS-Logikschaltung durch abwechselndes Verschalten der ersten Dynamiklogikschaltungseinheit und der zweiten Dynamiklogikschaltungseinheit konfiguriert ist.
  5. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem mit: einer Pipeline-Datenpfadschaltung mit einer Vielzahl von Datenverarbeitungsstufen, jeweils mit einer Kombinationsschaltung (11A, 12A) zum Verarbeiten von Eingabedaten; wobei die Kombinationsschaltung eine Dynamiklogikschaltung nach Anspruch 1 umfasst, und einem Register (REG1, REG2), das mit der Eingangsseite der Kombinationsschaltung (11A, 12A) verbunden ist; und einer asynchronen Signalsteuerschaltung (13A), die jedes der Register (REG1, REG2, REG3) in der Pipeline-Datenpfadschaltung in Reaktion auf ein Anfragesignal (REQi, REQ2, REQ3) steuert; wobei die asynchrone Signalsteuerschaltung (13A) eine Signalerzeugungseinrichtung zum Steuern der Vorladevorgänge und Entladevorgänge und/oder Vorentladevorgänge und Ladevorgänge der Kombinationsschaltung (11A, 12A) in Reaktion auf das Anfragesignal (REQi, REQ2, REQ3) umfasst.
  6. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 5, wobei jede aus der Vielzahl von Dynamiklogikschaltungseinheiten versehen ist mit: einem Pull-Down-Netzwerk (21, 23) als der Logikschaltungsabschnitt, das aus einem oder mehr als einem nMOS-Transistor (MN21, MN22; MN25) mit niedrigen Schwellenwert zusammengesetzt ist; einem pMOS-Transistor (MP21, MP22) für den Vorladevorgang als der erste MOS-Transistor; und einem nMOS-Transistor (MN23, MN26) mit hohem Schwellenwert für einen Entladevorgang als der zweite MOS-Transistor, und wobei die mehrstufigen Dynamiklogikschaltungseinheiten als eine DOMINO-Logikschaltung durch Anordnen eines CMOS-Inverters (22) mit niedrigem Schwellenwert zwischen der Dynamiklogikschaltungseinheit einer vorherigen Stufe und der Dynamiklogikschaltungseinheit einer nachfolgenden Stufe konfiguriert sind.
  7. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 6, wobei die asynchrone Signalsteuerschaltung (13A) durch MOS-Transistoren mit hohem Schwellenwert konfiguriert ist, und das Aktivierungssignal (ST1, ST2) bezüglich der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) aus einem Schreibfreigabesignal (EN1, EN2), das in Reaktion auf das Anfragesignal (REQi, REQ2) bezüglich dem Register (REG1, REG2) vor der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) erzeugt wird, und einem anderen Schreibfreigabesignal (EN2, EN3) erzeugt, das in Reaktion auf das Anfragesignal (REQ2, REQ3) bezüglich dem Register nach der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) erzeugt wird.
  8. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 5, wobei jede aus der Vielzahl von Dynamiklogikschaltungseinheiten versehen ist mit: einem Pull-Up-Netzwerk (31, 33) als der Logikschaltungsabschnitt, das aus einem oder mehr als einem pMOS-Transistor (MP32, MP33, MP36) mit niedrigem Schwellenwert zusammengesetzt ist; einem nMOS-Transistor (MN31, MN33) für den Vorentladevorgang als der erste MOS-Transistor; und einem pMOS-Transistor (MP31, MP35) mit hohem Schwellenwert für den Ladevorgang als der zweite MOS-Transistor, und wobei die mehrstufigen Dynamiklogikschaltungseinheiten (31, 33) als eine DOMINO-Logikschaltung durch Anordnen eines CMOS-Inverters (32) mit niedrigem Schwellenwert zwischen der Dynamiklogikschaltungseinheit einer vorherigen Stufe und der Dynamiklogikschaltungseinheit einer nachfolgenden Stufe konfiguriert sind.
