JP2000163459A - Method for constituting semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路の回
路構成方法に関し、特に、パストランジスタ論理回路の
回路構成方法に関する。The present invention relates to a circuit configuration method for a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a circuit configuration method for a pass transistor logic circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のCMOSスタティック論理回路よ
りも、高速、低消費電力、小チップ面積が実現可能な回
路方式として、パストランジスタ論理回路が注目を集め
ている。パストランジスタ論理回路に関する記事として
は、例えば、黒田、桜井、「低電力、高速、小チップ面
積と三拍子そろったポストCMOS論理、普及始ま
る。」、低電力LSIの技術白書−1ミリワットヘの挑
戦−、98〜104頁、日経BP社、1994年があ
る。2. Description of the Related Art A pass transistor logic circuit has attracted attention as a circuit system capable of realizing higher speed, lower power consumption and smaller chip area than conventional CMOS static logic circuits. For articles on pass transistor logic circuits, see, for example, Kuroda and Sakurai, "Low-Power, High-Speed, Post-CMOS Logic with Small Chip Area and Three Times Begins to Spread," Low-Power LSI Technical White Paper-Challenge to 1 milliwatt- 98-104, Nikkei BP, 1994.
【0003】しかし、パストランジスタ論理回路の論理
合成手法は、従来のCMOSスタティック論理回路とは
大きく異なる。そのため、パストランジスタ論理回路に
ついて、新たにさまざまな論理合成手法が報告されてい
る。その中でも、大規模な回路に適用できる論理合成手
法として決定木(Decision Diagram)を用いる論理合成
手法が知られており、特に二分決定木(Binary Decisio
n Diagram、以下「BDD」とする。)を用いた論理合
成手法が知られている。However, the logic synthesis method of the pass transistor logic circuit is significantly different from a conventional CMOS static logic circuit. For this reason, various new logic synthesis techniques have been reported for pass transistor logic circuits. Among them, a logic synthesis method using a decision tree is known as a logic synthesis method applicable to a large-scale circuit. In particular, a binary decision tree (Binary Decisio
n Diagram, hereinafter referred to as "BDD". ) Is known.
【0004】BDDに関する文献としては、S.Min
atoら、"Shared Binary Decision Diagram with Att
ributed Edges for Efficient Boolean Function Manip
ulation"、In Proc. ACM/IEEE DAC.、52〜57頁、1
990年がある。また、BDDを用いた論理合成手法に
関する文献としては、K.Yanoら、"Top-down pass
-transistor logic design"、IEEE J. Solid-State Cir
cuits、Vol.31、No.6、792〜803頁、
1996年6月、及び特開平7−168874号公報が
ある。[0004] References relating to BDD include S.D. Min
ato et al., "Shared Binary Decision Diagram with Att"
ributed Edges for Efficient Boolean Function Manip
ulation ", In Proc. ACM / IEEE DAC., pp. 52-57, 1
990 years. References relating to a logic synthesis method using BDD include K.K. Yano et al., "Top-down pass
-transistor logic design ", IEEE J. Solid-State Cir
cuits, Vol. 31, No. 6, pages 792-803,
There are June 1996 and JP-A-7-168874.
【0005】BDDによる論理合成手法は、パストラン
ジスタ論理回路として実現したい論理関数をBDDによ
りグラフ表現とし、BDDの各ノードをゲートへの入力
が相補である1組のパストランジスタ(対)に置き換え
ることによって、パストランジスタ論理回路を実現する
手法である。置き換えるパストランジスタは、2つのn
MOS、2つのpMOS、2つのCMOS伝送ゲート、
nMOSとpMOSのペア等、さまざまな組合せがあ
る。これらのうち、現実に用いられるのは2つのnMO
Sパストランジスタと、2つのCMOS伝送ゲートであ
る。In the logic synthesis method based on BDD, a logic function to be realized as a pass transistor logic circuit is represented by a graph in BDD, and each node of the BDD is replaced by a pair of pass transistors (pair) whose inputs to gates are complementary. This is a technique for realizing a pass transistor logic circuit. The pass transistors to be replaced are two n
MOS, two pMOS, two CMOS transmission gates,
There are various combinations such as a pair of nMOS and pMOS. Of these, only two nMOs are actually used
An S pass transistor and two CMOS transmission gates.
【0006】論理関数の置き換えにより得られたパスト
ランジスタ論理回路は、パストランジスタあるいはCM
OS伝送ゲートの直列接続となってしまう。そのため、
パストランジスタ論理回路には必要に応じて信号レベル
回復のためのバッファ(インバータ)が挿入される。A pass transistor logic circuit obtained by replacing a logic function is a pass transistor or a CM.
The OS transmission gate is connected in series. for that reason,
A buffer (inverter) for signal level recovery is inserted into the pass transistor logic circuit as needed.
