JP2002198801A - 汎用ロジックモジュール及びこれを用いたセル - Google Patents
汎用ロジックモジュール及びこれを用いたセルInfo
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Abstract
ル及びこれを用いたセルを提供する。 【解決手段】汎用ロジックモジュールは、第1ノードT
1に入力端子が接続された第1インバータ10と、該第
1インバータの出力端子に接続された第2ノードT2
と、第3ノードT3に入力端子が接続された第2インバ
ータ11と、該第2インバータの出力端子に接続された
第6ノードT6と、第4ノードT4に入力端子が接続さ
れた第3インバータ12と、第1インバータの出力端子
に入力端子が接続され、第4ノードT4に第1制御入力
端子が接続され、第3インバータの出力端子に第2制御
入力端子が接続された第1トランスファゲート20と、
第2インバータの出力端子に入力端子が接続され、第3
インバータの出力端子に第1制御入力端子が接続され、
第4ノードT4に第2制御入力端子が接続された第2ト
ランスファゲート21と、第1トランスファゲートの出
力端子及び第2トランスファの出力端子に接続された第
5ノードT5、とを備えている。
Description
ール及びこれを用いたセルに関し、特にその基本回路構
成及びセル構造に関する。
ルゲートアレイ(FPGA)及びマスクプログラマブル
な機能ブロックベースのゲートアレイに使用される汎用
ロジックモジュールが知られている。この汎用ロジック
モジュールは、複数の論理関数の中の1つを設計者が選
択できるように構成されている。
プレクサから構成される汎用ロジックモジュールとし
て、例えば特開平7−106949号(米国特許第50
55718号)公報は、「汎用組み合わせ論理モジュー
ル」を開示している。この公報に開示されている汎用ロ
ジックモジュールは、図14に示すように、4入力のマ
ルチプレクサ(MUX)から構成されており、この4入
力のマルチプレクサは3個の2入力マルチプレクサを組
み合わせて構成されている。
の構成は明らかにされていないが、一般的には、正転タ
イプの2入力マルチプレクサは、図15に示すように、
第1段目のインバータ、第2段目のトランスファゲート
及び第3段目のインバータから構成されている。従っ
て、入力された信号が出力されるまでに、3段の論理素
子を通過する。このような構成の2入力マルチプレクサ
を用いて図14に示す4入力マルチプレクサを構成した
場合、入力された信号が出力されるまでに6段の論理素
子を通過する。
力タイプである場合は、第3段目のインバータは除去さ
れるので、この反転出力タイプの2入力マルチプレクサ
を用いて図14に示す4入力マルチプレクサを構成した
場合、入力された信号が出力されるまでに4段の論理素
子を通過する。
示した2入力マルチプレクサを用いないで、インバータ
及びトランスファゲートを用いて、例えば図16に示す
ように構成することもできる。この図16に示す4入力
マルチプレクサの場合、入力された信号が出力されるま
でに4段の論理素子を通過する。
て、米国特許5684412号は、「CELL FORMING PAR
T OF A CUSTOMIZABLE ARRAY」を開示している。この汎
用ロジックモジュールは、図17(A)に示すように、
NANDゲート、2個の2入力マルチプレクサA、A、
並びに1個の2入力マルチプレクサLARGEから構成
されている。2入力マルチプレクサAは、図17(B)
に示すように、第1段目のインバータと第2段目のトラ
ンスファゲートで構成されている。また、2入力マルチ
プレクサLARGEは、図17(C)に示すように、第
1段目のトランスファゲートと第2段目のインバータと
から構成されている。従って、図17(A)に示された
汎用ロジックモジュールに入力された信号は、最大4段
の論理素子を通って出力される。
できるマルチプレクサから構成された汎用ロジックモジ
ュールは、米国特許第4910417号、米国特許第6
014038号等に開示されている。
は、複数の論理関数を実現することを目的として、2入
力マルチプレクサをシリアルに複数段接続した複数入力
・複数段マルチプレクサから構成されており、その入力
端子を論理値「1」(例えば電源電位)又は論理値
「0」(例えば接地電位)に設定することで所望の論理
回路が構成される。
た従来の汎用ロジックモジュールは、2入力マルチプレ
クサをシリアルに複数段接続する構成であるため、信号
が通過する論理素子の段数が多くなり、更に、トランス
ファゲートもシリアルに複数段挿入される。そのため、
単純な論理回路から構成され得るゲートアレイ・セルベ
ースIC等の回路構成に比べ、スイッチングスピードが
遅くなるという欠点を有する。
ル又は図17(A)に示した汎用ロジックモジュールを
用いて構成された2入力NAND、2入力NOR、2入
力EXOR、2入力EXNOR等の機能で比較した場
合、その差は顕著である。特に、通常のASICで構成
される際、一段論理で構成可能な2入力NAND、2入
力NOR等で生じる内部ゲート遅延特性の差は明白であ
る。
をシリアルに複数個接続する等の複数入力・複数段マル
チプレクサによる回路構成が採用されているので論理素
子段数が多く、また、トランスファゲートもシリアルに
複数挿入された論理回路構成であることによって生じて
いる。
なされたものであり、その目的は、高速でスイッチが可
能な汎用ロジックモジュール及びこれを用いたセルを提
供することにある。
に、本発明の第1の態様に係る汎用ロジックモジュール
