JP2011188115A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

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宏 茂原
Naoe Terasawa
直栄 寺澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit that includes a monitoring circuit which prevents the occurrence of a common cause failure causing a loss of a monitoring function in the monitoring circuit which monitors the operation of a circuit to be monitored so as to output an alarm signal when there is a possibility that a failure occurs in the circuit to be monitored. <P>SOLUTION: The semiconductor integrated circuit has a circuit to be monitored in which at least one or more flip-flop circuits are present in a processing path and a monitoring circuit that includes a simulation circuit which has flip-flop circuits corresponding to the flip-flop circuits of the circuit to be monitored in a processing path so as to simulate an operation of the circuit to be monitored, and a comparator circuit which compares an output of the circuit to be monitored with an output of the simulation circuit so as to output an alarm signal on the basis of the comparison result. The flip-flop circuits corresponding to each other in the circuit to be monitored and the simulation circuit are operated at the same timing and controlled so as to output signals which are mutually inverted in logic to a corresponding succeeding circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit.

半導体集積回路は、一般に、或る機能を実現する回路(機能ブロック)の異常動作を検出する監視回路が組み込まれている。この監視回路は、監視対象回路(被監視回路)の動作を模擬する模擬回路と、被監視回路の動作と模擬回路の動作とを比較して故障有無の判定結果を出力する比較回路とを備えている。   In general, a semiconductor integrated circuit incorporates a monitoring circuit that detects an abnormal operation of a circuit (functional block) that realizes a certain function. The monitoring circuit includes a simulation circuit that simulates the operation of the monitored circuit (monitored circuit), and a comparison circuit that compares the operation of the monitored circuit with the operation of the simulation circuit and outputs a determination result of the presence or absence of a failure. ing.

ところで、近年、機能安全(Functional Safety)を規定する国際規格IEC61508が制定され、それに伴い、種々の提案がなされている(例えば、特許文献1,2等)。しかし、国際規格IEC61508では、「監視回路と被監視回路とが同時に故障を引き起こして監視機能の喪失を招来する共通原因故障に対して十分な検出能力を持つこと」を要求しているが、この要求に応えるには、不十分な提案になっている。なお、共通原因故障の端的な例としては、模擬回路を被監視回路のコピーで構成した場合のように、模擬回路で生じた故障動作と被監視回路で生じた故障動作とが同じになる場合を挙げることができる。   Incidentally, in recent years, an international standard IEC61508 that defines functional safety has been established, and various proposals have been made accordingly (for example, Patent Documents 1 and 2). However, the international standard IEC61508 requires that “the monitoring circuit and the monitored circuit have sufficient detection capability for common cause failures that cause the failure of the monitoring function at the same time”. Insufficient proposals to meet demand. As a straightforward example of a common cause failure, the failure operation that occurs in the simulated circuit and the failure operation that occurs in the monitored circuit are the same as when the simulation circuit is configured with a copy of the monitored circuit. Can be mentioned.

国際規格IEC61508では、被監視回路を危険な状態に陥れるランダム・ハードウェア故障の確率λに対し、共通原因故障を評価するためにβ−ファクタを導入し、危険な共通原因故障の確率をλβと定義し(IEC61508-6:2000 Annex-D, Sec.D5)、β−ファクタ値を決定するための複数のチェック項目が記載されている(IEC61508-6:2000 Annex-D, Sec.D6,Table D.1)。 According to the international standard IEC61508, a β-factor is introduced to evaluate a common cause failure with respect to a probability λ D of a random hardware failure that puts a monitored circuit in a dangerous state, and the probability of a dangerous common cause failure is expressed as λ It is defined as D β (IEC61508-6: 2000 Annex-D, Sec. D5), and a plurality of check items for determining β-factor values are described (IEC61508-6: 2000 Annex-D, Sec. D5). D6, Table D.1).

各チェック項目は、共通原因故障の発生を避けるために必要な対策がどの程度採用されているかを各種の観点から評価するもので、評価結果は、対策の程度に応じた点数で示される。高い評価を受けた場合は高い点数が得られ、低い評価を受けた場合は低い点数となる。そして、該規格のTable D.4に、点数の総和に応じたβ−ファクタ値が定義され、総和点数が高いほどβ−ファクタ値は小さい値となり、危険な共通原因故障の確率λβを引き下げることがきる仕組みになっている。 Each check item evaluates the degree of measures necessary to avoid the occurrence of a common cause failure from various viewpoints, and the evaluation result is indicated by a score corresponding to the degree of the measure. A high score is obtained for a high evaluation, and a low score for a low evaluation. In Table D.4 of the standard, β-factor values corresponding to the sum of the points are defined. The higher the sum, the smaller the β-factor value, and the probability of dangerous common cause failure λ D β It is a mechanism that can be lowered.

要するに、国際規格IEC61508が要求している「監視回路と被監視回路とが同時に故障を引き起こして監視機能の喪失を招来する共通原因故障に対して十分な検出能力を持つこと」に応えるには、監視回路を、β−ファクタ値を小さくでき、危険な共通原因故障の確率λβを下げることができるように構成する必要がある。 In short, in order to meet the requirement of the international standard IEC61508 “the monitoring circuit and the monitored circuit have sufficient detection capability for the common cause failure that causes the failure of the monitoring function at the same time,” It is necessary to configure the monitoring circuit so that the β-factor value can be reduced and the probability of dangerous common cause failure λ D β can be lowered.

特開2008−258775号公報JP 2008-258775 A 特開2003−248595号公報JP 2003-248595 A

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、被監視回路の動作を監視し故障している可能性がある場合にアラーム信号を出力する構成とする場合に、監視機能の喪失を招来する共通原因故障が発生しにくい監視回路を備えた半導体集積回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and causes a loss of the monitoring function when the operation of the monitored circuit is monitored and the alarm signal is output when there is a possibility of failure. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit including a monitoring circuit in which common cause failures are unlikely to occur.

本願発明の一態様によれば、処理経路に少なくとも1つ以上のフリップフロップ回路が存在する被監視回路と、処理経路に前記被監視回路のフリップフロップ回路に対応するフリップフロップ回路を有し、前記被監視回路の動作を模擬する模擬回路、および前記被監視回路の出力と前記模擬回路の出力とを比較し、比較結果に基づきアラーム信号を出力する比較回路を有する監視回路とを備え、前記被監視回路および前記模擬回路において互いに対応する前記各フリップフロップ回路は、同一のタイミングで動作するとともに、互いに論理を反転した信号をそれぞれ対応する後続回路へ出力するように制御されることを特徴とする半導体集積回路が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a monitored circuit in which at least one flip-flop circuit is present in the processing path, and a flip-flop circuit corresponding to the flip-flop circuit of the monitored circuit in the processing path, A simulation circuit for simulating the operation of the monitored circuit, and a monitoring circuit having a comparison circuit for comparing the output of the monitored circuit with the output of the simulation circuit and outputting an alarm signal based on the comparison result. Each of the flip-flop circuits corresponding to each other in the monitoring circuit and the simulation circuit is controlled to operate at the same timing and to output signals whose logics are inverted to the corresponding subsequent circuits. A semiconductor integrated circuit is provided.