【0007】また、一般にコンパクトなパストランジス
タ論理回路を得るためには、コンパクトなBDDを生成
する必要がある。BDDの大きさ(グラフ中のノード
数)は変数順序とよばれる入力変数のならびに大きく影
響することが知られている。ここで最適な変数順序を求
めることは困難な問題として知られており、一般に17
変数程度が上限であるとされている(澤田他、「論理関
数を表現する二分決定グラフの最小化」、電子情報通信
学会論文誌、Vol.J76−D−I、No.2、63
〜71頁、1993年2月)。しかしながら、実際の回
路ではもっと多くの変数を扱う必要があり、その点から
も常に通常のBDDで最小のものを得ることは現実的で
あるとは言えない。In general, in order to obtain a compact pass transistor logic circuit, it is necessary to generate a compact BDD. It is known that the size of BDD (the number of nodes in the graph) greatly affects the number of input variables called a variable order. Here, finding the optimal variable order is known as a difficult problem.
It is said that the variable level is the upper limit (Sawada et al., “Minimization of Binary Decision Diagram Representing Logical Function”, IEICE Transactions, Vol. J76-DI, No. 2, 63.
Pp. 71, February 1993). However, in an actual circuit, it is necessary to handle more variables, and from that point, it is not always feasible to always obtain the minimum value with a normal BDD.
【0008】一方、Y.Sasakiら、"Multi-Level
Pass-Transistor Logic for Low-power ULSIs"、In Pr
oc. IEEE Symp. on Low Power Elec.、14〜15頁、
1995年に記載されたマルチレベルパストランジスタ
論理(Multi-Level Pass-Transistor Logic)は、BD
Dにより合成された回路上でセルのテクノロジマッピン
グを行う際に、同一の信号を持つ同一のセルを共有化
し、その後に多段化処理を施したものである。マルチレ
ベルBDDも通常BDDと比較して、ノード数と回路の
段数を減らすことができるとしている。しかしながら、
これはYセルという特殊なセルのみをターゲットとして
いるため、多段化の単位も最高2段であり、大きな効果
を得ることは困難である。On the other hand, Y. Sasaki et al., "Multi-Level
Pass-Transistor Logic for Low-power ULSIs ", In Pr
oc. IEEE Symp. on Low Power Elec., pp. 14-15,
Multi-Level Pass-Transistor Logic described in 1995 is BD
When technology mapping of cells is performed on the circuit synthesized by D, the same cell having the same signal is shared, and then multi-stage processing is performed. The multi-level BDD can reduce the number of nodes and the number of circuit stages as compared with the normal BDD. However,
Since this targets only a special cell called a Y cell, the unit of multistage is a maximum of two stages, and it is difficult to obtain a great effect.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】パストランジスタの多
段直列接続で表現されるパストランジスタ論理回路の遅
延時間は、伝播する波形のなまり等により回路段数の2
乗に比例する。そのため、従来技術によっては多変数回
路についての現実的なパストランジスタ論理回路の合成
は不可能である。一定段数ごとにバッファ(インバー
タ)を挿入する方式を採用している回路においても、遅
延時間は回路段数に比例するため回路段数によって絶対
的な遅延時間の下限が決定される。従って、従来技術と
して用いられてきた、BDDを含む決定木から単にマッ
ピングすることによるパストランジスタ論理回路の構成
方法によっては論理回路の高速化は実現できない。The delay time of a pass transistor logic circuit represented by multi-stage series connection of pass transistors is two times smaller than the number of circuit stages due to rounding of a propagating waveform or the like.
It is proportional to the power. Therefore, it is impossible to synthesize a realistic pass transistor logic circuit for a multivariable circuit by the conventional technology. Even in a circuit that adopts a method of inserting a buffer (inverter) for every fixed number of stages, the absolute lower limit of the delay time is determined by the number of circuit stages because the delay time is proportional to the number of circuit stages. Therefore, the speed of the logic circuit cannot be increased by the configuration method of the pass transistor logic circuit by simply mapping from the decision tree including BDD, which has been used as the conventional technology.
【0010】また、パストランジスタ論理回路の動作速
度には、最大段数の他に入力から出力までの途中のファ
ンアウト数が影響する。従来のように論理関数を単一の
BDDで表現し、パストランジスタ論理回路にマッピン
グした場合には、最小のBDDに近付く程にパス上のフ
ァンアウトが大きくなり、配線容量が遅延に深刻な影響
を与える。The operating speed of the pass transistor logic circuit is affected by the number of fan-outs from input to output in addition to the maximum number of stages. When a logic function is represented by a single BDD and mapped to a pass transistor logic circuit as in the past, the fan-out on the path increases as the minimum BDD is approached, and wiring capacitance has a serious effect on delay. give.
【0011】さらに、パストランジスタ論理回路の面積
を小さくするために、最小のBDDを構成できるような
変数順序を決定することは現実的には困難である。ま
た、仮に膨大な計算時間を費して最小のBDDを構成で
きたとしても、最小のBDDをマッピングして得られた
回路がレイアウトまで含めた最高の回路であるとは言え
ない。Further, in order to reduce the area of the pass transistor logic circuit, it is practically difficult to determine a variable order that can form the minimum BDD. Further, even if a minimum BDD can be configured by spending a huge amount of calculation time, a circuit obtained by mapping the minimum BDD cannot be said to be the best circuit including the layout.
