JP2000148716A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2000148716A
JP2000148716A JP10324776A JP32477698A JP2000148716A JP 2000148716 A JP2000148716 A JP 2000148716A JP 10324776 A JP10324776 A JP 10324776A JP 32477698 A JP32477698 A JP 32477698A JP 2000148716 A JP2000148716 A JP 2000148716A
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function modules
modules
connection
integrated circuit
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Masahiko Katsuragi
正彦 桂城
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、大規模集積回路の開発において既存機
能モジュール間の接続は、大規模になればなるほど信号
接続ライン数が増え、その接続回路も複雑になり、開発
期間の長期化、接続回路の高コスト化という問題があっ
た。 【解決手段】 上述の問題を解決するために、機能モジ
ュール(101-106)間の接続を少ないライン数で実現でき
る接続手段を設け、該機能モジュール(101-106)毎に共
通の接続インタフェース(113)にして、そのインタフェ
ースに専用プロセッサを内蔵させることにより、各機能
モジュール間のデータ転送を共通プロトコル化した構成
にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のシステム機
能モジュールなどを集積する半導体集積回路において、
その複数のシステム化された大規模機能モジュール(I
P;Intellectual Property)間を少ない配線数で接続で
き、しかも同一層内で接続できる手段を備えた低コスト
の大規模半導体集積回路の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路内の複数の機能モ
ジュール間の接続は、8ビットを1単位とするバイトの
整数倍を基本とするバスで構成され、機能モジュール間
のデータの授受を行っていた。
【0003】また、この場合、バスのビット数が増えれ
ば増えるほど配線層は、通常、複数層にまたがり、プロ
セスを複雑にし、高コストになっていた。
【0004】機能モジュールの接続の低コスト化を狙っ
た関連する公知例として、特願平9―2099(特開平
9―198341)、特願平8―291972(特開平
10―135341)などがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したビット幅の多
いバス構成では、機能モジュールが多くなればなる程、
機能モジュール間の接続配線の引き回しが多くなりレイ
アウトを複雑にしていた。また、機能モジュール自体が
システム化されて大規模集積化される程、接続プロトコ
ルが複雑になってくる課題もある。
【0006】本発明の目的は、機能モジュール自体が大
規模化し、システム化した場合にも、容易にモジュール
間の接続が出来、接続のための配線層も少なく出来、既
存のシステム機能モジュール間の接続開発期間も短TA
T(Turn Around Time)化出来る低コストな機能モジュ
ール(IP)接続手段を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、独立した複数のシステム機能モジュールを一つの半
導体チップ上にレイアウトしてなる半導体集積回路にお
いて、システム機能モジュール間の信号接続は6本以下
の配線ラインだけで接続することにより、全ての配線ラ
インは同一層に配置でき、システム機能モジュール毎に
共通構成の接続インタフェースの中に、システム機能モ
ジュール間のデータ授受プロトコル制御だけを専用に行
うプロセッサを内蔵させ、本プロセッサのプロトコル制
御により、システム機能モジュール間のデータの授受を
接続配線ラインを通じてのみで行える手段を設けた。
【0008】また、各システム機能モジュール毎に共通
構成の接続インタフェースに内蔵させたシステム機能モ
ジュール間のデータ授受プロトコル制御だけを行う専用
プロセッサの内、どれか一つのシステム機能モジュール
の中のプロセッサだけが各システム機能モジュール間の
接続プロトコルを統括制御できる手段を有し、他のプロ
セッサは、統括制御プロセッサに上記プロトコル制御
上、従属する手段を設けた。この場合、どのシステム機
能モジュールの接続インタフェースのプロセッサでも上