は、第1ノードに入力が接続された第1インバータと、
該第1インバータの出力に接続された第2ノードと、第
3ノードに入力が接続された第2インバータと、第4ノ
ードに入力が接続された第3インバータと、前記第1イ
ンバータの出力に入力が接続され、前記第4ノードに第
1制御入力が接続され、前記第3インバータの出力に第
2制御入力が接続された第1トランスファゲートと、前
記第2インバータの出力に入力が接続され、前記第3イ
ンバータの出力に第1制御入力が接続され、前記第4ノ
ードに第2制御入力が接続された第2トランスファゲー
トと、前記第1トランスファゲートの出力及び前記第2
トランスファの出力に接続された第5ノード、とを備え
ている。
ールは、前記第1ノードを論理「0」に接続し、前記第
2ノードを無接続にすることにより、前記第3ノード及
び前記第4ノードを入力とし、前記第5ノードを出力と
するNAND回路が形成されるように構成できる。ま
た、前記第3ノードを論理「1」に接続し、前記第2ノ
ードを無接続にすることにより、前記第1ノード及び前
記第4ノードを入力とし、前記第5ノードを出力とする
NOR回路が形成されるように構成できる。また、前記
第2ノードを前記第3ノードに接続することにより、前
記第1ノード及び前記第4ノードを入力とし、前記第5
ノードを出力とするEXNOR回路が形成されるように
構成できる。
モジュールは、前記第2インバータの出力に接続された
第6ノードを更に備えて構成できる。この場合、前記第
1ノードを前記第6ノードに接続し、前記第2ノードを
無接続にすることにより、前記第3ノード及び前記第4
ノードを入力とし、前記第5ノードを出力とするEXO
R回路が形成されるように構成できる。
同様の目的で、(A)第1の態様に係る汎用ロジックモ
ジュールから成る第1汎用ロジックモジュールと、
(B)第7ノードに入力が接続され、第8ノードに出力
が接続された第4インバータを備えた第2汎用ロジック
モジュールと、(C)第11ノードに入力が接続された
第5インバータと、第9ノードに入力が接続され、前記
第11ノードに第1制御入力が接続され、前記第5イン
バータの出力に第2制御入力が接続された第3トランス
ファゲートと、第10ノードに入力が接続され、前記第
5インバータの出力に第1制御入力が接続され、前記第
11ノードに第2制御入力が接続された第4トランスフ
ァゲートと、前記第3トランスファゲートの出力及び前
記第4トランスファの出力に入力が接続された第6イン
バータと、該第6インバータの出力に接続された第12
ノード、とを備えた第3汎用ロジックモジュール、とを
含んで構成されている。この場合、前記第1汎用ロジッ
クモジュール、前記第2汎用ロジックモジュール及び前
記第3汎用ロジックモジュールが2:2:1の比率で収
容されるように構成できる。
汎用ロジックモジュールの前記第1ノードを論理「0」
に接続し、前記第2ノードを無接続にすることにより、
前記第3ノード及び前記第4ノードを入力とし、前記第
5ノードを出力とするNAND回路が形成されるように
構成できる。また、前記第1汎用ロジックモジュールの
前記第3ノードを論理「1」に接続し、前記第2ノード
を無接続にすることにより、前記第1ノード及び前記第
4ノードを入力とし、前記第5ノードを出力とするNO
R回路が形成されるように構成できる。更に、前記第1
汎用ロジックモジュールの前記第2ノードを前記第3ノ
ードに接続することにより、前記第1ノード及び前記第
4ノードを入力とし、前記第5ノードを出力とするEX
NOR回路が形成されるように構成できる。
前記第1汎用ロジックモジュールは、前記第2インバー
タの出力に接続された第6ノードを更に備えて構成でき
る。この場合、前記第1汎用ロジックモジュールの前記
第1ノードを前記第6ノードに接続し、前記第2ノード
を無接続にすることにより、前記第3ノード及び前記第
4ノードを入力とし、前記第5ノードを出力とするEX
OR回路が形成されるように構成できる。
第1汎用ロジックモジュールと、前記第2汎用ロジック
モジュールの中の1つである第1モジュールと、前記第
2汎用ロジックモジュールの中の他の1つである第2モ
ジュール、とを備え、前記第1汎用ロジックモジュール
の前記第2ノードを無接続にし、前記第1ノードを前記
第1モジュールの前記第8ノードに接続し、前記第5ノ
ードを前記第1モジュールの前記第7ノード及び前記第
2モジュールの前記第7ノードに接続することにより、
前記第1汎用ロジックモジュールの前記第3ノードをデ
ータ入力とし、前記第4ノードをイネーブル入力とし、
前記第2モジュールの前記第7ノードを出力とするラッ
チが形成されるように構成できる。
第1汎用ロジックモジュールの中の1つである第1モジ
ュールと、前記第1汎用ロジックモジュールの中の他の
1つである第2モジュールと、前記第2汎用ロジックモ
ジュールの中の1つである第3モジュールと、前記第2
汎用ロジックモジュールの中の他の1つである第4モジ
ュール、とを備え、前記第1モジュールの前記第2ノー
ドを無接続にし、前記第1ノードを前記第2モジュール
の前記第2ノードに接続し、第5ノードを前記第2モジ
ュールの第1ノードに接続し、更に、前記第2モジュー
ルの第3ノードを前記第3モジュールの第8ノードに接
続し、第5ノードを前記第3モジュールの第7ノード及
び前記第4モジュールの第7ノードに接続することによ
り、前記第1モジュールの第3ノードをデータ入力と
し、前記第1モジュールの前記第4ノード及び前記第2
モジュールの第4ノードをクロック入力とし、前記第4
モジュールの第8ノードを出力とするフリップフロップ