【0012】また、単にBDDから合成した回路におい
ては、パストランジスタのゲート入力は全て信号線とそ
の反転信号である。この場合、変数個数の2倍(正論理
と負論理)の信号線がチップ全体に引き回されるため配
線領域が大きくなる。In a circuit simply synthesized from BDD, the gate inputs of the pass transistors are all signal lines and their inverted signals. In this case, twice as many signal lines (positive logic and negative logic) as the number of variables are routed over the entire chip, so that the wiring area becomes large.
【0013】上記問題を解決すべく、本発明は単にBD
Dからのマッピングにより得られるパストランジスタ論
理回路よりも、高速、小チップ面積、低消費電力のパス
トランジスタ論理回路を合成することを目的とする。In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a BD
An object of the present invention is to synthesize a pass transistor logic circuit with a higher speed, a smaller chip area, and lower power consumption than a pass transistor logic circuit obtained by mapping from D.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明による方法は、パ
ストランジスタ論理回路を構成する方法であって、CM
OS論理合成アルゴリズムを利用して論理合成を行うス
テップと、所定の制約条件に応じて、前記論理合成の結
果からそれぞれ変数順序を有する複数の二分決定木を生
成するステップと、前記複数の二分決定木をマッピング
することにより、それぞれ1以上のパストランジスタを
含む複数のパストランジスタ論理回路を得るステップと
を包含しており、これにより上記目的が達成される。SUMMARY OF THE INVENTION A method according to the present invention is a method for constructing a pass transistor logic circuit.
Performing logic synthesis using an OS logic synthesis algorithm; generating a plurality of binary decision trees each having a variable order from a result of the logic synthesis according to a predetermined constraint; Mapping the tree to obtain a plurality of pass transistor logic circuits, each including one or more pass transistors, thereby achieving said object.
【0015】前記二分決定木を生成するステップは、前
記制約条件に応じて複数の二分決定木に分割するか単一
の二分決定木を構築するかの選択を行うステップと、前
記選択の結果に応じて前記二分決定木を生成するステッ
プとを含んでいてもよい。[0015] The step of generating the binary decision tree includes the step of selecting whether to divide into a plurality of binary decision trees or to construct a single binary decision tree according to the constraint condition. Generating the binary decision tree accordingly.
【0016】前記複数の二分決定木のそれぞれが有する
前記変数順序は1種類以上であり、前記複数の二分決定
木は独立して前記変数順序を有することが可能であり、
前記変数順序の一部を共有することが可能であってもよ
い。[0016] The variable order of each of the plurality of binary decision trees may be one or more, and the plurality of binary decision trees may independently have the variable order.
It may be possible to share part of the variable order.
【0017】前記複数のパストランジスタ論理回路のう
ちの1つの出力を、前記複数のパストランジスタ論理回
路のうちの他の1つに含まれる前記パストランジスタの
ゲート入力に接続することにより、前記複数のパストラ
ンジスタ論理回路をまとめるステップをさらに包含して
もよい。By connecting an output of one of the plurality of pass transistor logic circuits to a gate input of the pass transistor included in another of the plurality of pass transistor logic circuits, The method may further include assembling the pass transistor logic circuit.
【0018】前記複数のパストランジスタ論理回路をま
とめるステップは、前記パストランジスタのゲート入力
に接続する配線にバッファ回路を挿入するステップを含
んでいてもよい。The step of combining the plurality of pass transistor logic circuits may include a step of inserting a buffer circuit into a wiring connected to a gate input of the pass transistor.
【0019】本発明による半導体集積回路は上記の方法
により構成されたパストランジスタ論理回路を含んでお
り、これにより上記目的が達成される。A semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a pass transistor logic circuit constructed by the above method, thereby achieving the above object.
【0020】以下に作用について説明する。The operation will be described below.
【0021】本発明によれば、所定の制約条件に応じ
て、論理合成の結果からそれぞれ変数順序を有する複数
の二分決定木を生成することにより、単一の二分決定木
からのマッピングにより得られたパストランジスタ論理
回路よりも、高速、小チップ面積、低消費電力の回路を
得ることができる。According to the present invention, a plurality of binary decision trees each having a variable order are generated from a result of logic synthesis according to a predetermined constraint condition, thereby obtaining a binary decision tree from a single binary decision tree. A circuit with higher speed, smaller chip area, and lower power consumption than the pass transistor logic circuit can be obtained.
【0022】また、二分決定木を生成するステップが、
制約条件に応じて複数の二分決定木に分割するか単一の
二分決定木を構築するかの選択を行うステップを含むこ
とにより、二分決定木のマッピングにより得られるパス
トランジスタ論理回路の段数を減らすことができる。In addition, the step of generating a binary decision tree includes:
Reduce the number of pass transistor logic circuits obtained by mapping a binary decision tree by including the step of choosing between splitting into multiple binary decision trees or building a single binary decision tree according to constraints be able to.
【0023】また、複数の二分決定木のそれぞれが有す
る変数順序が1種類以上であり、複数の二分決定木が独
立して変数順序を有することが可能であり、変数順序の
一部を共有することが可能であることにより、変数個数
の少ないコンパクトな二分決定木を得ることができる。Further, each of the plurality of binary decision trees has at least one kind of variable order, and the plurality of binary decision trees can independently have the variable order, and share a part of the variable order. This makes it possible to obtain a compact binary decision tree with a small number of variables.