本発明によれば、被監視回路の動作を監視し故障している可能性がある場合にアラーム信号を出力する構成とする場合に、監視機能の喪失を招来する共通原因故障が発生しにくい監視回路を備えた半導体集積回路を実現できるという効果を奏する。   According to the present invention, when the operation of the monitored circuit is monitored and there is a possibility of failure, when the alarm signal is output, the common cause failure that causes the loss of the monitoring function is unlikely to occur. The semiconductor integrated circuit having the circuit can be realized.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体集積回路に組み込まれる監視回路の構成および被監視回路との関係を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a monitoring circuit incorporated in the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention and the relationship with the monitored circuit. 図2は、図1に示す被監視回路と模擬回路とにおいて対応する2つのフリップフロップ回路の制御方法(その1)を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a control method (part 1) of two flip-flop circuits corresponding to the monitored circuit and the simulation circuit shown in FIG. 図3は、図1に示す被監視回路と模擬回路とにおいて対応する2つのフリップフロップ回路の制御方法(その2)を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a control method (part 2) for two flip-flop circuits corresponding to the monitored circuit and the simulation circuit shown in FIG. 図4は、図1に示す被監視回路と模擬回路とにおいて対応する2つのフリップフロップ回路の制御方法(その3)を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a control method (No. 3) of two flip-flop circuits corresponding to the monitored circuit and the simulation circuit shown in FIG. 図5は、図1に示す被監視回路と模擬回路とにおいて対応する2つのフリップフロップ回路の制御方法(その4)を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a control method (part 4) of two flip-flop circuits corresponding to the monitored circuit and the simulation circuit shown in FIG. 図6は、図1に示す被監視回路と模擬回路とにおいて対応する2つのフリップフロップ回路の制御方法(その5)を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a control method (No. 5) of two flip-flop circuits corresponding to the monitored circuit and the simulation circuit shown in FIG. 図7は、図1に示す被監視回路と模擬回路とにおいて対応する2つのフリップフロップ回路の制御方法(その6)を説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a control method (No. 6) of two flip-flop circuits corresponding to the monitored circuit and the simulation circuit shown in FIG. 図8は、図1に示す被監視回路と模擬回路とにおいて対応する2つのフリップフロップ回路へのデータ供給経路に対応して存在する2つのセレクタの制御方法(その1)を説明する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a control method (No. 1) of two selectors existing corresponding to the data supply paths to the two flip-flop circuits corresponding to the monitored circuit and the simulation circuit shown in FIG. . 図9は、図1に示す被監視回路と模擬回路とにおいて対応する2つのフリップフロップ回路へのデータ供給経路に対応して存在する2つのセレクタの制御方法(その2)を説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a control method (No. 2) of two selectors existing corresponding to the data supply paths to the two corresponding flip-flop circuits in the monitored circuit and the simulation circuit shown in FIG. . 図10は、図1に示す被監視回路と模擬回路とにおいてクロック信号や制御信号の供給経路をブランチ・ツリー構造にする場合の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which the supply path of the clock signal and the control signal has a branch tree structure in the monitored circuit and the simulation circuit illustrated in FIG. 図11は、本発明の第2の実施の形態として、図1に示す被監視回路および監視回路の具体的な構成例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the monitored circuit and the monitoring circuit shown in FIG. 1 as the second embodiment of the present invention. 図12は、図11に示す被監視回路および監視回路の模擬回路が2ビットカウンタである場合の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 12 is a timing chart for explaining the operation when the monitored circuit and the simulation circuit of the monitoring circuit shown in FIG. 11 are 2-bit counters. 図13は、図11に示す被監視回路(32ビットアップカウンタ)の基本構成例を示す回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing a basic configuration example of the monitored circuit (32-bit up counter) shown in FIG. 図14は、図13に示す半加算器の真理値表を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a truth table of the half adder shown in FIG. 図15は、図11に示す模擬回路(32ビットダウンカウンタ)の基本構成例(その1)を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a basic configuration example (No. 1) of the simulation circuit (32-bit down counter) shown in FIG. 図16は、図15に示す半減算器の真理値表を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a truth table of the half subtracter shown in FIG. 図17は、図11に示す模擬回路(32ビットダウンカウンタ)の基本構成例(その2)を示す回路図である。FIG. 17 is a circuit diagram showing a basic configuration example (No. 2) of the simulation circuit (32-bit down counter) shown in FIG. 図18は、図17に示す負論理半加算器の真理値表を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a truth table of the negative logic half adder shown in FIG. 図19は、図11に示す一致検出回路の構成例を示す回路図である。FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration example of the coincidence detection circuit shown in FIG.

以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る半導体集積回路を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体集積回路に組み込まれる監視回路の構成および被監視回路との関係を示すブロック図である。図2〜図7は、図1に示す被監視回路と模擬回路とにおいて対応する2つのフリップフロップ回路の制御方法を説明する図である。図8と図9は、図1に示す被監視回路と模擬回路とにおいて対応する2つのフリップフロップ回路へのデータ供給経路に対応して存在する2つのセレクタの制御方法を説明する図である。図10は、図1に示す被監視回路と模擬回路とにおいてクロック信号や制御信号の供給経路をブランチ・ツリー構造にする場合の例を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a monitoring circuit incorporated in the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention and the relationship with the monitored circuit. 2 to 7 are diagrams for explaining a control method of two flip-flop circuits corresponding to the monitored circuit and the simulation circuit shown in FIG. FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams for explaining a control method of two selectors existing corresponding to the data supply paths to the two flip-flop circuits corresponding to the monitored circuit and the simulation circuit shown in FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which the supply path of the clock signal and the control signal has a branch tree structure in the monitored circuit and the simulation circuit illustrated in FIG.

図1の被監視回路1は、図示しない半導体集積回路において或る機能を実現する回路(機能ブロック)である。監視回路2は、模擬回路3と比較回路4とを備えている。模擬回路3は、被監視回路1に入力されるデータ信号と同一のデータ信号に基づき被監視回路1の動作を模擬する回路である。比較回路4は、被監視回路1と模擬回路3の各動作を比較し、その結果が故障している可能性を示すときにアラーム信号を出力する。なお、図1では、被監視回路1の出力データ信号は、後段の処理系へ出力されるとしてあるが、それに代えて、模擬回路3の出力データ信号を後段の処理系が用いる形態を取ることもできる。   A monitored circuit 1 in FIG. 1 is a circuit (functional block) for realizing a certain function in a semiconductor integrated circuit (not shown). The monitoring circuit 2 includes a simulation circuit 3 and a comparison circuit 4. The simulation circuit 3 is a circuit that simulates the operation of the monitored circuit 1 based on the same data signal as the data signal input to the monitored circuit 1. The comparison circuit 4 compares the operations of the monitored circuit 1 and the simulation circuit 3 and outputs an alarm signal when the result indicates the possibility of failure. In FIG. 1, the output data signal of the monitored circuit 1 is output to the subsequent processing system. Instead, the output data signal of the simulation circuit 3 is used by the subsequent processing system. You can also.

但し、本実施の形態では、模擬回路3は、被監視回路1のコピーではなく、被監視回路1の対応する処理経路に存在するフリップフロップ回路に対応するフリップフロップ回路を有し、被監視回路1の対応する処理経路を構成する組み合わせ論理回路とは異なる組み合わせ論理回路となるように構成される。   However, in this embodiment, the simulation circuit 3 is not a copy of the monitored circuit 1 but has a flip-flop circuit corresponding to a flip-flop circuit existing in a corresponding processing path of the monitored circuit 1, and the monitored circuit The combinational logic circuit is different from the combinational logic circuit constituting one corresponding processing path.

そして、被監視回路1と模擬回路3とにおいて、対応する2つのフリップフロップ回路は、共通のクロック供給線5から供給される同一のクロック信号により、同一のタイミングで動作するようになっている。一方、対応する2つのフリップフロップ回路は、図1(a)に示すように、共通の制御信号線6から、セット信号やリセット信号が供給される場合と、図1(b)に示すように、互いに異なる制御信号線7,8から、セット信号やリセット信号が供給される場合とがある。   In the monitored circuit 1 and the simulation circuit 3, the corresponding two flip-flop circuits operate at the same timing by the same clock signal supplied from the common clock supply line 5. On the other hand, two corresponding flip-flop circuits are supplied with a set signal and a reset signal from a common control signal line 6 as shown in FIG. 1A, and as shown in FIG. In some cases, a set signal or a reset signal is supplied from different control signal lines 7 and 8.

ここで、本発明の理解を容易にするため、機能安全を規定する国際規格IEC61508における本発明に関わる部分について説明する。前記したEC61508-6:2000 Annex-D, Sec.D6,Table D.1に記載されているβ−ファクタ値を決定するための複数のチェック項目では、(1)分離性/隔離性と、(2)多様性/冗長性とについてチェックされる。   Here, in order to facilitate understanding of the present invention, a part related to the present invention in the international standard IEC61508 defining functional safety will be described. In the plurality of check items for determining the β-factor value described in EC61508-6: 2000 Annex-D, Sec. D6, Table D.1 described above, (1) separability / separation property and ( 2) Checked for diversity / redundancy.

(1)分離性/隔離性では、監視回路と被監視回路とにおける全ての信号配線は分離、隔離されているか否かがチェックされる。
(2)多様性/冗長性では、(a)監視回路と被監視回路は、異なった電気的技術を用いているか、例えば、一方がハードワイヤード回路による構成であり、他方がプログラマブル電子回路による構成であるか、(b)監視回路と被監視回路は、全くコミュニケーションのない技術者が設計し、異なった検証手段で異なった検証者が異なった時期に行っているか、(c)監視回路は、同じ技術の診断回路を用いる低い多様性を持つものか、あるいは、異なる技術の診断回路を用いる中程度の多様性を持つものか、などがチェックされる。なお、「異なった設計者、異なった検証時期」を要求するのは、同じ設計になる可能性や、同じ検証ミスを犯す可能性といった共通原因故障の可能性を排除するためである。
(1) In the separation / isolation, it is checked whether or not all signal wirings in the monitoring circuit and the monitored circuit are separated and isolated.
(2) In diversity / redundancy, (a) the monitoring circuit and the monitored circuit use different electrical technologies, for example, one is a configuration with a hard-wired circuit and the other is a configuration with a programmable electronic circuit (B) The monitoring circuit and the monitored circuit are designed by an engineer who has no communication at all, and different verifiers are performing at different times using different verification means, or (c) the monitoring circuit is Whether it has low diversity using the same technology diagnostic circuit or moderate diversity using different technology diagnostic circuits is checked. The reason why “different designers and different verification times” are required is to eliminate the possibility of common cause failures such as the possibility of the same design and the possibility of making the same verification error.