記統括制御プロセッサに成り得る手段も設けた。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図1、図
2、図3、図4、図5、図6、図7を使って説明する。
【0010】図1は、各機能モジュール101〜106
をディジーチェーンで接続した本発明の構成例を示す。
【0011】図2は、各機能モジュール101〜106
を放射状に接続した本発明の構成例を示す。
【0012】以下、動作説明する。
【0013】まず、システム機能モジュール間は、1本
ないし、6本以下の信号接続ラインだけで、図1に示す
ように、ディジーチェーン113で接続されるか、図2
に示すように放射状にスターチェーン201で、接続さ
れる。各機能モジュール毎に共通化した接続インタフェ
ース部分140には、接続プロトコルを制御する専用プ
ロセッサが内蔵されている。このとき、機能モジュール
と専用プロセッサが内蔵された接続インタフェース部分
140との各機能モジュール固有の接続回路150は、
各機能モジュール毎に大幅に異なるが、接続インタフェ
ース部分140は、各機能モジュール毎にその基本構成
は共通である。さらに、ICパッケージ外部への接続
は、各機能モジュール毎に接続されるピンインタフェー
ス回路部分107〜112から必要本数分ICパッケー
ジピン130に接続される。
【0014】図3は、図1の実施構成例のより具体化し
た例を示す。ここでは、7つの機能モジュールを接続す
る例を示した。マイコンコア機能モジュール301、D
RAM機能モジュール307、USB(Universal Seri
al Bus)機能モジュール306、IrDA機能モジュー
ル304、及びPCI機能モジュール303は、1本か
ら6本の接続ライン333で結合される。一方、マイコ
ンとの密結合が必須なCasheSRAM機能モジュー
ル302だけは、専用バス320で、マイコン機能モジ
ュール301と接続される。
【0015】図3の中で、各機能モジュールに共通な接
続インタフェース部分140のより具体的な構成例を図
4に示した。図4では、機能モジュール間の信号接続ラ
イン333を1本にした場合を示している。接続インタ
フェース140のプロトコル制御は、接続インタフェー
スに内蔵する専用プロセッサ403が行う。本プロセッ
サは、信号接続ライン333で接続された機能モジュー
ル間をプロトコル制御するバスマスターになったり、バ
スマスターに従属して制御されるバススレーブになった
りする。接続インタフェース部分140は、当該機能モ
ジュールの核となる部分と他の機能モジュールとの接続
制御を行う部分であり、核機能モジュール毎に共通回路
構成である。各機能モジュール内の固有接続回路部分1
50は、各機能モジュール毎に回路構成が異なり、機能
モジュールの核404と共通接続インタフェース140
をつなぐ部分として位置づけられる。
【0016】まず、他の機能モジュールから受信された
データは、トランシーバ回路410を介して、さらにパ
ラシリ/シリパラ変換回路411を介して、に分離され
送信制御回路412と受信制御回路413を介して、受
信ポート415により、機能モジュール固有インタフェ
ース150と接続される。本制御は、専用プロセッサ4
03が全て行っている。
【0017】次に、図5、図6を使って、専用プロセッ
サ403の制御内容を説明する。
【0018】図5は、統括制御する専用プロセッサを内
蔵するマスター機能モジュールから従属制御される専用
プロセッサを内蔵したスレーブ機能モジュールへのデー
タ転送を行う場合の制御手順フローを示す。本発明で
は、どの機能モジュールに内蔵する専用プロセッサもマ
スターとなり得るが、パケットデータの送信は、かなら
ず、統括制御プロセッサを有するマスター側からスレー
ブ側に行うことを前提とする。図6は、この時、その従
属制御プロセッサから統括制御プロセッサになる手順、
すなわち、バスマスターアービトレーションの制御手順
フローを示す。
【0019】以下、図5と図6を使って、各機能モジュ
ール間のパケットデータ転送制御を説明する。
【0020】まず、電源入力後、専用プロセッサ、及び
接続インタフェース部分のシステムリセットが行われる
501・551。一実施例として、ここでは、マイコン
機能モジュールがバスマスターとなり、その他は、バス
スレーブ化される。
【0021】バスマスターからバススレーブへのデータ
転送は次のように行われる。送信モードを持つバスマス
ターは、バスBusyフラグリセットし502、バス権
所有の意志表示を行い、バススレーブは、バスBusy
フラグを立て552、バス放棄の意志表示を行う。次
に、マスターから全スレーブに、送信先を示すスレーブ
ナンバー、送信コマンド等を送り505、スレーブ側
は、それを受け取ることにより、データ受信体制555
に入る。バスマスター側は、転送とスレーブ側からのそ
のアクノレッジを交互に繰り返しながら、データ転送を
繰り返す。
【0022】データ転送終了後は、図6に示すバスマス