【0024】また、複数のパストランジスタ論理回路の
うちの1つの出力を、複数のパストランジスタ論理回路
のうちの他の1つに含まれるパストランジスタのゲート
入力に接続して、複数のパストランジスタ論理回路をま
とめることにより、複数の二分決定木から単一のパスト
ランジスタ論理回路を得ることができる。Further, one output of the plurality of pass transistor logic circuits is connected to a gate input of a pass transistor included in another one of the plurality of pass transistor logic circuits, and a plurality of pass transistor logic circuits are connected. By combining the circuits, a single pass transistor logic circuit can be obtained from a plurality of binary decision trees.
【0025】また、パストランジスタのゲート入力に接
続する配線にバッファ回路を挿入することにより、パス
トランジスタ論理回路において伝送される信号の電圧レ
ベルを回復することができる。Further, by inserting a buffer circuit into a wiring connected to the gate input of the pass transistor, the voltage level of a signal transmitted in the pass transistor logic circuit can be recovered.
【0026】また、半導体集積回路が上記の方法で構成
されたパストランジスタ論理回路を含むことにより、高
速化、小チップ面積化、低消費電力化を図ることができ
る。Further, since the semiconductor integrated circuit includes the pass transistor logic circuit constructed by the above-described method, it is possible to achieve high speed, small chip area, and low power consumption.
【0027】[0027]
【発明の実施の形態】本発明は、BDDからのマッピン
グにより構成されるパストランジスタ論理回路を構成す
る際に、論理合成処理の出力又は中間状態を利用するこ
とによって、従来の単純なBDDからのマッピングによ
り得られるパストランジスタ論理回路よりも、低消費電
力、高速、小チップ面積の回路を実現することができる
回路構成方法を提供するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention utilizes the output or intermediate state of a logic synthesis process when constructing a pass transistor logic circuit configured by mapping from a BDD, thereby reducing the conventional simple BDD. An object of the present invention is to provide a circuit configuration method capable of realizing a circuit with lower power consumption, higher speed, and smaller chip area than a pass transistor logic circuit obtained by mapping.
【0028】はじめに、本発明の回路構成方法の概略を
説明する。First, the outline of the circuit configuration method of the present invention will be described.
【0029】まず、与えられた論理式に対して計算機処
理によりCMOS用の論理合成処理を行う。合成済の回
路出力あるいは合成途中の状態で、独立に構成する可能
性のある要素を抜き出し、それらに対して制約やコスト
に基づき、別なBDDとして関数を構築した方がコンパ
クトになる部分、あるいは一つのBDDとして構築した
方が良い部分を選択する。その際、BDDの変数順序は
関数間で同じでも、異なっても問題はない。このように
して従来であれば単一のBDDとして表現していたもの
を、一つ以上のBDDとして表現し、パストランジスタ
論理回路にマッピングする。First, CMOS logic synthesis processing is performed on a given logical expression by computer processing. Extracting elements that may be configured independently in the state of a synthesized circuit output or in the middle of synthesis, and constructing a function as a separate BDD based on constraints and cost for those parts, or A part that should be constructed as one BDD is selected. At this time, there is no problem if the order of the variables of the BDD is the same or different between the functions. In this way, what was conventionally expressed as a single BDD is expressed as one or more BDDs and mapped to a pass transistor logic circuit.
【0030】最終的に、ある制約やコストの下で分割さ
れた論理関数のそれぞれのBDDを1つにまとめる。こ
の処理は、中間変数として扱われている変数をラベル付
けされているBDDのノードのゲート入力に、他BDD
の出力とその反転出力を接続することで処理される。あ
るパストランジスタ論理回路の出力を他のパストランジ
スタのゲートヘ入力する場合には、元の信号とインバー
タ1つを用いたその反転信号を用いる。しかし、これで
は配線容量によりインバータ内に大きな貫通電流が生じ
るため、インバータを2つ用いる回路を利用する。Finally, the BDDs of the logical functions divided under certain constraints and costs are combined into one. This processing is performed by adding a variable treated as an intermediate variable to the gate input of the node of the BDD labeled with another BDD.
Is processed by connecting the output of. When the output of a certain pass transistor logic circuit is input to the gate of another pass transistor, the original signal and its inverted signal using one inverter are used. However, in this case, a large through current occurs in the inverter due to the wiring capacitance, and therefore, a circuit using two inverters is used.
【0031】次に、本発明の回路構成方法による回路設
計フローについて説明する。Next, a circuit design flow according to the circuit configuration method of the present invention will be described.
【0032】図1は、本発明によるパストランジスタ論
理回路の設計フローを示す。FIG. 1 shows a design flow of a pass transistor logic circuit according to the present invention.
【0033】まず、設計者は目的の回路の論理を記述す
る。論理記述に用いられる言語は、現在ではHDLが主
流となっている。First, a designer describes the logic of a target circuit. HDL is currently the mainstream language used for logic description.