  9. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 8, wobei die asynchrone Signalsteuerschaltung (13A) durch MOS-Transistoren mit hohem Schwellenwert konfiguriert ist, und das Aktivierungssignal (ST1, ST2) bezüglich der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) aus einem Schreibfreigabesignal (EN1, EN2), das in Reaktion auf das Anfragesignal (REQi, REQ2) bezüglich dem Register (REG1, REG2) vor der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) erzeugt wird, und einem anderen Schreibfreigabesignal (EN2, EN3) erzeugt, das in Reaktion auf das Anfragesignal (REQ2, REQ3) bezüglich dem Register (REG2, REG3) nach der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) erzeugt wird.
  10. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl der Dynamiklogikschaltungseinheiten eine erste Dynamiklogikschaltungseinheit (41) und eine zweite Dynamiklogikschaltungseinheit (42) umfasst, dabei ist die erste Dynamiklogikschaltungseinheit (41) versehen mit: einem Pull-Up-Netzwerk (41) als dem Logikschaltungsabschnitt, das aus einem oder mehr als einem pMOS-Transistor (MP42, MP43) mit niedrigem Schwellenwert zusammengesetzt ist; einem nMOS-Transistor (MN41) für den Vorentladevorgang als der erste MOS-Transistor; und einem pMOS-Transistor (MP41) mit hohem Schwellenwert für den Ladevorgang als der zweite MOS-Transistor, und die zweite Dynamiklogikschaltungseinheit ist versehen mit: einem Pull-Down-Netzwerk (42) als der Logikschaltungsabschnitt, das aus einem oder mehr als einem nMOS-Transistor (MN42) mit niedrigem Schwellenwert zusammengesetzt ist; einem pMOS-Transistor (MP44) für den Vorladevorgang als der erste MOS-Transistor; und einem nMOS-Transistor (MN43) mit hohem Schwellenwert für den Entladevorgang als der zweite MOS-Transistor, und wobei die mehrstufigen Dynamiklogikschaltungseinheiten als eine npCMOS-Logikschaltung durch abwechselndes Verschalten der ersten Dynamiklogikschaltungseinheit und der zweiten Dynamiklogikschaltungseinheit konfiguriert sind.
  11. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 10, wobei die asynchrone Signalsteuerschaltung (13A) durch MOS-Transistoren mit hohem Schwellenwert konfiguriert ist, und das Aktivierungssignal (ST1, ST2) bezüglich der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) aus einem Schreibfreigabesignal (EN1, EN2), das in Reaktion auf das Anfragesignal (REQi, REQ2) bezüglich dem Register (REGT, REG2) vor der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) erzeugt wird, und einem anderen Schreibfreigabesignal (EN2, EN3) erzeugt, das in Reaktion auf das Anfragesignal (REQ2, REQ3) bezüglich dem Register (REG2, REG3) nach der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) erzeugt wird.
  12. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 5, das auf einem zweiphasigen Übergabeprotokoll basiert, wobei das Register (REG1, REG2) ein Doppelflanken-ausgelöstes Flipflop ist.
  13. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 12, wobei jede der Vielzahl von Dynamiklogikschaltungseinheiten versehen ist mit: einem Pull-Down-Netzwerk (21, 23) als der Logikschaltungsabschnitt, das aus einem oder mehr als einem nMOS-Transistor (MN21, MN22, MN25) mit niedrigem Schwellenwert zusammengesetzt ist; einem pMOS-Transistor (MP21, MP22) für den Vorladevorgang als der erste MOS-Transistor; und einem nMOS-Transistor (MN23, MN26) mit hohem Schwellenwert für einen Entladevorgang als der zweite MOS-Transistor, und wobei die mehrstufigen Dynamiklogikschaltungseinheiten als eine DOMINO-Logikschaltung durch Anordnen eines CMOS-Inverters (22) mit geringem Schwellenwert zwischen der Dynamiklogikschaltungseinheit einer vorherigen Stufe und der Dynamiklogikschaltungseinheit einer nachfolgenden Stufe konfiguriert sind.
  14. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 13, wobei die asynchrone Signalsteuerschaltung (13A) durch MOS-Transistoren mit hohem Schwellenwert konfiguriert ist, und das Aktivierungssignal (ST1, ST2) bezüglich der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) aus einem Schreibfreigabesignal (EN1, EN2), das in Reaktion auf das Anfragesignal (REQi, REQ2) bezüglich dem Register (REG1, REG2) vor der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) erzeugt wird, und einem anderen Schreibfreigabesignal (EN2, EN3) erzeugt, das in Reaktion auf das Anfragesignal (REQ2, REQ3) bezüglich dem Register nach der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) erzeugt wird.