が形成されるように構成できる。
ジュールは、上記と同様の目的で、第1ノードに入力が
接続された第1インバータと、第3ノードに入力が接続
された第2インバータと、該第2インバータの出力に接
続された第6ノードと、第4ノードに入力が接続された
第3インバータと、前記第1インバータの出力に入力が
接続され、前記第4ノードに第1制御入力が接続され、
前記第3インバータの出力に第2制御入力が接続された
第1トランスファゲートと、前記第2インバータの出力
に入力が接続され、前記第3インバータの出力に第1制
御入力が接続され、前記第4ノードに第2制御入力が接
続された第2トランスファゲートと、前記第1トランス
ファゲートの出力及び前記第2トランスファの出力に接
続された第5ノード、とを備えている。
ールは、前記第1ノードを論理「0」に接続し、前記第
6ノードを無接続にすることにより、前記第3ノード及
び前記第4ノードを入力とし、前記第5ノードを出力と
するNAND回路が形成されるように構成できる。ま
た、前記第3ノードを論理「1」に接続し、前記第6ノ
ードを無接続にすることにより、前記第1ノード及び前
記第4ノードを入力とし、前記第5ノードを出力とする
NOR回路が形成されるように構成できる。また、前記
第3ノードを論理「1」に接続し、前記第6ノードを無
接続にすることにより、前記第1ノード及び前記第4ノ
ードを入力とし、前記第5ノードを出力とするNOR回
路が形成されるように構成できる。また、前記第1ノー
ドを前記第6ノードに接続することにより、前記第3ノ
ード及び前記第4ノードを入力とし、前記第5ノードを
出力とするEXNOR回路が形成されるように構成でき
る。また、前記第1ノードを前記第6ノードに接続する
ことにより、前記第3ノード及び前記第4ノードを入力
とし、前記第5ノードを出力とするEXOR回路が形成
されるように構成できる。
同様の目的で、(A)請求項16に記載の汎用ロジック
モジュールから成る第1汎用ロジックモジュールと、
(B)第7ノードに入力が接続され、第8ノードに出力
が接続された第4インバータを備えた第2汎用ロジック
モジュールと、(C)第11ノードに入力が接続された
第5インバータと、第9ノードに入力が接続され、前記
第11ノードに第1制御入力が接続され、前記第5イン
バータの出力に第2制御入力が接続された第3トランス
ファゲートと、第10ノードに入力が接続され、前記第
5インバータの出力に第1制御入力が接続され、前記第
11ノードに第2制御入力が接続された第4トランスフ
ァゲートと、前記第3トランスファゲートの出力及び前
記第4トランスファの出力に入力が接続された第6イン
バータと、該第6インバータの出力に接続された第12
ノード、とを備えた第3汎用ロジックモジュール、とを
含んで構成されている。この場合、前記第1汎用ロジッ
クモジュール、前記第2汎用ロジックモジュール及び前
記第3汎用ロジックモジュールが2:2:1の比率で収
容されるように構成できる。
汎用ロジックモジュールは、前記第1ノードを論理
「0」に接続し、前記第6ノードを無接続にすることに
より、前記第3ノード及び前記第4ノードを入力とし、
前記第5ノードを出力とするNAND回路が形成される
ように構成できる。また、前記第1汎用ロジックモジュ
ールは、前記第3ノードを論理「1」に接続し、前記第
6ノードを無接続にすることにより、前記第1ノード及
び前記第4ノードを入力とし、前記第5ノードを出力と
するNOR回路が形成されるように構成できる。また、
前記第1汎用ロジックモジュールは、前記第1ノードを
前記第6ノードに接続することにより、前記第3ノード
及び前記第4ノードを入力とし、前記第5ノードを出力
とするEXNOR回路が形成されるように構成できる。
また、前記第1汎用ロジックモジュールは、前記第1ノ
ードを前記第6ノードに接続することにより、前記第3
ノード及び前記第4ノードを入力とし、前記第5ノード
を出力とするEXOR回路が形成されるように形成でき
る。
記第1汎用ロジックモジュールと、前記第2汎用ロジッ
クモジュールの中の1つである第1モジュールと、前記
第2汎用ロジックモジュールの中の他の1つである第2
モジュール、とを備え、前記第1汎用ロジックモジュー
ルの前記第6ノードを無接続にし、前記第1ノードを前
記第1モジュールの前記第8ノードに接続し、前記第5
ノードを前記第1モジュールの前記第7ノード及び前記
第2モジュールの前記第7ノードに接続することによ
り、前記第1汎用ロジックモジュールの前記第3ノード
をデータ入力とし、前記第4ノードをイネーブル入力と
し、前記第2モジュールの前記第8ノードを出力とする
ラッチが形成されるように構成できる。
面を参照しながら詳細に説明する。
は、汎用ロジックモジュールを、シリーズに接続された
インバータとトランスファゲートとによってマルチプレ
クサ機能を有するように構成し、且つインバータの出力
をノードとして使用できるようにしたものである。
ジックモジュールの構成を示す回路図である。この汎用
ロジックモジュールは、第1段目がインバータで、第2
段目がトランスファゲートから成る反転出力タイプの2
入力マルチプレクサから構成されている。この汎用ロジ
ックモジュールは、第1ノードT1、第2ノードT2、
第3ノードT3、第4ノードT4、第5ノードT5及び
第6ノードT6といった6個のノードと、第1インバー
タ10、第2インバータ11、第3インバータ12、第
1トランスファゲート20及び第2トランスファゲート
21といった5個の論理素子から構成されている。
は、例えばNチャンネルMOSトランジスタとPチャン