タアービトレーションモードに突入する。現バスマスタ
ーは、スレーブモジュールが転送を要求しているかどう
かを確認するためのスレーブ側からの割り込みのステイ
タスリードポーリング601を行う。
【0023】ここで、バスマスターが割り込みフラグを
検知した場合602、バスマスター権をバスマスタから
バススレーブに引き渡し、バスマスタが入れ替わる。以
降は、新たなバスマスターが前述した転送手順動作を繰
り返して、パケットデータ転送する。
【0024】なお、各機能モジュール毎に転送一巡優先
順位がつけられており、同時にバスマスタ要求が来た場
合、その一巡優先順でマスタ順が決まっている。
【0025】また、図7に、図5におけるデータ転送処
理507、データ受信処理555の内容のより詳しいフ
ローを示す。基本的な考え方は、1データ転送毎に受け
取り確認を行いながら先に進むアクノレッジ確認方式を
とっている。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果がある。
【0027】(1)システム機能モジュール間の接続ラ
イン数が、少なく、それにより、同一層内に接続ライン
を全て配線することができるので、システムLSI内の
機能モジュール(IP)自体が、大規模かつ、システム
化した場合でも容易に対応できる。
【0028】(2)機能モジュール接続インタフェース
が共通化できるので、従来既存の機能モジュールの接続
のためには、機能モジュールコア部分と共通化された接
続インタフェース部分をつなぐ、機能モジュール固有イ
ンタフェースだけを設計すれば良く、開発期間の短縮
(短TAT)が見込める。
【0029】(3)上記、(1)、(2)により、複雑
な設計工程、チッププロセス工程を踏む必要が無く、低
コスト化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例として、機能モジュール間を
ディジーチェーン接続した場合を示すブロック図。
【図2】本発明の一実施例として、機能モジュール間を
放射状接続した場合を示すブロック図。
【図3】本発明の一実施例として、具体的な機能モジュ
ール間をディジーチェーン接続した場合を示すブロック
図 。
【図4】各機能モジュール共通の接続インタフェースの
回路構成例を示すブロック図。
【図5】接続インタフェースの機能モジュール間のパケ
ットデータ転送のプロトコル例を示す流れ図。
【図6】接続インタフェースの機能モジュール間のパケ
ットデータ転送のプロトコル例において、バスマスタ権
の獲得例を示す流れ図。
【図7】図5、図6等におけるパケットデータ転送のよ
り詳しい転送手順例を示す流れ図。
【符号の説明】
100…システムLSI、101〜106…システム機
能モジュール、107〜112…外部接続部分、113
…機能モジュール間ディジー接続ライン、130…IC
パッケージピン、140…接続インタフェース、150
…各機能モジュール毎ニ異なる固有バス、201…機能
モジュール間スター接続ライン、300…システムLS
I、301…マイコンコア機能モジュール、302…キ
ャッシュSRAM、303…PCI機能モジュール、3
04…IrDA機能モジュール、305…IEEE13
94機能モジュール、306…USB機能モジュール、
307…DRAM機能モジュール、320…専用バス、
333…機能モジュール間接続ライン、360…機能モ
ジュールと外部接続部分との接続ライン、371〜37
4…外部接続部分、401…各機能モジュール(101
〜106)、403…プロトコル専用プロセッサ、41
0…トランシーバ、411…パラシリインタフェース、
412…送信制御回路、413…受信制御回路、414
…送信用ポート、415…受信用ポート、501〜50
9…接続インタフェース内蔵の専用プロセッサバスマス
タ動作フロー、551〜557…接続インタフェース内
蔵の専用プロセッサバススレーブ動作フロー、601〜
605…バスマスタのバスアービトレーションフロー、
651〜653…バススレーブのバスアービトレーショ
ンフロー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/822 Fターム(参考) 5B061 FF04 SS01 5B062 AA02 AA10 BB06 DD10 FF05 5B077 HH03 NN07 5F038 CA03 CA10 CD07 DF04 DF05 DF07 DF14 EZ20 5F064 AA01 BB01 BB09 BB13 BB14 DD32

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】独立した複数のシステム機能モジュールを
    一つの半導体チップ上にレイアウトしてなる半導体集積
    回路において、該システム機能モジュール間の信号接続
    は1本の配線ラインだけで接続され、該全ての配線ライ
    ンは同一層に配置され、該システム機能モジュール全て