そこで、本実施の形態では、(1)分離性/隔離性と(2)多様性/冗長性とを充足できるようにするため、被監視回路1と模擬回路3とにおいて対応する2つのフリップフロップ回路を例えば図2〜図7に示すように制御し、データ供給経路に対応して存在する2つのセレクタを例えば図8、図9に示すように制御し、供給するクロック信号や制御信号(リセット信号、セット信号)の供給ラインを例えば図10に示すようにブランチ・ツリー構造とする。   Therefore, in the present embodiment, in order to satisfy (1) separability / isolation and (2) diversity / redundancy, two flip-flops corresponding to the monitored circuit 1 and the simulation circuit 3 are satisfied. The circuit is controlled, for example, as shown in FIGS. 2 to 7, and the two selectors existing corresponding to the data supply paths are controlled, for example, as shown in FIGS. (Supply signal, set signal) supply line has a branch tree structure as shown in FIG.

まず、図2〜図7を参照して対応する2つのフリップフロップ回路の制御方法について説明する。図2、図3は、入出力のインターフェース部でも使用する制御態様を示し、図4〜図7は、入出力のインターフェース部を除いた内部回路での制御態様を示している。2つのフリップフロップ回路10(a,b)、〜、15(a、b)は、それぞれ同一のクロック信号CLKにより同一のタイミングで動作する。各2つのフリップフロップ回路における、a,bの表記は、一方が被監視回路1側に配置され、他方が模擬回路3側に配置されているものを示している。   First, a method for controlling two corresponding flip-flop circuits will be described with reference to FIGS. FIGS. 2 and 3 show control modes that are also used in the input / output interface unit, and FIGS. 4 to 7 show control modes in the internal circuit excluding the input / output interface unit. The two flip-flop circuits 10 (a, b) to 15 (a, b) operate at the same timing by the same clock signal CLK. The notations a and b in each of the two flip-flop circuits indicate that one is arranged on the monitored circuit 1 side and the other is arranged on the simulated circuit 3 side.

図2のフリップフロップ回路10a,10bは、リセット端子R付きである。この場合、それぞれのデータ入力端子Dに対応する前段回路から同一のデータ信号DIが入力されるようにする。そして、フリップフロップ回路10a,10bの出力を受ける後続回路は、フリップフロップ回路10a,10bの各リセット端子Rに、同一のリセット信号R_nを入力して同時に正相出力端子Qをビット“0”にリセットした後の互いに反転関係にある出力データ信号を取り込むようにする。   The flip-flop circuits 10a and 10b in FIG. In this case, the same data signal DI is input from the preceding circuit corresponding to each data input terminal D. A subsequent circuit that receives the outputs of the flip-flop circuits 10a and 10b inputs the same reset signal R_n to each reset terminal R of the flip-flop circuits 10a and 10b and simultaneously sets the positive-phase output terminal Q to the bit “0”. After the reset, the output data signals in an inverted relationship with each other are captured.

図2に示す例では、フリップフロップ回路10aの出力を受ける後続回路はフリップフロップ回路10aの正相出力端子Qから出力されるデータ信号DOを使用し、フリップフロップ回路10bの出力を受ける後続回路はフリップフロップ回路10bの逆相出力端子Qnから出力されるデータ信号DO_nを使用する。これにより、対応する2つの後続回路は、互いに論理を反転した関係にあるデータ信号を用いて処理動作を行うことになる。すなわち、対応する2つの後続回路は、互いに異なる組み合わせ論理回路になる。   In the example shown in FIG. 2, the subsequent circuit that receives the output of the flip-flop circuit 10a uses the data signal DO output from the positive phase output terminal Q of the flip-flop circuit 10a, and the subsequent circuit that receives the output of the flip-flop circuit 10b is The data signal DO_n output from the reverse phase output terminal Qn of the flip-flop circuit 10b is used. As a result, the corresponding two subsequent circuits perform the processing operation using the data signals that are in a relationship in which the logic is inverted. That is, two corresponding subsequent circuits are different combinational logic circuits.

図3のフリップフロップ回路11a,11bは、セット端子S付きである。この場合、それぞれのデータ入力端子Dに、対応する前段回路から同一のデータ信号DIが入力されるようにする。そして、フリップフロップ回路11a,11bの出力を受ける後続回路は、フリップフロップ回路11a,11bのセット端子Sに、同一のセット信号S_nを入力して同時に正相出力端子Qをビット“1”セットした後の互いに反転関係にある出力データ信号を取り込むようにする。   The flip-flop circuits 11a and 11b in FIG. In this case, the same data signal DI is inputted to each data input terminal D from the corresponding preceding circuit. The subsequent circuit receiving the outputs of the flip-flop circuits 11a and 11b inputs the same set signal S_n to the set terminals S of the flip-flop circuits 11a and 11b and simultaneously sets the positive phase output terminal Q to the bit “1”. The subsequent output data signals in an inverted relationship are taken in.

図3に示す例では、フリップフロップ回路11aの出力を受ける後続回路はフリップフロップ回路11aの正相出力端子Qから出力されるデータ信号DOを使用し、フリップフロップ回路11bの出力を受ける後続回路はフリップフロップ回路11bの逆相出力端子Qnから出力されるデータ信号DO_nを使用する。これにより、対応する2つの後続回路は、互いに論理を反転した関係にあるデータ信号を用いて処理動作を行うことになる。すなわち、対応する2つの後続回路は、互いに異なる組み合わせ論理回路になる。   In the example shown in FIG. 3, the subsequent circuit that receives the output of the flip-flop circuit 11a uses the data signal DO output from the positive phase output terminal Q of the flip-flop circuit 11a, and the subsequent circuit that receives the output of the flip-flop circuit 11b The data signal DO_n output from the reverse phase output terminal Qn of the flip-flop circuit 11b is used. As a result, the corresponding two subsequent circuits perform the processing operation using the data signals that are in a relationship in which the logic is inverted. That is, two corresponding subsequent circuits are different combinational logic circuits.

図4のフリップフロップ回路12aはリセット端子R付きで、フリップフロップ回路12bはセット端子S付きである。この場合、フリップフロップ回路12a,12bそれぞれのデータ入力端子Dに、対応する前段回路から互いに論理を反転した関係にあるデータ信号DIが入力されるようにする。そして、フリップフロップ回路12aの出力を受ける後続回路は、リセット端子Rにリセット信号R_nを入力した後の正相出力端子Qから出力されるデータ信号DOを使用する。また、フリップフロップ回路12bの出力を受ける後続回路は、セット端子Sにリセット信号R_nを入力した後のフリップフロップ回路12bの正相出力端子Qから出力されるデータ信号DOを使用する。   The flip-flop circuit 12a in FIG. 4 has a reset terminal R, and the flip-flop circuit 12b has a set terminal S. In this case, the data signal DI having a relationship in which the logic is inverted from the corresponding preceding circuit is input to the data input terminal D of each of the flip-flop circuits 12a and 12b. A subsequent circuit that receives the output of the flip-flop circuit 12a uses the data signal DO output from the positive phase output terminal Q after the reset signal R_n is input to the reset terminal R. The subsequent circuit that receives the output of the flip-flop circuit 12b uses the data signal DO output from the positive-phase output terminal Q of the flip-flop circuit 12b after the reset signal R_n is input to the set terminal S.

これにより、対応する2つの後続回路は、互いに論理を反転した関係にあるデータ信号DOを用いて処理動作を行うことになる。すなわち、対応する2つの後続回路は、互いに異なる組み合わせ論理回路になる。   As a result, the corresponding two subsequent circuits perform the processing operation using the data signal DO that is in a logic-inverted relationship. That is, two corresponding subsequent circuits are different combinational logic circuits.