ネルMOSトランジスタとが電源とグランドとの間にシ
リアルに接続される周知の構造を有し、入力された信号
を反転して出力する。この第1〜第3インバータ10〜
12は、入力容量を小さくするために、小さいサイズで
構成されている。
0及び21の各々は、NチャンネルMOSトランジスタ
とPチャンネルMOSトランジスタとがパラレルに接続
された構造、即ちソース同士及びドレイン同士が接続さ
れた構造を有し、NチャンネルMOSトランジスタのゲ
ート及びPチャンネルMOSトランジスタのゲートに供
給される信号に応じて、その入力端子に供給される信号
を通過させ又はその入力端子に供給される信号の通過を
阻止する。以下では、PチャンネルMOSトランジスタ
のゲートを第1制御入力端子と呼び、NチャンネルMO
Sトランジスタのゲートを第2制御入力端子と呼ぶ。
入力端子に接続されている。第1インバータ10の出力
端子は、第1トランスファゲート20の入力端子及び第
2ノードT2に接続されている。
入力端子に接続されている。第2インバータ11の出力
端子は、第2トランスファゲート21の入力端子及び第
6ノードT6に接続されている。
入力端子、第1トランスファゲート20の第1制御入力
端子及び第2トランスファゲート21の第2制御入力端
子に接続されている。第3インバータ12の出力端子
は、第1トランスファゲート20の第2制御入力端子及
び第2トランスファゲート21の第1制御入力端子に接
続されている。
び第2トランスファゲート21の出力端子は第5ノード
T5に接続されている。
ュールの動作を説明する。この汎用ロジックモジュール
は基本的にマルチプレクサとして機能する。即ち、第4
ノードT4に低レベル(以下、「Lレベル」という)の
信号が入力されると、第1トランスファゲート20を構
成するPチャンネルMOSトランジスタ及びNチャンネ
ルMOSトランジスタが双方ともオンにされ、且つ第2
トランスファゲート21を構成するPチャンネルMOS
トランジスタ及びNチャンネルMOSトランジスタは双
方ともオフにされる。その結果、第1ノードT1から入
力された信号が、第1インバータ10で反転され、第1
トランスファゲート20を介して第5ノードT5から出
力される。
「Hレベル」という)の信号が入力されると、第1トラ
ンスファゲート20を構成するPチャンネルMOSトラ
ンジスタ及びNチャンネルMOSトランジスタが双方と
もオフにされ、且つ第2トランスファゲート21を構成
するPチャンネルMOSトランジスタ及びNチャンネル
MOSトランジスタは双方ともオンにされる。その結
果、第3ノードT3から入力された信号が、第2インバ
ータ11で反転され、第2トランスファゲート21を介
して第5ノードから出力される。
される信号のレベルに応じて、第1ノードT1に入力さ
れた信号及び第3ノードT3に入力された信号の何れか
一方が反転されて第5ノードT5から出力されるという
反転出力タイプのマルチプレクサの機能が実現されてい
る。
要に応じて、図2に示すように、図1に示した汎用ロジ
ックモジュールから第6ノードT6を除去し、或るいは
図3に示すように、図1に示した汎用ロジックモジュー
ルから第2ノードT2を除去して構成することもでき
る。
は、上述した実施の形態1に係る汎用ロジックモジュー
ルを含むセルである。
このセルは、上記第1汎用ロジックモジュールX、第2
汎用ロジックモジュールY及び第3汎用ロジックモジュ
ールZから構成されている。第1汎用ロジックモジュー
ルXは、上述した実施の形態1に係る汎用ロジックモジ
ュールである。なお、図6に示したセルは、説明を簡単
にするために、第1汎用ロジックモジュールXが2個、
第2汎用ロジックモジュールYが2個、第3汎用ロジッ
クモジュールZが1個含まれる場合を示しているが、各
汎用ロジックモジュールの数は任意である。
ルX、第2汎用ロジックモジュールY及び第3汎用ロジ
ックモジュールZを2:2:1の比率で含むことが好ま
しいが、この比率に限定されない。
4に示すように、第7ノードT7が入力端子に接続さ
れ、第8ノードT8が出力端子に接続された第4インバ
ータ13で構成されている。
図5に示すように、第1段目がトランスファゲートで、
第2段目がインバータから成る反転出力タイプの2入力
マルチプレクサから構成されている。
9ノードT9、第10ノードT10、第11ノードT1
1及び第12ノードT12といった4個のノードと、第
5インバータ14、第6インバータ15、第3トランス
ファゲート22及び第4トランスファゲート23といっ
た4個の論理素子から構成されている。
態1における第1〜第3インバータ10〜12と同じで
ある。また、第6インバータ15は、第1〜第3インバ
ータ10〜12と同じ回路構造及び機能を有するが、駆
動能力を大きくするために、大きいサイズで構成されて
いる。また、第3トランスファゲート22及び第4トラ
ンスファゲート23は、上述した実施の形態1における
第1トランスファゲート20及び第2トランスファゲー
トとそれぞれ同じである。
ト22の入力端子に接続されている。第3トランスファ
ゲート22の出力端子は、第6インバータ15の入力端
子に接続されている。
ゲート23の入力端子に接続されている。第4トランス
ファゲート23の出力端子は、第6インバータ15の入
力端子に接続されている。
4の入力端子、第3トランスファゲート22の第1制御
入力端子及び第4トランスファゲート23の第2制御入
力端子に接続されている。第5インバータ14の出力端
子は、第3トランスファゲート22の第2制御入力端子
及び第4トランスファゲート23の第1制御入力端子に