【0034】次に、記述された論理を入力ファイルとし
て、通常のCMOS論理合成ツールを使用して論理を合
成する。Next, using the described logic as an input file, the logic is synthesized using a normal CMOS logic synthesis tool.
【0035】次に、CMOS論理合成ツールによる合成
結果から、制約、コスト関数(目的関数、評価関数)を
考慮して、分割されたBDDを生成する。分割されたB
DDの生成は、次の手順により行われる。合成済の回路
あるいは合成途中の状態の回路から、独立に構成できる
要素を抜き出す。抜き出した要素から、上述の制約やコ
ストに基づいて、異なるBDDとして関数を構築した方
がコンパクトになる部分と、一つのBDDとして構築し
た方が良い部分とを選択する。選択の際、BDDの変数
順序は関数間で同じでも、異なっていても構わない。Next, a divided BDD is generated from the result of synthesis by the CMOS logic synthesis tool in consideration of constraints and cost functions (objective function, evaluation function). Divided B
The generation of the DD is performed according to the following procedure. Elements that can be configured independently are extracted from a circuit that has already been combined or a circuit that is being combined. Based on the extracted elements, based on the above-described constraints and costs, a part where a function is constructed as a different BDD and a part where a function is constructed as a single BDD are selected. At the time of selection, the variable order of the BDD may be the same or different between the functions.
【0036】次に、生成された複数の分割されたBDD
を、それぞれパストランジスタ論理回路にマッピングす
る。さらに、分割されたBDDに対応する各パストラン
ジスタ論理回路の出力を、他のパストランジスタ論理回
路のゲート入力に接続する。このようなパストランジス
タ論理回路の接続を繰り返すことで、回路全体をまとめ
る。Next, the generated plurality of divided BDDs
Are respectively mapped to pass transistor logic circuits. Further, the output of each pass transistor logic circuit corresponding to the divided BDD is connected to the gate input of another pass transistor logic circuit. By repeating such connection of the pass transistor logic circuit, the entire circuit is put together.
【0037】その結果、最終的な出力として、小面積、
低消費電力、かつ高速なパストランジスタ論理回路が生
成される。As a result, a small area,
A low power consumption and high speed pass transistor logic circuit is generated.
【0038】以下、図2〜4を参照して本発明の実施の
形態を説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0039】図2は、従来の方法によりBDDを利用し
たパストランジスタ論理回路の構成を示す。FIG. 2 shows a configuration of a pass transistor logic circuit using BDD by a conventional method.
【0040】例えば、論理式 F=abcd+abef+abfg+hij+xyz (1) を合成する場合を考える。For example, consider the case where the logical formula F = abcd + abef + abfg + hij + xyz (1) is synthesized.
【0041】従来の手法によれば、目的となる論理式か
ら計算機処理によってCMOS論理回路用の論理合成を
行う。例えば、上記論理式(1)に対して、CMOS多
段論理合成技術の一つであるファクタリングと呼ばれる
処理を施すと、次のような出力が得られる。According to the conventional method, logic synthesis for a CMOS logic circuit is performed by computer processing from a target logical equation. For example, when the above-described logical expression (1) is subjected to a process called factoring, which is one of the CMOS multi-stage logic synthesis techniques, the following output is obtained.
【0042】 F=ab(cd+(e+g)f)+hij+xyz (2) 図2(a)は、上記関数(2)を単一のBDDによって
表現したものである。従来の手法によれば、論理関数全
体を表現した単一のBDDをパストランジスタ論理回路
にマッピングすることにより、論理合成が行われる。F = ab (cd + (e + g) f) + hij + xyz (2) FIG. 2A shows the function (2) expressed by a single BDD. According to the conventional method, logic synthesis is performed by mapping a single BDD expressing the entire logic function to a pass transistor logic circuit.
【0043】図2(b)は、図2(a)に示されたBD
Dを、パストランジスタ論理回路にマッピングした結果
を示す。図2(b)においては、パストランジスタ論理
回路はnMOSトランジスタにより構成されている。FIG. 2 (b) shows the BD shown in FIG. 2 (a).
The result of mapping D to the pass transistor logic circuit is shown. In FIG. 2B, the pass transistor logic circuit is configured by an nMOS transistor.
【0044】図2(b)の回路において、Fは関数の出
力である。回路を構成するnMOSトランジスタ対の各
ゲートヘの信号は、一方は正論理で他方は負論理であ
る。例えば、nMOSトランジスタ対の一方にxが入力
され、他方にはxbが入力されている。ここで、xb
は、xのインバーター出力である。In the circuit shown in FIG. 2B, F is an output of a function. One of the signals to each gate of the pair of nMOS transistors constituting the circuit has a positive logic and the other has a negative logic. For example, x is input to one of the nMOS transistor pairs, and xb is input to the other. Where xb
Is the inverter output of x.