図5のフリップフロップ回路13aはセット端子S付きで、フリップフロップ回路13bはリセット端子R付きである。この場合、それぞれのデータ入力端子Dに、対応する前段回路から互いに論理を反転した関係にあるデータ信号DIが入力されるようにする。そして、フリップフロップ回路13aの出力を受ける後続回路は、セット端子Sにセット信号S_nを入力した後の正相出力端子Qから出力されるデータ信号DOを使用する。また、フリップフロップ回路13bの出力を受ける後続回路は、リセット端子Rにセット信号S_nを入力した後の正相出力端子Qから出力されるデータ信号DOを使用する。   The flip-flop circuit 13a of FIG. 5 has a set terminal S, and the flip-flop circuit 13b has a reset terminal R. In this case, each data input terminal D is supplied with a data signal DI having a logic-inverted relationship from the corresponding preceding circuit. A subsequent circuit that receives the output of the flip-flop circuit 13a uses the data signal DO output from the positive phase output terminal Q after the set signal S_n is input to the set terminal S. Further, the subsequent circuit receiving the output of the flip-flop circuit 13b uses the data signal DO output from the positive phase output terminal Q after the set signal S_n is input to the reset terminal R.

これにより、対応する2つの後続回路は、互いに論理を反転した関係にあるデータ信号DOを用いて処理動作を行うことになる。すなわち、対応する2つの後続回路は、互いに異なる組み合わせ論理回路になる。   As a result, the corresponding two subsequent circuits perform the processing operation using the data signal DO that is in a logic-inverted relationship. That is, two corresponding subsequent circuits are different combinational logic circuits.

図6のフリップフロップ回路14aはリセット端子R付きで、フリップフロップ回路14bはセット端子S付きである。この場合、それぞれのデータ入力端子Dに、対応する前段回路から互いに論理を反転した関係にあるデータ信号DIが入力されるようにする。そして、フリップフロップ回路14aの出力を受ける後続回路は、リセット端子Rにリセット信号R_nを入力した後の逆相出力端子Qnから出力されるデータ信号DO_nを使用する。また、フリップフロップ回路14bの出力を受ける後続回路は、セット端子Sにリセット信号R_nを入力した後の逆相出力端子Qnから出力されるデータ信号DO_nを使用する。   The flip-flop circuit 14a in FIG. 6 has a reset terminal R, and the flip-flop circuit 14b has a set terminal S. In this case, each data input terminal D is supplied with a data signal DI having a logic-inverted relationship from the corresponding preceding circuit. A subsequent circuit that receives the output of the flip-flop circuit 14a uses the data signal DO_n output from the reverse phase output terminal Qn after the reset signal R_n is input to the reset terminal R. The subsequent circuit that receives the output of the flip-flop circuit 14b uses the data signal DO_n output from the reverse phase output terminal Qn after the reset signal R_n is input to the set terminal S.

これにより、対応する2つの後続回路は、互いに論理を反転した関係にあるデータ信号DOを用いて処理動作を行うことになる。すなわち、対応する2つの後続回路は、互いに異なる組み合わせ論理回路になる。   As a result, the corresponding two subsequent circuits perform the processing operation using the data signal DO that is in a logic-inverted relationship. That is, two corresponding subsequent circuits are different combinational logic circuits.

図7のフリップフロップ回路15aはセット端子S付きで、フリップフロップ回路15bはリセット端子R付きである。この場合、それぞれのデータ入力端子Dに、対応する前段回路から互いに論理を反転した関係にあるデータ信号DIが入力されるようにする。そして、フリップフロップ回路15aの出力を受ける後続回路は、セット端子Sにセット信号S_nを入力した後の逆相出力端子Qnから出力されるデータ信号DO_nを使用する。また、フリップフロップ回路15bの出力を受ける続回路は、逆相出力端子Qnから出力されるデータ信号DO_nを使用する。   The flip-flop circuit 15a in FIG. 7 has a set terminal S, and the flip-flop circuit 15b has a reset terminal R. In this case, each data input terminal D is supplied with a data signal DI having a logic-inverted relationship from the corresponding preceding circuit. A subsequent circuit that receives the output of the flip-flop circuit 15a uses the data signal DO_n output from the negative phase output terminal Qn after the set signal S_n is input to the set terminal S. Further, the connection circuit that receives the output of the flip-flop circuit 15b uses the data signal DO_n output from the negative phase output terminal Qn.

これにより、対応する2つの後続回路は、互いに論理を反転した関係にあるデータ信号DOを用いて処理動作を行うことになる。すなわち、対応する2つの後続回路は、互いに異なる組み合わせ論理回路になる。   As a result, the corresponding two subsequent circuits perform the processing operation using the data signal DO that is in a logic-inverted relationship. That is, two corresponding subsequent circuits are different combinational logic circuits.

次に、図8と図9では、被監視回路と模擬回路とにおいて対応する2つのフリップフロップ回路へのデータ供給経路に対応して存在する2つのセレクタが、1ビットの制御入力により2入力のいずれか一方を選択出力するタイプである場合が示されている。   Next, in FIG. 8 and FIG. 9, two selectors that exist corresponding to the data supply paths to the two corresponding flip-flop circuits in the monitored circuit and the simulation circuit have two inputs by one-bit control input. A case in which either one is selected and output is shown.

図8と図9のセレクタ18a,18b,19a,19bは、それぞれ、制御ポートdに入力される1ビットの選択信号SELが、ビット“0”である場合は入力ポートaと出力ポートcとを接続し、ビット“1”である場合は入力ポートbと出力ポートcとを接続する。   The selectors 18a, 18b, 19a, and 19b of FIGS. 8 and 9 respectively select the input port a and the output port c when the 1-bit selection signal SEL input to the control port d is bit “0”. When the bit is “1”, the input port b and the output port c are connected.

図8に示すように、被監視回路と模擬回路とにおいて、セレクタ18a,18bが、2つのデータ信号のいずれか一方を1ビットの選択信号SELにより選択する場合、セレクタ18a,18bの各制御ポートdに選択信号SELを直接印加する。そして、セレクタ18aの2入力ポートa,bには、入力データDataA,Bをこの順に接続し、セレクタ18bの2入力ポートa,bには、逆順に入力データDataB,Aと接続する。   As shown in FIG. 8, in the monitored circuit and the simulated circuit, when the selectors 18a and 18b select one of the two data signals by the 1-bit selection signal SEL, the control ports of the selectors 18a and 18b A selection signal SEL is directly applied to d. The input data DataA and B are connected to the two input ports a and b of the selector 18a in this order, and the input data DataB and A are connected to the two input ports a and b of the selector 18b in reverse order.

これによって、同一内容の選択信号SELにより対応するセレクタ18a,18bから互いに異なるデータ信号が出力されるので、2つの後続回路は、互いに異なるデータ信号を処理することになる。換言すれば、対応する2つの後続回路は、互いに異なる組み合わせ論理回路になる。   As a result, different data signals are output from the corresponding selectors 18a and 18b in response to the selection signal SEL having the same contents, so that the two subsequent circuits process different data signals. In other words, two corresponding subsequent circuits are different combinational logic circuits.

また、図9に示すように、被監視回路と模擬回路とにおける対応するセレクタ19a,19bにおいて、1ビットの選択信号により選択される2入力ポートa,bに接続される入力データは、共に、DataA,Bの順序とし、セレクタ19aの制御ポートdには、選択信号SELを直接印加し、セレクタ19bの制御ポートdには、選択信号SELをインバータ回路20により論理を反転して印加する。   Further, as shown in FIG. 9, in the corresponding selectors 19a and 19b in the monitored circuit and the simulation circuit, the input data connected to the two input ports a and b selected by the 1-bit selection signal are both The selection signal SEL is directly applied to the control port d of the selector 19a in the order of Data A and B, and the selection signal SEL is applied to the control port d of the selector 19b with the logic inverted by the inverter circuit 20.

これによって、互いに論理を反転した選択信号SELにより対応するセレクタ19a,19bから、互いに異なるデータ信号が出力されるので、2つの後続回路では、互いに異なるデータ信号を処理することになる。換言すれば、対応する2つの後続回路は、互いに異なる組み合わせ論理回路になる。   As a result, different data signals are output from the corresponding selectors 19a and 19b in response to the selection signal SEL whose logic is inverted, so that the two subsequent circuits process different data signals. In other words, two corresponding subsequent circuits are different combinational logic circuits.

次に、図10は、(a)クロック信号供給経路のブランチ・ツリー構造例と、(b)リセット信号供給経路のブランチ・ツリー構造例である。セット信号供給経路のブランチ・ツリー構造例は示してないが、同様の形態である。   Next, FIG. 10A shows an example of a branch tree structure of a clock signal supply path, and FIG. 10B shows an example of a branch tree structure of a reset signal supply path. Although an example of a branch tree structure of the set signal supply path is not shown, it has the same form.