接続されている。第6インバータ15の出力端子は第1
2ノードT12に接続されている。
モジュールの動作を説明する。この第3汎用ロジックモ
ジュールは基本的にマルチプレクサとして機能する。即
ち、第11ノードT11にLレベルの信号が入力される
と、第3トランスファゲート22を構成するPチャンネ
ルMOSトランジスタ及びNチャンネルMOSトランジ
スタが双方ともオンにされ、且つ第4トランスファゲー
ト23を構成するPチャンネルMOSトランジスタ及び
NチャンネルMOSトランジスタは双方ともオフにされ
る。その結果、第9ノードT9から入力された信号が第
3トランスファゲート22を通過し、第6インバータ1
5で反転されて第12ノードT12から出力される。
号が入力されると、第3トランスファゲート22を構成
するPチャンネルMOSトランジスタ及びNチャンネル
MOSトランジスタが双方ともオフにされ、且つ第4ト
ランスファゲート23を構成するPチャンネルMOSト
ランジスタ及びNチャンネルMOSトランジスタは双方
ともオンにされる。その結果、第10ノードT10から
入力された信号が第4トランスファゲート23を通過
し、第6インバータ15で反転されて第12ノードT1
2から出力される。
供給される信号のレベルに応じて、第9ノードT9に入
力された信号及び第10ノードT10に入力された信号
の何れか一方が反転されて第12ノードT12から出力
されるという反転出力タイプのマルチプレクサの機能が
実現されている。
て幾つかの論理回路を構成する場合の例を説明する。
ジックモジュールを用いてNAND回路を構成した例で
ある。
の第1汎用ロジックモジュールXの第1ノードT1をL
レベル(論理「0」)に接続し、第2ノードT2及び第
3ノードT3を無接続(N.C)にすることによって構
成され、これにより、第3ノードT3(A)及び第4ノ
ードT4(B)を入力端子とし、第5ノードT5を出力
端子(O)とする2入力のNAND回路が実現されてい
る。
ジュールでは入力された信号が出力されるまでに4又は
6段の論理素子を通過するのに対し、このNAND回路
によれば、インバータ1段とトランスファゲート1段と
いった2段の論理素子を通過するだけであるので、内部
ゲート遅延時間を短くできる。なお、内部ゲート遅延と
は、出力端で発生する配線負荷容量やゲート負荷容量等
を除く、ほぼ論理素子の段数によって決まる遅延時間を
言い、以下においても同じである。
タイプの第1汎用ロジックモジュールを用いて構成する
こともできる。この場合、第1ノードT1をLレベル
(論理「0」)に接続し、第2ノードT2を無接続にす
る。これにより、第3ノードT3(A)及び第4ノード
T4(B)を入力端子とし、第5ノードT5を出力端子
(O)とする2入力のNAND回路が実現される。
タイプの第1汎用ロジックモジュールを用いて構成する
こともできる。この場合、第1ノードT1をLレベル
(論理「0」)に接続し、第6ノードT6を無接続にす
る。これにより、第3ノードT3(A)及び第4ノード
T4(B)を入力端子とし、第5ノードT5を出力端子
(O)とする2入力のNAND回路が実現される。
ジックモジュールを用いてNOR回路を構成した例であ
る。
ュールXの第3ノードT3をHレベル(論理「1」)に
接続し、第2ノードT2及び第6ノードT6を無接続に
することによって構成され、これにより、第1ノードT
1(A)及び第4ノードT4(B)を入力端子とし、第
5ノードT5を出力端子(O)とする2入力のNOR回
路が実現されている。
路と同様に、入力された信号は2段の論理素子を通過す
るだけであるので、内部ゲート遅延時間を短くできる。
イプの第1汎用ロジックモジュールを用いて構成するこ
ともできる。この場合、第3ノードT3をHレベル(論
理「1」)に接続し、第2ノードT2を無接続にする。
これにより、第1ノードT1(A)及び第4ノードT4
(B)を入力端子とし、第5ノードT5を出力端子
(O)とする2入力のNOR回路が実現される。
イプの第1汎用ロジックモジュールを用いて構成するこ
ともできる。この場合、第3ノードT3をHレベル(論
理「1」)に接続し、第6ノードT6を無接続にする。
これにより、第3ノードT3(A)及び第4ノードT4
(B)を入力端子とし、第5ノードT5を出力端子
(O)とする2入力のNOR回路が実現される。
ジックモジュールを用いてEXNOR回路を構成した例
である。
モジュールXの第2ノードT2と第3ノードT3を接続
し、第6ノードT6を無接続にすることによって構成さ
れている。これにより、第1ノードT1(A)及び第4
ノードT4(B)を入力端子とし、第5ノードT5を出
力端子(O)とする2入力のEXNOR回路が実現され
ている。
の欄で説明した汎用ロジックモジュールでは入力された
信号が出力されるまでに4又は6段の論理素子を通過す
るのに対し、インバータ2段とトランスファゲート1段
といった3段の論理素子を通過するだけであるので、内
部ゲート遅延時間を短くできる。
たタイプの第1汎用ロジックモジュールを用いて構成す
ることもできる。この場合、第2ノードT2と第3ノー
ドT3を接続する。これにより、第1ノードT1(A)
及び第4ノードT4(B)を入力端子とし、第5ノード
T5を出力端子(O)とする2入力のEXNOR回路が
実現される。
たタイプの第1汎用ロジックモジュールを用いて構成す
ることもできる。この場合、第1ノードT1と第6ノー
ドT6を接続する。これにより、第3ノードT3(A)
及び第4ノードT4(B)を入力端子とし、第5ノード
T5を出力端子(O)とする2入力のEXNOR回路が