【0045】このように、従来のパストランジスタ論理
回路の構成手法によれば、ファクタリング処理された論
理式から単一のBDDを構築し、この単一のBDDをマ
ッピングすることによって回路を構成する。これに対
し、本発明の方法によれば、ファクタリング処理された
論理式から所定の制約とコストを考慮して複数のBDD
を構築し、これらの複数のBDDからパストランジスタ
論理回路を構成する。ここで、制約とは、例えば遅延時
間が何nsec.以下になるように設計しなければなら
ない等の条件をいう。また、ここでいうコストとは、例
えばチップ面積や消費電力等に関する条件をいう。As described above, according to the conventional configuration method of the pass transistor logic circuit, a single BDD is constructed from the logical expression subjected to the factoring process, and the circuit is configured by mapping the single BDD. On the other hand, according to the method of the present invention, a plurality of BDDs are calculated from the logical expression subjected to the factoring process in consideration of predetermined constraints and costs.
And construct a pass transistor logic circuit from the plurality of BDDs. Here, the constraint means, for example, how many nsec. It refers to conditions such as the following design. In addition, the cost here refers to conditions relating to, for example, a chip area and power consumption.
【0046】図3は、本発明の方法によりBDDを利用
したパストランジスタ論理回路の構成を示す。FIG. 3 shows a configuration of a pass transistor logic circuit using BDD according to the method of the present invention.
【0047】図2に示される場合と同様に、論理式
(1) F=abcd+abef+abfg+hij+xyz を合成する場合を考える。まず、ファクタリング処理に
より、式(1)から式(2) F=ab(cd+(e+g)f)+hij+xyz を得る。As in the case shown in FIG. 2, consider the case where the logical expression (1) F = abcd + abef + abfg + hij + xyz is synthesized. First, F (ab) (cd + (e + g) f) + hij + xyz is obtained from the formula (1) by the factoring process.
【0048】次に、論理式(2)から所定の制約とコス
トを考慮してBDDを構築する。以下に、論理式(2)
からのBDDの構築手順を説明する。Next, a BDD is constructed from the logical expression (2) in consideration of predetermined restrictions and costs. The following is the logical expression (2)
Will be described below.
【0049】まず、ab(cd+(e+g)f)+hi
j+xyzから、所定の制約に基づいて、単一のBDD
を構築するか、複数のBDDに分割するかの選択を行
う。例えば、ab(cd+(e+g)f)+hij+x
yzから単一の所定のBDDを構築した場合に、遅延時
間に関する制約を満たさないと判定されれば、複数のB
DDに分割するという選択が行われる。First, ab (cd + (e + g) f) + hi
From j + xyz, based on a given constraint, a single BDD
Is constructed or divided into a plurality of BDDs. For example, ab (cd + (e + g) f) + hij + x
When a single predetermined BDD is constructed from yz, if it is determined that the constraint on the delay time is not satisfied, a plurality of B
The choice to split into DDs is made.
【0050】次に、制約及びコストを考慮して、ab
(cd+(e+g)f)+hij+xyzを分割する。
例えば、ab(cd+(e+g)f)+hij+xyz
を、ab(cd+(e+g)f)とhij+xyzとに
分割する。Next, in consideration of the restrictions and the cost, ab
Divide (cd + (e + g) f) + hij + xyz.
For example, ab (cd + (e + g) f) + hij + xyz
Is divided into ab (cd + (e + g) f) and hij + xyz.
【0051】次に、分割して得られた式のそれぞれか
ら、単一のBDDを構築するか、複数のBDDに分割す
るかの選択を行う。例えば、ab(cd+(e+g)
f)とhij+xyzとがそれぞれ所定の制約及びコス
トを満たすのであれば、これ以上分割は行われない。分
割された式から単一のBDDを構築した場合に所定の制
約及びコストを満たさないのであれば、それらを満たす
ようになるまで分割が繰り返される。Next, a selection is made as to whether a single BDD is constructed or divided into a plurality of BDDs from each of the equations obtained by the division. For example, ab (cd + (e + g)
If f) and hij + xyz satisfy predetermined constraints and costs, respectively, no further division is performed. If a predetermined BDD is not satisfied when a single BDD is constructed from the divided equations, the division is repeated until the BDDs are satisfied.
【0052】このように得られたBDDをパストランジ
スタ論理回路にマッピングする。図3(a)は、論理式
(1)をab(cd+(e+g)f)とhij+xyz
とのそれぞれに対応する2つのBDDによって表現した
ものである。図3(b)は、図3(a)に示された2つ
のBDDを、それぞれパストランジスタ論理回路にマッ
ピングした結果を示す。なお、図3(b)においては、
パストランジスタ論理回路はnMOSトランジスタによ
り構成されている。The BDD thus obtained is mapped to a pass transistor logic circuit. FIG. 3A shows that the logical expression (1) is expressed as ab (cd + (e + g) f) and hij + xyz.
Are represented by two BDDs respectively corresponding to FIG. 3B shows a result of mapping each of the two BDDs shown in FIG. 3A to a pass transistor logic circuit. In FIG. 3B,
The pass transistor logic circuit is composed of nMOS transistors.