図10(a)において、クロック生成回路24が出力するクロック信号CLKを被監視回路1と監視回路2とに供給する場合、クロック信号CLKを受けるルートバッファ26の出力端子の近傍位置から2分岐し、バッファ27を介して被監視回路1に接続されるブランチ・クロック・ツリー28と、バッファ29,30を介して監視回路2に接続されるブランチ・クロック・ツリー31とを形成する。なお、タイミング調整を考慮して、ブランチ・クロック・ツリー31では2つのバッファ29,30を設けてある。   In FIG. 10A, when the clock signal CLK output from the clock generation circuit 24 is supplied to the monitored circuit 1 and the monitoring circuit 2, two branches are made from the vicinity of the output terminal of the route buffer 26 that receives the clock signal CLK. A branch clock tree 28 connected to the monitored circuit 1 via the buffer 27 and a branch clock tree 31 connected to the monitoring circuit 2 via the buffers 29 and 30 are formed. In consideration of timing adjustment, the branch clock tree 31 is provided with two buffers 29 and 30.

また、図10(b)において、リセット信号生成回路34が出力するリセット信号Reset_nを被監視回路1と監視回路2とに供給する場合、リセット信号Reset_nを受けるルートバッファ36の出力端子の近傍位置から2分岐し、バッファ37を介して被監視回路1に接続されるブランチ・リセット信号・ツリー38と、バッファ39,40を介して監視回路2に接続されるブランチ・リセット信号・ツリー41とを形成する。なお、タイミング調整を考慮して、ブランチ・リセット信号・ツリー41では2つのバッファ29,30を設けてある。   Further, in FIG. 10B, when the reset signal Reset_n output from the reset signal generation circuit 34 is supplied to the monitored circuit 1 and the monitoring circuit 2, from a position near the output terminal of the route buffer 36 that receives the reset signal Reset_n. A branch / reset signal / tree 38 connected to the monitored circuit 1 via the buffer 37 and a branch / reset signal / tree 41 connected to the monitoring circuit 2 via the buffers 39 and 40 are formed. To do. In consideration of timing adjustment, the branch / reset signal / tree 41 includes two buffers 29 and 30.

ここで、分岐位置を、ルートバッファ26,36の出力端子の近傍とする理由は、共通原因故障の発生領域を極力小さくするためである。図10に例示するブランチ・ツリー構造は、ルートバッファを介して分岐させることで、「分離性/隔離性」を確保し、被監視回路1と監視回路2に供給されるクロック信号やリセット信号、セット信号が同時に故障するという共通原因故障に対する効果的な対策を意図している。したがって、ルートバッファの出力端子と分岐位置との間隔が長い場合には、対策の効果が薄れしまうため、実際の設計では、分岐位置をルートバッファの出力端子にできるだけ近い位置に指定することが望ましい。   Here, the reason why the branch position is set in the vicinity of the output terminals of the route buffers 26 and 36 is to make the occurrence area of the common cause failure as small as possible. The branch tree structure illustrated in FIG. 10 is branched through a root buffer to ensure “separation / isolation”, and a clock signal and a reset signal supplied to the monitored circuit 1 and the monitoring circuit 2. It is intended as an effective measure against common cause failure where set signals fail simultaneously. Therefore, if the distance between the output terminal of the route buffer and the branch position is long, the effect of the countermeasure is diminished. Therefore, in an actual design, it is desirable to designate the branch position as close as possible to the output terminal of the route buffer. .

このように、被監視回路1と監視回路2とにおいて、同一のタイミングで動作する対応する2つのフリップフロップ回路に、同一のデータ信号、或いは、論理を反転したデータ信号を入力し、該対応する2つのフリップフロップ回路をリセット信号やセット信号を用いて制御し、互いに論理を反転した出力信号が後続回路で使用されるようにした。   In this way, in the monitored circuit 1 and the monitoring circuit 2, the same data signal or the data signal in which the logic is inverted is input to the corresponding two flip-flop circuits operating at the same timing. The two flip-flop circuits are controlled using a reset signal or a set signal, and output signals whose logics are inverted are used in the subsequent circuits.

また、対応する2つのフリップフロップ回路への各データ供給経路に対応して存在するセレクタにおいて、データ入力ポートの接続関係を異ならせる、或いは、互いに印加する選択信号の論理を反転させることで、各後続回路へ異なるデータ信号が供給されるようにした。   Further, in the selectors that exist corresponding to the respective data supply paths to the corresponding two flip-flop circuits, the connection relations of the data input ports are made different, or the logics of the selection signals applied to each other are inverted. Different data signals are supplied to subsequent circuits.

さらに、被監視回路1と監視回路2とにおいて共通に用いるクロック信号、リセット信号、セット信号の供給経路をブランチ・ツリー構造とし、分離して供給するようにした。   Further, the clock signal, reset signal, and set signal supply paths used in common in the monitored circuit 1 and the monitoring circuit 2 have a branch tree structure and are supplied separately.

その結果、被監視回路1と監視回路2とにおいて、フリップフロップ回路の出力を受ける各後続回路は、互いに異なる組み合わせ論理回路となる。同様に、セレクタの出力を受ける各後続回路も、互いに異なる組み合わせ論理回路となる。したがって、同一の動作を行う回路やノードは非常に少ない構成となる。   As a result, in the monitored circuit 1 and the monitoring circuit 2, each subsequent circuit that receives the output of the flip-flop circuit is a different combinational logic circuit. Similarly, each subsequent circuit that receives the output of the selector also becomes a different combinational logic circuit. Accordingly, the number of circuits and nodes performing the same operation is very small.

これにより、一方の組み合わせ論理回路で生ずるショート不良(ブリッジ不良)、比較回路4へ入力される信号間のショート不良(ブリッジ不良)、一方の組み合わせ論理回路が他方の組み合わせ論理回路の値に与える影響(信号間のカップリング、グリッチ、クロストークなど)が、出力回路のインターフェース部でのフリップフロップ回路に取り込まれる不正データとなって現れるので、比較回路4は、高い確率で故障を検出することができる。   As a result, a short circuit failure (bridge failure) occurring in one combinational logic circuit, a short circuit failure between signals input to the comparison circuit 4 (bridge failure), and the influence of one combinational logic circuit on the value of the other combinational logic circuit (Coupling between signals, glitch, crosstalk, etc.) appears as illegal data taken into the flip-flop circuit in the interface part of the output circuit, so that the comparison circuit 4 can detect a failure with high probability. it can.

そして、RTL設計やC言語設計から論理合成ツールにおける最適化後も、対応する2つのフリップフロップ回路や対応する2つのセレクタに対する上記した関係が守られている限り、対応する2つの後続回路が互いに異なる組み合わせ論理回路となるので、本発明の目的を果たすことができる。   After the RTL design or C language design is optimized in the logic synthesis tool, as long as the above-described relationship with respect to the corresponding two flip-flop circuits and the corresponding two selectors is maintained, the corresponding two subsequent circuits are mutually connected. Since the combinational logic circuits are different, the object of the present invention can be achieved.

したがって、本実施の形態では、監視回路内の信号と被監視回路内の信号との間にショートや干渉があり、2つの信号が同一の動きをしてしまった場合に、監視回路と被監視回路とは、互いに異なった動きをするので、比較回路は該故障を検出可能である。これによって、国際規格IEC61508における「多様性/冗長性」のチェック項目に対し、「監視回路と被監視回路とは、互いに論理回路が異なり、設計思想的に本質的に分離、隔離されている」ので、高い評価を受けることができる。加えて、クロック信号や制御信号(リセット信号、セット信号)の供給経路はブランチ・ツリー構造にしてあるので、さらに高い評価を得ることがきる。   Therefore, in this embodiment, when there is a short circuit or interference between the signal in the monitoring circuit and the signal in the monitored circuit, and the two signals move in the same way, the monitoring circuit and the monitored circuit Since the circuit operates differently from each other, the comparison circuit can detect the failure. Accordingly, in response to the check item “diversity / redundancy” in the international standard IEC61508, “the monitoring circuit and the monitored circuit are different from each other in logic circuit and are essentially separated and isolated in terms of design”. So you can get high evaluation. In addition, since the supply path of the clock signal and control signal (reset signal, set signal) has a branch tree structure, higher evaluation can be obtained.

また、本実施の形態では、監視回路と被監視回路とは、異なった電気的技術を用いていないが、監視回路の模擬回路と被監視回路とは、互いに異なった動きをするので、異なった設計および検証方法が必要であり、動作周波数余裕や電気的特性も異なるものとなっている。その結果、国際規格IEC61508における「多様性/冗長性」のチェック項目に対し、総じて中程度の多様性を達成できているとの高い評価を受けることができる。   In this embodiment, the monitoring circuit and the monitored circuit do not use different electrical techniques, but the monitoring circuit simulation circuit and the monitored circuit are different from each other because they operate differently. Design and verification methods are required, and operating frequency margins and electrical characteristics are also different. As a result, the “diversity / redundancy” check item in the international standard IEC61508 can be highly evaluated as having achieved medium diversity in general.