実現される。
ロジックモジュールを用いてEXOR回路を構成した例
である。
ジュールXの第1ノードT1と第6ノードT6を接続
し、第2ノードT2を無接続にすることによって構成さ
れている。これにより、第3ノードT3(A)及び第4
ノードT4(B)を入力端子とし、第5ノードT5を出
力端子(O)とする2入力のEXOR回路が実現されて
いる。
欄で説明した汎用ロジックモジュールでは、入力された
信号が出力されるまでに4又は6段の論理素子を通過す
るのに対し、インバータ2段とトランスファゲート1段
といった3段の論理素子を通過するだけであるので、内
部ゲート遅延時間を短くできる。
タイプの第1汎用ロジックモジュールを用いて構成する
こともできる。この場合、第1ノードT1と第6ノード
T6を接続する。これにより、第3ノードT3(A)及
び第4ノードT4(B)を入力端子とし、第5ノードT
5を出力端子(O)とする2入力のEXOR回路が実現
される。
タイプの第1汎用ロジックモジュールを用いて構成する
こともできる。この場合、第2ノードT2と第3ノード
T3を接続する。これにより、第1ノードT1(A)及
び第4ノードT4(B)を入力端子とし、第5ノードT
5を出力端子(O)とする2入力のEXOR回路が実現
される。
ロジックモジュールを1個と、第2汎用ロジックモジュ
ールYを2個用いてデータラッチ回路を構成した例であ
る。
クモジュールXの第5ノードT5と第2汎用ロジックモ
ジュールYの1つであるインバータ(以下、この段落で
は「第1モジュール」という)の入力端子を接続し、こ
の第1モジュールの出力端子を第1汎用ロジックモジュ
ールXの第1ノードT1に接続する。また、第1汎用ロ
ジックモジュールXの第5ノードT5と第2汎用ロジッ
クモジュールYの他の1つであるインバータ(以下、こ
の段落では「第2モジュール」という)の入力端子を接
続する。これにより、第1汎用ロジックモジュールXの
第3ノードT3をデータ入力端子(D)、第4ノードT
4をイネーブル入力端子(G)とし、第2モジュールの
出力端子を出力端子(Q)とするデータラッチ回路が実
現される。
の2入力マルチプレクサ1個及びインバータ2個だけで
構成されているので、ラッチ回路の構成が簡単になる。
ロジックモジュールX及び第2汎用ロジックモジュール
Yをそれぞれ2個用いてDタイプのフリップフロップ回
路を構成した例である。
ジックモジュールXの1つであるマルチプレクサ(以
下、この段落では「第1モジュール」という)の第5ノ
ードT5と第1汎用ロジックモジュールXの他の1つで
あるマルチプレクサ(以下、この段落では「第2モジュ
ール」という)の第1ノードT1とを接続し、この第2
モジュールの第5ノードT5と第2汎用ロジックモジュ
ールYの1つであるインバータ(以下、この段落では
「第3モジュール」という)の入力端子を接続し、この
第3モジュールの出力端子を第1モジュールの第1ノー
ドT1に接続する。更に、第2モジュールの第5ノード
T5と第2汎用ロジックモジュールYの他の1つである
インバータ(以下、この段落では「第4モジュール」と
いう)の入力端子を接続する。これにより、第1モジュ
ールの第3ノードT3をデータ入力端子(D)、第1モ
ジュールの第4ノードT4及び第2モジュールの第4ノ
ードT4をクロック入力端子(C)とし、第4モジュー
ルの出力端子を出力端子(Q)とするDタイプのフリッ
プフロップ回路が実現される。
イプの2入力マルチプレクサ2個及びインバータ2個だ
けで構成されているので、フリップフロップ回路の構成
が簡単になる。
クモジュールXを2個に第3汎用ロジックモジュールZ
を1個接続することで、従来の4入力マルチプレクサ相
当の機能を構成できるし、2個の第1汎用ロジックモジ
ュールXに第2汎用ロジックモジュールYをそれぞれ接
続することにより、通常の正転タイプの2入力マルチプ
レクサを2個構成することができる。
Xをそれぞれ他と独立で、例えば2NANDを2個構成
し、それとは別に第2汎用ロジックモジュールY2個の
出力端子を第3汎用ロジックモジュールZの入力端子に
接続することにより、正転出力タイプの2入力マルチプ
レクサを更にもう1個構成することも可能である。
ば、従来の4入力マルチプレクサ相当の構成を2入力反
転タイプのマルチプレクサ単位に分割構成し、個々に出
力が取り出すようにし、機能に応じて論理段数を削除
し、また、インバータを追加したり、図2に示すように
反転出力タイプの2入力マルチプレクサの内部ノードを
他のノードに接続可能な構成にし、最適な論理段数を構
成可能にしたので、複数論理機能を実現可能であるとい
う面は従来の4入力マルチプレクサに比べて損なわれ
ず、更に回路構成の自由度を増すことができる。
3汎用ロジックモジュールZは、図13に示すように構
成することもできる。即ち、第3汎用ロジックモジュー
ルZのマルチプレクサ部とインバータ部とを分離し、分
離箇所にそれぞれノードを設けるように構成してもよ
い。この構成によれば、汎用性がより向上する。
高速でスイッチが可能な汎用ロジックモジュール及びこ
れを用いたセルを提供できる。
ュールの構成を示す回路図である。
を示す回路図である。
形例を示す回路図である。
第2汎用ロジックモジュールの構成を示す回路図であ
る。
第3汎用ロジックモジュールの構成を示す回路図であ
る。
回路図である。
た例を示す図である。
例を示す図である。
した例を示す図である。
した例を示す図である。
構成した例を示す図である。
路を構成した例を示す図である。
構成を示す図である。
めの図である。
成を示す回路図である。