    に共通構成の接続インタフェースの中に、該システム機
    能モジュール間のデータ授受プロトコル制御だけを専用
    に行うプロセッサを各機能システムモジュール毎に内蔵
    させ、該システム機能モジュール間のデータの授受を該
    接続配線ラインを通じてのみで行える手段を設けたこと
    を特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】独立した複数のシステム機能モジュールを
    一つの半導体チップ上にレイアウトしてなる半導体集積
    回路において、該システム機能モジュール間の信号接続
    は2本の配線ラインだけで接続され、該全ての配線ライ
    ンは同一層に配置され、該システム機能モジュール全て
    に共通構成の接続インタフェースの中に、該システム機
    能モジュール間のデータ授受プロトコル制御だけを専用
    に行うプロセッサを各機能システムモジュール毎に内蔵
    させ、該システム機能モジュール間のデータの授受を該
    接続配線ラインを通じてのみで行える手段を設けたこと
    を特徴とする半導体集積回路。
  3. 【請求項3】独立した複数のシステム機能モジュールを
    一つの半導体チップ上にレイアウトしてなる半導体集積
    回路において、該システム機能モジュール間の信号接続
    は3本の配線ラインだけで接続され、該全ての配線ライ
    ンは同一層に配置され、該システム機能モジュール全て
    に共通構成の接続インタフェースの中に、該システム機
    能モジュール間のデータ授受プロトコル制御だけを専用
    に行うプロセッサを各機能システムモジュール毎に内蔵
    させ、該システム機能モジュール間のデータの授受を該
    接続配線ラインを通じてのみで行える手段を設けたこと
    を特徴とする半導体集積回路。
  4. 【請求項4】独立した複数のシステム機能モジュールを
    一つの半導体チップ上にレイアウトしてなる半導体集積
    回路において、該システム機能モジュール間の信号接続
    は4本の配線ラインだけで接続され、該全ての配線ライ
    ンは同一層に配置され、該システム機能モジュール全て
    に共通構成の接続インタフェースの中に、該システム機
    能モジュール間のデータ授受プロトコル制御だけを専用
    に行うプロセッサを各機能システムモジュール毎に内蔵
    させ、該システム機能モジュール間のデータの授受を該
    接続配線ラインを通じてのみで行える手段を設けたこと
    を特徴とする半導体集積回路。
  5. 【請求項5】独立した複数のシステム機能モジュールを
    一つの半導体チップ上にレイアウトしてなる半導体集積
    回路において、該システム機能モジュール間の信号接続
    は5本の配線ラインだけで接続され、該全ての配線ライ
    ンは同一層に配置され、該システム機能モジュール全て
    に共通構成の接続インタフェースの中に、該システム機
    能モジュール間のデータ授受プロトコル制御だけを専用
    に行うプロセッサを各機能システムモジュール毎に内蔵
    させ、該システム機能モジュール間のデータの授受を該
    接続配線ラインを通じてのみで行える手段を設けたこと
    を特徴とする半導体集積回路。
  6. 【請求項6】独立した複数のシステム機能モジュールを
    一つの半導体チップ上にレイアウトしてなる半導体集積
    回路において、該システム機能モジュール間の信号接続
    は6本以下の配線ラインだけで接続され、該全ての配線
    ラインは同一層に配置され、該システム機能モジュール
    全てに共通構成の接続インタフェースの中に、該システ
    ム機能モジュール間のデータ授受プロトコル制御だけを
    専用に行うプロセッサを各機能システムモジュール毎に
    内蔵させ、該システム機能モジュール間のデータの授受
    を該接続配線ラインを通じてのみで行える手段を設けた
    ことを特徴とする半導体集積回路。
  7. 【請求項7】請求項6記載の半導体集積回路において、
    各システム機能モジュール毎に共通構成の接続インタフ
    ェースに内蔵させたシステム機能モジュール間のデータ
    授受プロトコル制御だけを行う専用プロセッサの内、ど
    れか一つのシステム機能モジュールの中のプロセッサだ
    けが各システム機能モジュール間の接続プロトコルを統
    括制御できる手段を有し、他のプロセッサは該統括制御
    プロセッサに上記プロトコル制御上、従属する手段を有
    し、どのシステム機能モジュールの接続インタフェース
    のプロセッサでも該統括制御プロセッサに成り得る手段
    を設けたことを特徴とする半導体集積回路。
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