以上のように、本第1の実施の形態によれば、分離性と多様性を設計段階から織り込むことができるので、β−ファクタ値を小さくでき、その結果、危険な共通原因故障の確率λβを小さくすることができる。斯くして、監視回路と被監視回路の両方に同時に故障を引き起こす共通原因故障の発生しにくい回路構造の監視回路が実現できる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to incorporate separability and diversity from the design stage, so that the β-factor value can be reduced. As a result, the probability of dangerous common cause failure λ it is possible to reduce the D beta. In this way, it is possible to realize a monitoring circuit having a circuit structure in which common cause failures that cause failures simultaneously in both the monitoring circuit and the monitored circuit are unlikely to occur.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、半導体集積回路内の監視される機能ブロックがカウンタ(例えば32ビットカウンタ)である場合の被監視回路および監視回路の構成例を示す。
第1の実施の形態にて説明したように、本発明では、半導体集積回路内の或る機能ブロックの異常動作を、被監視回路と監視回路内の模擬回路とを互いに異なる組み合わせ論理回路に構成して検出する。したがって、32ビットカウンタの異常動作を監視する場合、被監視回路と模擬回路のいずれか一方が32ビットアップカウンタとして構成され、いずれか他方が32ビットダウンカウンタとして構成される。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a configuration example of a monitored circuit and a monitoring circuit when the functional block to be monitored in the semiconductor integrated circuit is a counter (for example, a 32-bit counter) is shown.
As described in the first embodiment, in the present invention, the abnormal operation of a certain functional block in the semiconductor integrated circuit is configured by combining the monitored circuit and the simulated circuit in the monitoring circuit into different combinational logic circuits. To detect. Therefore, when monitoring the abnormal operation of the 32-bit counter, one of the monitored circuit and the simulation circuit is configured as a 32-bit up counter, and the other is configured as a 32-bit down counter.

図11は、本発明の第2の実施の形態として、図1に示す被監視回路および監視回路の具体的な構成例を示す回路図である。機能ブロック50は被監視回路であり、機能ブロック51は監視回路内の模擬回路であり、一致検出回路52は監視回路内の比較回路である。第2の実施の形態では、被監視回路50は、32ビットアップカウンタであり、模擬回路51は、32ビットダウンカウンタであるとしている。図11では、その32ビットカウンタ内の1ビットをカウントする構成と付随する回路要素とが示されている。一致検出回路52は、例えば図19に示すように構成される。   FIG. 11 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the monitored circuit and the monitoring circuit shown in FIG. 1 as the second embodiment of the present invention. The function block 50 is a monitored circuit, the function block 51 is a simulation circuit in the monitoring circuit, and the coincidence detection circuit 52 is a comparison circuit in the monitoring circuit. In the second embodiment, the monitored circuit 50 is a 32-bit up counter, and the simulation circuit 51 is a 32-bit down counter. FIG. 11 shows a configuration for counting one bit in the 32-bit counter and accompanying circuit elements. The coincidence detection circuit 52 is configured as shown in FIG. 19, for example.

すなわち、図11において、被監視回路50は、カウンタ値を保存するフリップフロップ回路55とそのカウンタ値に対して「+1」する半加算器56とで構成される。それらの間に、3つのセレクタ57〜59が配置され、制御信号に対して論理操作を行う要素として、インバータ回路60と、AND回路61とを備えている。セレクタ57〜59は、それぞれ1ビット(2値のレベル信号)の制御入力により2入力のいずれか一方を選択出力する。   In other words, in FIG. 11, the monitored circuit 50 includes a flip-flop circuit 55 that stores a counter value and a half adder 56 that adds “+1” to the counter value. Three selectors 57 to 59 are arranged between them, and an inverter circuit 60 and an AND circuit 61 are provided as elements for performing a logical operation on the control signal. Each of the selectors 57 to 59 selects and outputs one of the two inputs by a 1-bit (binary level signal) control input.

また、模擬回路51は、カウンタ値を保存するフリップフロップ回路65とそのカウンタ値に対して「−1」する半減算器66とで構成される。それらの間に、3つのセレクタ67〜69が配置され、制御信号に対して論理操作を行う要素として、インバータ回路70と、OR回路71と、インバータ回路72,73とを備えている。セレクタ67〜69は、それぞれ1ビット(2値のレベル信号)の制御入力により2入力のいずれか一方を選択出力する。   The simulation circuit 51 includes a flip-flop circuit 65 that stores a counter value and a half subtractor 66 that performs “−1” on the counter value. Three selectors 67 to 69 are arranged between them, and an inverter circuit 70, an OR circuit 71, and inverter circuits 72 and 73 are provided as elements for performing a logical operation on the control signal. Each of the selectors 67 to 69 selects and outputs one of the two inputs according to a 1-bit (binary level signal) control input.

被監視回路50の各要素の接続関係を示す。フリップフロップ回路55は、クロック端子にクロック信号CLKが入力され、リセット端子Rにリセット信号Reset_nが入力され、データ入力端子Dにセレクタ57の出力が入力される。フリップフロップ回路55の正相出力端子Qは、セレクタ59の入力ポートaと、半加算器56を介してセレクタ59の入力ポートbに接続されている。32個のフリップフロップ回路55の並列出力データは、カウンタ値cnt0[31:0]として後続回路へ出力されるとともに、一致検出回路52に入力される。   The connection relationship of each element of the monitored circuit 50 is shown. In the flip-flop circuit 55, the clock signal CLK is input to the clock terminal, the reset signal Reset_n is input to the reset terminal R, and the output of the selector 57 is input to the data input terminal D. The positive phase output terminal Q of the flip-flop circuit 55 is connected to the input port a of the selector 59 and the input port b of the selector 59 via the half adder 56. The parallel output data of the 32 flip-flop circuits 55 is output to the subsequent circuit as the counter value cnt0 [31: 0] and also input to the coincidence detection circuit 52.

セレクタ59は、制御ポートdに入力されるAND回路61の出力が高レベルのときに入力ポートbと出力ポートcとを接続し、AND回路61の出力が低レベルのときに入力ポートaと出力ポートcとを接続する。AND回路61は、動作指示信号runとカウントイネーブル信号cnten0とが入力される。つまり、セレクタ59は、動作指示信号runとカウントイネーブル信号cnten0とが共に高レベルであるときに、半加算器56の出力を選択し、その他の場合に、フリップフロップ回路55の出力を選択し、セレクタ58に出力する。   The selector 59 connects the input port b and the output port c when the output of the AND circuit 61 input to the control port d is at a high level, and the input port a and the output when the output of the AND circuit 61 is at a low level. Connect to port c. The AND circuit 61 receives the operation instruction signal run and the count enable signal cnten0. That is, the selector 59 selects the output of the half adder 56 when the operation instruction signal run and the count enable signal cnten0 are both at a high level, and selects the output of the flip-flop circuit 55 in other cases. Output to the selector 58.

セレクタ58は、入力ポートaにプリセットデータpredata[31:0]が入力され、入力ポートbにセレクタ59の出力が入力される。セレクタ58は、制御ポートdに入力されるインバータ回路60の出力が高レベルのときに入力ポートbと出力ポートcとを接続し、インバータ回路60の出力が低レベルのときに入力ポートaと出力ポートcとを接続する。インバータ回路60にはプリセット制御信号prewrite0が入力される。つまり、セレクタ58は、プリセット制御信号prewrite0が低レベルであるときにセレクタ59の出力を選択し、高レベルであるときにプリセットデータpredata[31:0]を選択し、セレクタ57に出力する。   In the selector 58, the preset data predata [31: 0] is input to the input port a, and the output of the selector 59 is input to the input port b. The selector 58 connects the input port b and the output port c when the output of the inverter circuit 60 input to the control port d is at a high level, and the input port a and the output when the output of the inverter circuit 60 is at a low level. Connect to port c. A preset control signal prewrite 0 is input to the inverter circuit 60. That is, the selector 58 selects the output of the selector 59 when the preset control signal prewrite0 is at a low level, and selects the preset data predata [31: 0] when the preset control signal prewrite0 is at a high level, and outputs it to the selector 57.

セレクタ57は、入力ポートaに外部からビット“0”(32h“0000_0000”)が入力され、入力ポートbにセレクタ58の出力が入力される。セレクタ57は、制御ポートdに入力される動作指示信号runが高レベルであるときに入力ポートbと出力ポートcとを接続し、動作指示信号runが低レベルであるときに入力ポートaと出力ポートcとを接続する。つまり、セレクタ57は、動作指示信号runが高レベルであるときにセレクタ58の出力を選択し、低レベルであるときにビット“0”を選択し、フリップフロップ回路55に出力する。   In the selector 57, the bit “0” (32h “0000 — 0000”) is input to the input port a from the outside, and the output of the selector 58 is input to the input port b. The selector 57 connects the input port b and the output port c when the operation instruction signal run input to the control port d is at a high level, and outputs the input port a and output when the operation instruction signal run is at a low level. Connect to port c. That is, the selector 57 selects the output of the selector 58 when the operation instruction signal run is at a high level, selects the bit “0” when it is at a low level, and outputs it to the flip-flop circuit 55.