他の構成を示す回路図である。
るための図である。
Claims (27)
- 【請求項1】 第1ノードに入力が接続された第1イン
バータと、 該第1インバータの出力に接続された第2ノードと、 第3ノードに入力が接続された第2インバータと、 第4ノードに入力が接続された第3インバータと、 前記第1インバータの出力に入力が接続され、前記第4
ノードに第1制御入力が接続され、前記第3インバータ
の出力に第2制御入力が接続された第1トランスファゲ
ートと、 前記第2インバータの出力に入力が接続され、前記第3
インバータの出力に第1制御入力が接続され、前記第4
ノードに第2制御入力が接続された第2トランスファゲ
ートと、 前記第1トランスファゲートの出力及び前記第2トラン
スファの出力に接続された第5ノード、とを備えた汎用
ロジックモジュール。 - 【請求項2】 前記第1ノードを論理「0」に接続し、
前記第2ノードを無接続にすることにより、前記第3ノ
ード及び前記第4ノードを入力とし、前記第5ノードを
出力とするNAND回路が形成された請求項1に記載の
汎用ロジックモジュール。 - 【請求項3】 前記第3ノードを論理「1」に接続し、
前記第2ノードを無接続にすることにより、前記第1ノ
ード及び前記第4ノードを入力とし、前記第5ノードを
出力とするNOR回路が形成された請求項1に記載の汎
用ロジックモジュール。 - 【請求項4】 前記第2ノードを前記第3ノードに接続
することにより、前記第1ノード及び前記第4ノードを
入力とし、前記第5ノードを出力とするEXNOR回路
が形成された請求項1に記載の汎用ロジックモジュー
ル。 - 【請求項5】 前記第2インバータの出力に接続された
第6ノードを更に備えた請求項1に記載の汎用ロジック
モジュール。 - 【請求項6】 前記第1ノードを前記第6ノードに接続
し、前記第2ノードを無接続にすることにより、前記第
3ノード及び前記第4ノードを入力とし、前記第5ノー
ドを出力とするEXOR回路が形成された請求項5に記
載の汎用ロジックモジュール。 - 【請求項7】(A)請求項1に記載の汎用ロジックモジ
ュールから成る第1汎用ロジックモジュールと、(B)
第7ノードに入力が接続され、第8ノードに出力が接続
された第4インバータを備えた第2汎用ロジックモジュ
ールと、(C)第11ノードに入力が接続された第5イ
ンバータと、 第9ノードに入力が接続され、前記第11ノードに第1
制御入力が接続され、前記第5インバータの出力に第2
制御入力が接続された第3トランスファゲートと、 第10ノードに入力が接続され、前記第5インバータの
出力に第1制御入力が接続され、前記第11ノードに第
2制御入力が接続された第4トランスファゲートと、 前記第3トランスファゲートの出力及び前記第4トラン
スファの出力に入力が接続された第6インバータと、 該第6インバータの出力に接続された第12ノード、と
を備えた第3汎用ロジックモジュール、とを含むセル。 - 【請求項8】 前記第1汎用ロジックモジュールは、前
記第1ノードを論理「0」に接続し、前記第2ノードを
無接続にすることにより、前記第3ノード及び前記第4
ノードを入力とし、前記第5ノードを出力とするNAN
D回路に形成されている請求項7に記載のセル。 - 【請求項9】 前記第1汎用ロジックモジュールは、前
記第3ノードを論理「1」に接続し、前記第2ノードを
無接続にすることにより、前記第1ノード及び前記第4
ノードを入力とし、前記第5ノードを出力とするNOR
回路に形成されている請求項7に記載のセル。 - 【請求項10】 前記第1汎用ロジックモジュールは、
前記第2ノードを前記第3ノードに接続することによ
り、前記第1ノード及び前記第4ノードを入力とし、前
記第5ノードを出力とするEXNOR回路に形成されて
いる請求項7に記載のセル。 - 【請求項11】 前記第1汎用ロジックモジュールは、
前記第2インバータの出力に接続された第6ノードを更
に備えた請求項7に記載のセル。 - 【請求項12】 前記第1汎用ロジックモジュールは、
前記第1ノードを前記第6ノードに接続し、前記第2ノ
ードを無接続にすることにより、前記第3ノード及び前
記第4ノードを入力とし、前記第5ノードを出力とする
EXOR回路に形成されている請求項11に記載のセ
ル。 - 【請求項13】 前記第1汎用ロジックモジュールと、 前記第2汎用ロジックモジュールの中の1つである第1
モジュールと、 前記第2汎用ロジックモジュールの中の他の1つである
第2モジュール、とを備え、 前記第1汎用ロジックモジュールの前記第2ノードを無
接続にし、前記第1ノードを前記第1モジュールの前記
第8ノードに接続し、前記第5ノードを前記第1モジュ
ールの前記第7ノード及び前記第2モジュールの前記第
7ノードに接続することにより、 前記第1汎用ロジックモジュールの前記第3ノードをデ
ータ入力とし、前記第4ノードをイネーブル入力とし、
前記第2モジュールの前記第8ノードを出力とするラッ
チが形成されている請求項7に記載のセル。 - 【請求項14】 前記第1汎用ロジックモジュールの中
の1つである第1モジュールと、 前記第1汎用ロジックモジュールの中の他の1つである
第2モジュールと、 前記第2汎用ロジックモジュールの中の1つである第3
モジュールと、 前記第2汎用ロジックモジュールの中の他の1つである
第4モジュール、とを備え、 前記第1モジュールの前記第2ノードを無接続にし、前
記第1ノードを前記第2モジュールの前記第2ノードに
接続し、第5ノードを前記第2モジュールの第1ノード
に接続し、更に、 前記第2モジュールの第3ノードを前記第3モジュール