  15. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 12, wobei jede aus der Vielzahl von Dynamiklogikschaltungseinheiten versehen ist mit: einem Pull-Up-Netzwerk (31, 33) als der Logikschaltungsabschnitt, das aus einem oder mehr als einem pMOS-Transistor (MP32, MP33, MP36) mit niedrigem Schwellenwert zusammengesetzt ist; einem nMOS-Transistor (MN31, MN33) für den Vorentladevorgang als der ersten MOS-Transistor; und einem pMOS-Transistor (MP31, MP35) mit hohem Schwellenwert für den Ladevorgang als der zweite MOS-Transistor, und wobei die mehrstufigen Dynamiklogikschaltungseinheiten (31, 33) als eine DOMINO-Logikschaltung durch Anordnen eines CMOS-Inverters (32) mit niedrigem Schwellenwert zwischen der Dynamiklogikschaltungseinheit einer vorherigen Stufe und der Dynamiklogikschaltungseinheit einer nachfolgenden Stufe konfiguriert sind.
  16. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 15, wobei die asynchrone Signalsteuerschaltung (13A) durch MOS-Transistoren mit hohem Schwellenwert konfiguriert ist, und das Aktivierungssignal (ST1, ST2) bezüglich der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) aus einem Schreibfreigabesignal (EN1, EN2), das in Reaktion auf das Anfragesignal (REQi, REQ2) bezüglich dem Register (REG1, REG2) vor der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) erzeugt wird, und einem anderen Schreibfreigabesignal (EN2, EN3) erzeugt, das in Reaktion auf das Anfragesignal (REQ2, REQ3) bezüglich dem Register (REG2, REG3) nach der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) erzeugt wird.
  17. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl von Dynamiklogikschaltungseinheiten eine erste Dynamiklogikschaltungseinheit (41) und eine zweite Dynamiklogikschaltungseinheit (42) umfasst, dabei ist die erste Dynamiklogikschaltungseinheit (41) versehen mit: einem Pull-Up-Netzwerk (41) als der Logikschaltungsabschnitt, das aus einem oder mehr als einem pMOS-Transistor (MP42, MP43) mit niedrigem Schwellenwert zusammengesetzt ist; einem nMOS-Transistor (MN41) für den Vorentladevorgang als der erste MOS-Transistor; und einem pMOS-Transistor (MP41) mit hohem Schwellenwert für den Ladevorgang als der zweite MOS-Transistor, und die zweite Dynamiklogikschaltungseinheit ist versehen mit: einem Pull-Down-Netzwerk (42) als der Logikschaltungsabschnitt, das aus einem oder mehr als einem nMOS-Transistor (MN42) mit niedrigem Schwellenwert zusammengesetzt ist; einem pMOS-Transistor (MP44) für den Vorladevorgang als der erste MOS-Transistor; und einem nMOS-Transistor (MN43) mit hohem Schwellenwert für den Entladevorgang als der zweite MOS-Transistor, und wobei die mehrstufigen Dynamiklogikschaltungseinheiten als eine npCMOS-Logikschaltung durch abwechselndes Verschalten der ersten Dynamiklogikschaltungseinheit und der zweiten Dynamiklogikschaltungseinheit konfiguriert sind.
  18. Selbstgetaktetes Pipeline-Datenpfadsystem nach Anspruch 17, wobei die asynchrone Signalsteuerschaltung (13A) durch MOS-Transistoren mit hohem Schwellenwert konfiguriert ist, und das Aktivierungssignal (ST1, ST2) bezüglich der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) aus einem Schreibfreigabesignal (EN1, EN2), das in Reaktion auf das Anfragesignal (REQi, REQ2) bezüglich dem Register (REG1, REG2) vor der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) erzeugt wird, und einem weiteren Schreibfreigabesignal (EN2, EN3) erzeugt, das in Reaktion auf das Anfragesignal (REQ2, REQ3) bezüglich dem Register (REG2, REG3) nach der momentanen Kombinationsschaltung (11A, 12A) erzeugt wird.
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