次に、模擬回路51の各要素の接続関係を示す。フリップフロップ回路65は、クロック端子にクロック信号CLKが入力され、セット端子Sにリセット信号Reset_nが入力され、データ入力端子Dにセレクタ67の出力が入力される。フリップフロップ回路65の正相出力端子Qは、半減算器66を介してセレクタ69の入力ポートaと、セレクタ69の入力ポートbとに接続されている。32個のフリップフロップ回路55の並列出力データは、カウンタ値cnt1[31:0]として一致検出回路52に入力される。   Next, the connection relationship of each element of the simulation circuit 51 is shown. In the flip-flop circuit 65, the clock signal CLK is input to the clock terminal, the reset signal Reset_n is input to the set terminal S, and the output of the selector 67 is input to the data input terminal D. The positive phase output terminal Q of the flip-flop circuit 65 is connected to the input port a of the selector 69 and the input port b of the selector 69 via the half subtractor 66. The parallel output data of the 32 flip-flop circuits 55 is input to the coincidence detection circuit 52 as the counter value cnt1 [31: 0].

セレクタ69は、制御ポートdに入力されるOR回路71の出力が高レベルのときに入力ポートbと出力ポートcとを接続し、OR回路71の出力が低レベルのときに入力ポートaと出力ポートcとを接続する。OR回路71は、動作指示信号runをインバータ回路72にて論理を反転した反転動作指示信号run_nと、カウントイネーブル信号cnten0をインバータ回路73にて論理を反転した反転カウントイネーブル信号cnten0_nとが入力とされる。つまり、セレクタ69は、動作指示信号runとカウントイネーブル信号cnten0とが共に高レベルでないときにフリップフロップ回路65の出力を選択し、その他の場合に、半減算器66の出力を選択し、セレクタ68に出力する。   The selector 69 connects the input port b and the output port c when the output of the OR circuit 71 input to the control port d is at a high level, and the input port a and the output when the output of the OR circuit 71 is at a low level. Connect to port c. The OR circuit 71 receives an inverted operation instruction signal run_n obtained by inverting the logic of the operation instruction signal run by the inverter circuit 72, and an inverted count enable signal cnten0_n obtained by inverting the logic of the count enable signal cnten0 by the inverter circuit 73. The That is, the selector 69 selects the output of the flip-flop circuit 65 when both the operation instruction signal run and the count enable signal cnten0 are not at the high level, and selects the output of the half subtractor 66 in the other cases. Output to.

セレクタ68は、入力ポートaにセレクタ69の出力が入力され、入力ポートbにプリセットデータpredata[31:0]が入力される。セレクタ68は、制御ポートdに入力されるインバータ回路70の出力が高レベルのときに入力ポートbと出力ポートcとを接続し、低レベルのときに入力ポートaと出力ポートcとを接続する。インバータ回路70は、プリセット制御信号prewrite1が入力される。つまり、セレクタ68は、プリセット制御信号prewrite1が、高レベルであるときにセレクタ69の出力を選択し、低レベルであるときにプリセットデータpredata[31:0]を選択し、セレクタ67に出力する。   In the selector 68, the output of the selector 69 is input to the input port a, and the preset data predata [31: 0] is input to the input port b. The selector 68 connects the input port b and the output port c when the output of the inverter circuit 70 input to the control port d is at a high level, and connects the input port a and the output port c when the output is at a low level. . The inverter circuit 70 receives the preset control signal prewrite1. That is, the selector 68 selects the output of the selector 69 when the preset control signal prewrite1 is at a high level, selects the preset data predata [31: 0] when the preset control signal prewrite1 is at a low level, and outputs it to the selector 67.

セレクタ67は、入力ポートaにセレクタ68の出力が入力され、入力ポートbに外部からビット“1”(32h“FFFF_FFFF”)が入力される。セレクタ67は、制御ポートdに入力される反転動作指示信号run_nが高レベルであるとき入力ポートbと出力ポートcとを接続し、低レベルであるとき入力ポートaと出力ポートcとを接続する。つまり、セレクタ57は、動作指示信号runが高レベルであるときにセレクタ68の出力を選択し、動作指示信号runが低レベルであるときにビット“1”を選択し、フリップフロップ回路65に出力する。   In the selector 67, the output of the selector 68 is input to the input port a, and the bit “1” (32h “FFFF_FFFF”) is input to the input port b from the outside. The selector 67 connects the input port b and the output port c when the inversion operation instruction signal run_n input to the control port d is at a high level, and connects the input port a and the output port c when it is at a low level. . That is, the selector 57 selects the output of the selector 68 when the operation instruction signal run is at a high level, selects the bit “1” when the operation instruction signal run is at a low level, and outputs it to the flip-flop circuit 65. To do.

以上の構成において、被監視回路50は、フリップフロップ回路55が、リセット信号Reset_nが低レベルである期間において正相出力端子Qがビット“0”にリセットされた後のクロック信号CLKの立ち上がりで、セレクタ57の出力を取り込むことで、半加算器56の出力が入力される。そして、フリップフロップ回路55の正相出力端子Qにカウンタ値が値1ずつカウントアップされていく。   In the above configuration, the monitored circuit 50 has the flip-flop circuit 55 at the rising edge of the clock signal CLK after the positive phase output terminal Q is reset to the bit “0” in the period when the reset signal Reset_n is at the low level. By capturing the output of the selector 57, the output of the half adder 56 is input. Then, the counter value is incremented by 1 at the positive phase output terminal Q of the flip-flop circuit 55.

つまり、動作指示信号runが低レベルであるときにセレクタ57からビット“0”が出力され、クロック信号CLKの立ち上がりで、フリップフロップ回路55に取り込まれる。そして、動作指示信号runが高レベルになり、かつ、カウントイネーブル信号cnten0も高レベルであると、セレクタ59は、半加算器56の出力を選択するので、プリセット制御信号prewrite0が低レベルであると、32ビットのカウンタ値に値1ずつカウントアップした値が、クロック信号CLKの立ち上がりで、フリップフロップ回路55に取り込まれる。   That is, when the operation instruction signal run is at a low level, the bit “0” is output from the selector 57 and is taken into the flip-flop circuit 55 at the rising edge of the clock signal CLK. When the operation instruction signal run is at a high level and the count enable signal cnten0 is also at a high level, the selector 59 selects the output of the half adder 56, so that the preset control signal prewrite0 is at a low level. The 32-bit counter value counted up by 1 is taken into the flip-flop circuit 55 at the rising edge of the clock signal CLK.

なお、カウントイネーブル信号cnten0は、クロック信号CLKの1周期をパルス幅とするパルス信号であり、クロック信号CLKに同期して生起する。それ故、そのカウントイネーブル信号cnten0のパルス生成の頻度、つまり、周波数を変更することにより、クロック信号CLKよりも遅い周波数でのカウントアップ動作を可能にすることができる。   The count enable signal cnten0 is a pulse signal whose pulse width is one cycle of the clock signal CLK, and is generated in synchronization with the clock signal CLK. Therefore, by changing the frequency of pulse generation of the count enable signal cnten0, that is, the frequency, it is possible to perform a count-up operation at a frequency slower than that of the clock signal CLK.

動作指示信号runが高レベルである動作過程で、プリセット制御信号prewrite0が高レベルになると、セレクタ58は、プリセットデータpredata[31:0]を選択する。このとき、セレクタ57が出力するプリセットデータpredata[31:0]が、クロック信号CLKの立ち上がりで、フリップフロップ回路55に取り込まれる。   When the preset control signal prewrite0 becomes high level in the operation process where the operation instruction signal run is at high level, the selector 58 selects the preset data predata [31: 0]. At this time, the preset data predata [31: 0] output from the selector 57 is taken into the flip-flop circuit 55 at the rising edge of the clock signal CLK.

次に、模擬回路51は、フリップフロップ回路65が、リセット信号Reset_nが低レベルである期間において正相出力端子Qがビット“1”にセットされた後のクロック信号CLKの立ち上がりで、セレクタ67の出力を取り込むことにより、半減算器66の出力が入力される。そして、フリップフロップ回路65にカウンタ値が値1ずつカウントダウンされていく。   Next, in the simulation circuit 51, the flip-flop circuit 65 causes the selector 67 to start at the rising edge of the clock signal CLK after the positive-phase output terminal Q is set to the bit “1” during the period in which the reset signal Reset_n is at a low level. By taking the output, the output of the half subtractor 66 is input. Then, the counter value is counted down by 1 in the flip-flop circuit 65.