の第8ノードに接続し、第5ノードを前記第3モジュー
ルの第7ノード及び前記第4モジュールの第7ノードに
接続することにより、 前記第1モジュールの第3ノードをデータ入力とし、前
記第1モジュールの前記第4ノード及び前記第2モジュ
ールの第4ノードをクロック入力とし、前記第4モジュ
ールの第8ノードを出力とするフリップフロップが形成
されている請求項7に記載のセル。 - 【請求項15】 前記第1汎用ロジックモジュール、前
記第2汎用ロジックモジュール及び前記第3汎用ロジッ
クモジュールが2:2:1の比率で収容されている請求
項7乃至14の何れか1項に記載のセル。 - 【請求項16】 第1ノードに入力が接続された第1イ
ンバータと、 第3ノードに入力が接続された第2インバータと、 該第2インバータの出力に接続された第6ノードと、 第4ノードに入力が接続された第3インバータと、 前記第1インバータの出力に入力が接続され、前記第4
ノードに第1制御入力が接続され、前記第3インバータ
の出力に第2制御入力が接続された第1トランスファゲ
ートと、 前記第2インバータの出力に入力が接続され、前記第3
インバータの出力に第1制御入力が接続され、前記第4
ノードに第2制御入力が接続された第2トランスファゲ
ートと、 前記第1トランスファゲートの出力及び前記第2トラン
スファの出力に接続された第5ノード、とを備えた汎用
ロジックモジュール。 - 【請求項17】 前記第1ノードを論理「0」に接続
し、前記第6ノードを無接続にすることにより、前記第
3ノード及び前記第4ノードを入力とし、前記第5ノー
ドを出力とするNAND回路が形成された請求項16に
記載の汎用ロジックモジュール。 - 【請求項18】 前記第3ノードを論理「1」に接続
し、前記第6ノードを無接続にすることにより、前記第
1ノード及び前記第4ノードを入力とし、前記第5ノー
ドを出力とするNOR回路が形成された請求項16に記
載の汎用ロジックモジュール。 - 【請求項19】 前記第1ノードを前記第6ノードに接
続することにより、前記第3ノード及び前記第4ノード
を入力とし、前記第5ノードを出力とするEXNOR回
路が形成された請求項16に記載の汎用ロジックモジュ
ール。 - 【請求項20】 前記第1ノードを前記第6ノードに接
続することにより、前記第3ノード及び前記第4ノード
を入力とし、前記第5ノードを出力とするEXOR回路
が形成された請求項16に記載の汎用ロジックモジュー
ル。 - 【請求項21】(A)請求項16に記載の汎用ロジック
モジュールから成る第1汎用ロジックモジュールと、
(B)第7ノードに入力が接続され、第8ノードに出力
が接続された第4インバータを備えた第2汎用ロジック
モジュールと、(C)第11ノードに入力が接続された
第5インバータと、 第9ノードに入力が接続され、前記第11ノードに第1
制御入力が接続され、前記第5インバータの出力に第2
制御入力が接続された第3トランスファゲートと、 第10ノードに入力が接続され、前記第5インバータの
出力に第1制御入力が接続され、前記第11ノードに第
2制御入力が接続された第4トランスファゲートと、 前記第3トランスファゲートの出力及び前記第4トラン
スファの出力に入力が接続された第6インバータと、 該第6インバータの出力に接続された第12ノード、と
を備えた第3汎用ロジックモジュール、とを含むセル。 - 【請求項22】 前記第1汎用ロジックモジュールは、
前記第1ノードを論理「0」に接続し、前記第6ノード
を無接続にすることにより、前記第3ノード及び前記第
4ノードを入力とし、前記第5ノードを出力とするNA
ND回路に形成されている請求項21に記載のセル。 - 【請求項23】 前記第1汎用ロジックモジュールは、
前記第3ノードを論理「1」に接続し、前記第6ノード
を無接続にすることにより、前記第1ノード及び前記第
4ノードを入力とし、前記第5ノードを出力とするNO
R回路に形成されている請求項21に記載のセル。 - 【請求項24】 前記第1汎用ロジックモジュールは、
前記第1ノードを前記第6ノードに接続することによ
り、前記第3ノード及び前記第4ノードを入力とし、前
記第5ノードを出力とするEXNOR回路に形成されて
いる請求項21に記載のセル。 - 【請求項25】 前記第1汎用ロジックモジュールは、
前記第1ノードを前記第6ノードに接続することによ
り、前記第3ノード及び前記第4ノードを入力とし、前
記第5ノードを出力とするEXOR回路に形成されてい
る請求項21に記載のセル。 - 【請求項26】 前記第1汎用ロジックモジュールと、 前記第2汎用ロジックモジュールの中の1つである第1
モジュールと、 前記第2汎用ロジックモジュールの中の他の1つである
第2モジュール、とを備え、 前記第1汎用ロジックモジュールの前記第6ノードを無
接続にし、前記第1ノードを前記第1モジュールの前記
第8ノードに接続し、前記第5ノードを前記第1モジュ
ールの前記第7ノード及び前記第2モジュールの前記第
7ノードに接続することにより、 前記第1汎用ロジックモジュールの前記第3ノードをデ
ータ入力とし、前記第4ノードをイネーブル入力とし、
前記第2モジュールの前記第8ノードを出力とするラッ
チが形成されている請求項21に記載のセル。 - 【請求項27】 前記第1汎用ロジックモジュール、前
記第2汎用ロジックモジュール及び前記第3汎用ロジッ
クモジュールが2:2:1の比率で収容されている請求
項21乃至26の何れか1項に記載のセル。
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