【0053】複数のBDDをマッピングして複数のパス
トランジスタ論理回路が得られた場合には、複数の回路
を接続する必要がある。図3(b)において、N部は上
記2つのBDDから得られた回路を接続するために新た
に設けられたパストランジスタ対である。なお、ある関
数の出力から別の関数のトランジスタのゲート入力信号
を生成する部分[図3(a)の網掛け部分及び、図3
(b)のNの部分]は、インバータで反転信号を生成す
ることで実現できる。When a plurality of pass transistor logic circuits are obtained by mapping a plurality of BDDs, it is necessary to connect a plurality of circuits. In FIG. 3B, a portion N is a pair of pass transistors newly provided for connecting the circuits obtained from the two BDDs. A portion for generating a gate input signal of a transistor of another function from an output of a certain function [the hatched portion in FIG.
(B) N portion] can be realized by generating an inverted signal by an inverter.
【0054】図3に示される従来の方法によって構成さ
れたパストランジスタ論理回路の段数は、g,e,d,
c,b,a,j,i,h,z,y,xの、12段であ
る。これに対し、本発明によって得られたパストランジ
スタ論理回路の段数は、g,e,d,c,b,aと、N
部との、7段である。このように、本発明によれば、パ
ストランジスタ論理回路の段数をほぼ半減させることが
できる。The number of stages of the pass transistor logic circuit constructed by the conventional method shown in FIG. 3 is g, e, d,
There are 12 stages of c, b, a, j, i, h, z, y, x. On the other hand, the number of stages of the pass transistor logic circuit obtained by the present invention is g, e, d, c, b, a and N
And 7 sections. As described above, according to the present invention, the number of stages of the pass transistor logic circuit can be reduced by almost half.
【0055】図4は、あるパストランジスタ論理回路の
出力を他のパストランジスタ論理回路のパストランジス
タのゲートに接続する回路を示す。FIG. 4 shows a circuit for connecting the output of one pass transistor logic circuit to the gate of a pass transistor of another pass transistor logic circuit.
【0056】図4(a)に示される回路は1つのインバ
ータを用いた回路であり、図4(b)に示される回路は
2つのインバータを用いた回路である。ゲートに入力さ
れる信号線の配線長が長くなる場合には、遅延時間と、
波形なまりに起因する貫通電流増加をなくすため、イン
バータを2つ用いることが効果的である。The circuit shown in FIG. 4A is a circuit using one inverter, and the circuit shown in FIG. 4B is a circuit using two inverters. If the wiring length of the signal line input to the gate is long, the delay time,
It is effective to use two inverters in order to eliminate the increase in the through current due to the rounding of the waveform.
【0057】以上のように、パストランジスタ論理回路
を従来のように単一のBDDから構成せずに複数のBD
Dに分割して構成することにより、パストランジスタ論
理回路の段数を大きく削減することができる。As described above, instead of configuring the pass transistor logic circuit from a single BDD as in the prior art, a
By dividing into D, the number of stages of the pass transistor logic circuit can be greatly reduced.
【0058】なお、上述の実施形態においては、nMO
Sトランジスタで構成した例について説明しているが、
他のトランジスタによる構成についても本発明を同様に
適用できる。In the above embodiment, the nMO
An example in which an S transistor is used has been described.
The present invention can be similarly applied to a configuration using another transistor.
【0059】[0059]
【発明の効果】本発明によれば、少なくとも以下の効果
が得られる。According to the present invention, at least the following effects can be obtained.
【0060】まず、パストランジスタ論理回路の動作速
度の高速化を図ることができる。すなわち、任意の回路
について最大段数を削減することにより、遅延時間を削
減することができる。また、複数のBDDで回路を表現
することにより、ファンアウト数を少なくして配線容量
が遅延に与える影響を小さくすることができる。さら
に、BDD構成をコンパクトになる部分に選択して、あ
る単位ごとにチップの中の領域にまとめることにより、
配線の引き回しを減らして配線長を短くし、配線の浮遊
容量を減少させることができる。First, the operation speed of the pass transistor logic circuit can be increased. That is, the delay time can be reduced by reducing the maximum number of stages for an arbitrary circuit. In addition, by expressing a circuit with a plurality of BDDs, the number of fanouts can be reduced and the effect of wiring capacitance on delay can be reduced. Furthermore, by selecting the BDD configuration as a compact part and grouping it in an area in the chip for each unit,
The wiring length can be reduced by reducing the wiring layout, and the floating capacitance of the wiring can be reduced.
【0061】次に、パストランジスタ論理回路が搭載さ
れるチップの面積を減少させることができる。すなわ
ち、配線の引き回しを減らして回路の配線長が短くされ
ることにより、配線領域を削減することができる。ま
た、複数のBDDで回路を表現することにより、単一の
BDDで回路を表現するよりもBDDのノード数を大き
く削減できる。これにより、回路に含まれるトランジス
タ数を削減して、回路面積を減少させることができる。
さらに、あるBDDで表現された関数の出力を他のBD
Dのゲート入力に用いることにより、通常の信号線のみ
がゲートヘの入力となる単一BDDによる論理合成と比
較して配線の局所性を増し、配線領域を削減することが
できる。Next, the area of the chip on which the pass transistor logic circuit is mounted can be reduced. That is, the wiring area can be reduced by reducing the wiring length and the wiring length of the circuit. In addition, by expressing a circuit with a plurality of BDDs, the number of nodes of the BDD can be greatly reduced as compared with expressing a circuit with a single BDD. Thus, the number of transistors included in the circuit can be reduced, and the circuit area can be reduced.
Further, the output of the function represented by a certain BDD is
By using the D input for the gate, the locality of the wiring can be increased and the wiring area can be reduced as compared with the logic synthesis using a single BDD in which only a normal signal line is input to the gate.
【0062】最後に、パストランジスタ論理回路が搭載
されたチップの消費電力を削減することができる。これ
は、回路に含まれるトランジスタ数の削滅、配線領域の
削滅により、負荷容量が削減できるため実現される。ま
た、チップ面積の減少に伴ってチップ全体に渡っても配
線長が短くなり、これも消費電力の削滅につながる。Finally, the power consumption of the chip on which the pass transistor logic circuit is mounted can be reduced. This is realized because the load capacity can be reduced by reducing the number of transistors included in the circuit and the wiring region. Further, as the chip area decreases, the wiring length becomes shorter even over the entire chip, which also leads to reduction in power consumption.
【図1】本発明による回路の設計フローを示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a design flow of a circuit according to the present invention.
【図2】従来の方法によりBDDを利用したパストラン
ジスタ論理回路の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a pass transistor logic circuit using BDD according to a conventional method.
【図3】本発明の方法によりBDDを利用したパストラ
ンジスタ論理回路の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a pass transistor logic circuit using BDD according to the method of the present invention.
【図4】あるパストランジスタ論理回路の出力を他のパ
ストランジスタ論理回路のパストランジスタのゲートに
接続する回路を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a circuit that connects an output of a certain pass transistor logic circuit to a gate of a pass transistor of another pass transistor logic circuit;
a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、x、y、z
変数入力 ab、bb、cb、db、eb、fb、gb、hb、i
b、jb、xb、yb、zb インバータ入力 F 出力 G ゲート入力 Gnd 接地 N パストランジスタ対a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, x, y, z
Variable input ab, bb, cb, db, eb, fb, gb, hb, i
b, jb, xb, yb, zb Inverter input F output G Gate input Gnd Ground N Pass transistor pair
Claims (6)
法であって、 CMOS論理合成アルゴリズムを利用して論理合成を行
うステップと、 所定の制約条件に応じて、前記論理合成の結果からそれ
ぞれ変数順序を有する複数の二分決定木を生成するステ
ップと、 前記複数の二分決定木をマッピングすることにより、そ
れぞれ1以上のパストランジスタを含む複数のパストラ
ンジスタ論理回路を得るステップとを包含する、方法。1. A method for configuring a pass transistor logic circuit, comprising: performing logic synthesis using a CMOS logic synthesis algorithm; and determining a variable order from a result of the logic synthesis according to a predetermined constraint condition. A method comprising: generating a plurality of binary decision trees having: and mapping the plurality of binary decision trees to obtain a plurality of pass transistor logic circuits each including one or more pass transistors.
一の二分決定木を構築するかの選択を行うステップと、 前記選択の結果に応じて前記二分決定木を生成するステ
ップとを含む、請求項1に記載の方法。2. The step of generating the binary decision tree includes: selecting whether to divide into a plurality of binary decision trees or construct a single binary decision tree according to the constraint condition; Generating the binary decision tree in response to a result.
る前記変数順序は1種類以上であり、前記複数の二分決
定木は独立して前記変数順序を有することが可能であ
り、前記変数順序の一部を共有することが可能である、
請求項1に記載の方法。3. The variable order of each of the plurality of binary decision trees is one or more, and the plurality of binary decision trees can independently have the variable order. It is possible to share some,
The method of claim 1.
うちの1つの出力を、前記複数のパストランジスタ論理
回路のうちの他の1つに含まれる前記パストランジスタ
のゲート入力に接続することにより、前記複数のパスト
ランジスタ論理回路をまとめるステップをさらに包含す
る、請求項1に記載の方法。4. The method according to claim 1, wherein an output of one of the plurality of pass transistor logic circuits is connected to a gate input of the pass transistor included in another of the plurality of pass transistor logic circuits. The method of claim 1, further comprising the step of combining a plurality of pass transistor logic circuits.
まとめるステップは、前記パストランジスタのゲート入
力に接続する配線にバッファ回路を挿入するステップを
含む、請求項4に記載の方法。5. The method of claim 4, wherein the step of combining the plurality of pass transistor logic circuits includes the step of inserting a buffer circuit into a wire connected to a gate input of the pass transistor.
により構成されたパストランジスタ論理回路を含む、半
導体集積回路。6. A semiconductor integrated circuit including a pass transistor logic circuit configured by the method according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10338171A JP2000163459A (en) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | Method for constituting semiconductor integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10338171A JP2000163459A (en) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | Method for constituting semiconductor integrated circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000163459A true JP2000163459A (en) | 2000-06-16 |
Family
ID=18315594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10338171A Withdrawn JP2000163459A (en) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | Method for constituting semiconductor integrated circuit |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2000163459A (en) |
-
1998
- 1998-11-27 JP JP10338171A patent/JP2000163459A/en not_active Withdrawn
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