つまり、動作指示信号runが低レベルであるときに、セレクタ67からビット“1”が出力され、クロック信号CLKの立ち上がりで、フリップフロップ回路65に取り込まれる。そして、動作指示信号runが高レベルになり、かつ、カウントイネーブル信号cnten0も高レベルであると、セレクタ69は、半減算器66の出力を選択するので、プリセット制御信号prewrite1が高レベルであると、32ビットのカウンタ値に値1ずつカウントダウンした値が、クロック信号CLKの立ち上がりで、フリップフロップ回路65に取り込まれる。   That is, when the operation instruction signal run is at a low level, the bit “1” is output from the selector 67 and is taken into the flip-flop circuit 65 at the rising edge of the clock signal CLK. When the operation instruction signal run is at a high level and the count enable signal cnten0 is also at a high level, the selector 69 selects the output of the half subtractor 66, so that the preset control signal prewrite1 is at a high level. The 32-bit counter value counted down by 1 is taken into the flip-flop circuit 65 at the rising edge of the clock signal CLK.

なお、被監視回路50と同様に、カウントイネーブル信号cnten0のパルス生成の頻度、つまり、周波数を変更することにより、クロック信号CLKよりも遅い周波数でのカウントダウン動作を可能にすることができる。   Similar to the monitored circuit 50, the frequency of pulse generation of the count enable signal cnten0, that is, the frequency can be changed to enable the countdown operation at a frequency slower than the clock signal CLK.

動作指示信号runが高レベルである動作過程で、プリセット制御信号prewrite1が低レベルになると、セレクタ68は、プリセットデータpredata[31:0]を選択する。このとき、セレクタ67が出力するプリセットデータpredata[31:0]が、クロック信号CLKの立ち上がりで、フリップフロップ回路65に取り込まれる。   If the preset control signal prewrite1 becomes low level during the operation process in which the operation instruction signal run is at high level, the selector 68 selects the preset data predata [31: 0]. At this time, the preset data predata [31: 0] output from the selector 67 is taken into the flip-flop circuit 65 at the rising edge of the clock signal CLK.

次に、図12を参照して、図11の被監視回路と模擬回路が2ビットカウンタである場合の動作について説明する。図12は、図11に示す被監視回路および監視回路の模擬回路が2ビットカウンタである場合の動作を説明するタイミングチャートである。なお、図12では、理解を容易にするため、カウントイネーブル信号cnten0の周波数がクロック信号CLKの1/3とする。   Next, the operation when the monitored circuit and the simulation circuit in FIG. 11 are 2-bit counters will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a timing chart for explaining the operation when the monitored circuit and the simulation circuit of the monitoring circuit shown in FIG. 11 are 2-bit counters. In FIG. 12, for easy understanding, the frequency of the count enable signal cnten0 is set to 1/3 of the clock signal CLK.

図12において、被監視回路50は、アップカウンタであるから、カウントイネーブル信号cnten0が高レベルである期間に、カウンタ値が「+1」される。そして、カウントイネーブル信号cnten0が立ち下がる直前に、クロック信号CLKの立ち上がりで、そのカウンタ値がフリップフロップ回路55に取り込まれる。2ビットのアップカウンタなので、値「0x0」から増加して値「0x3」までを繰り返しカウントする。   In FIG. 12, since the monitored circuit 50 is an up counter, the counter value is incremented by “+1” while the count enable signal cnten0 is at a high level. Then, immediately before the count enable signal cnten0 falls, the counter value is taken into the flip-flop circuit 55 at the rise of the clock signal CLK. Since it is a 2-bit up-counter, it is incremented from the value “0x0” and repeatedly counted up to the value “0x3”.

一方、模擬回路51は、反転カウントイネーブル信号cnten0_nが低レベルである期間に、カウンタ値が「−1」され、反転カウントイネーブル信号cnten0_nが立ち上がる直前に、クロック信号CLKの立ち上がりエッジで、そのカウンタ値がフリップフロップ回路65に取り込まれる、2ビットのダウンカウンタなので、値「0x3」から減少して値「0x0」までを繰り返しカウントする。   On the other hand, the simulation circuit 51 sets the counter value at the rising edge of the clock signal CLK immediately before the inverted count enable signal cnten0_n rises during the period when the inverted count enable signal cnten0_n is at a low level. Is a 2-bit down counter that is fetched by the flip-flop circuit 65, and therefore it is decremented from the value “0x3” and repeatedly counted up to the value “0x0”.

次に、32ビットアップカウンタ(被監視回路50)と、32ビットダウンカウンタ(模擬回路51)との各全体構成について簡単に説明する。図13は、被監視回路(32ビットアップカウンタ)の基本構成例を示す回路図である。図15および図17は、模擬回路(32ビットダウンカウンタ)の基本構成例(その1)(その2)を示す回路図であり、図15は正論値で構成され、図17は負論理で構成されている。なお、理解を容易にするため、図13では、図11の被監視回路50におけるセレクタ57〜59と、インバータ回路60と、AND回路61は、図示を省略した。また、図15と図17では、図11の模擬回路51におけるセレクタ67〜69と、インバータ回路70と、OR回路71と、インバータ回路72,73は、図示を省略した。   Next, the overall configuration of the 32-bit up counter (monitored circuit 50) and the 32-bit down counter (simulation circuit 51) will be briefly described. FIG. 13 is a circuit diagram showing a basic configuration example of a monitored circuit (32-bit up counter). FIGS. 15 and 17 are circuit diagrams showing basic configuration examples (No. 1) and (No. 2) of the simulation circuit (32-bit down counter). FIG. 15 includes positive values and FIG. 17 includes negative logic. Has been. In FIG. 13, the selectors 57 to 59, the inverter circuit 60, and the AND circuit 61 in the monitored circuit 50 in FIG. 15 and 17, the selectors 67 to 69, the inverter circuit 70, the OR circuit 71, and the inverter circuits 72 and 73 in the simulation circuit 51 of FIG. 11 are not shown.

図13は、図11のフリップフロップ回路55と半加算器56であり、各回路は1対1対応で、それぞれ32個で構成されている。フリップフロップ回路55_0〜55_31は、リセット信号Reset_nにより同一のタイミングでリセットされ、クロック信号CLKにより同一のタイミングで動作する。半加算器56_0〜56_31は、それぞれ、2つのインバータ回路80,81と、3つのAND回路82,83,84と、OR回路85とを備えている。   FIG. 13 shows the flip-flop circuit 55 and the half adder 56 shown in FIG. 11. Each circuit has a one-to-one correspondence and is composed of 32 pieces. The flip-flop circuits 55_0 to 55_31 are reset at the same timing by the reset signal Reset_n, and operate at the same timing by the clock signal CLK. Each of the half adders 56_0 to 56_31 includes two inverter circuits 80 and 81, three AND circuits 82, 83, and 84, and an OR circuit 85.

フリップフロップ回路55_0と半加算器56_0との関係で言えば、半加算器56_0では、外部からのキャリー入力(固定値“1”)が、AND回路82,84の一方の入力端子に直接入力され、AND回路83の一方の入力端子にインバータ回路81を介して入力される。また、フリップフロップ回路55_0の正相出力端子Qに送出されるデータは、AND回路83,84の他方の入力端子に直接入力され、AND回路82の他方の入力端子にインバータ回路80を介して入力される。AND回路82,83の各出力は、OR回路85を介して半加算器56_0の出力S0となり、フリップフロップ回路55_0のデータ入力端子Dに入力される。AND回路84の出力C1は、キャリー出力であり、次段の半加算器56_1のキャリー入力となる。各段において同様に、前段のキャリー出力が後段のキャリー入力となり、対応するフリップフロップ回路の正相出力端子Qに加算されたカウンタ値が出力される。   In terms of the relationship between the flip-flop circuit 55_0 and the half adder 56_0, in the half adder 56_0, an external carry input (fixed value “1”) is directly input to one input terminal of the AND circuits 82 and 84. , And input to one input terminal of the AND circuit 83 via the inverter circuit 81. The data sent to the positive phase output terminal Q of the flip-flop circuit 55_0 is directly input to the other input terminal of the AND circuits 83 and 84 and input to the other input terminal of the AND circuit 82 via the inverter circuit 80. Is done. The outputs of the AND circuits 82 and 83 become the output S0 of the half adder 56_0 through the OR circuit 85, and are input to the data input terminal D of the flip-flop circuit 55_0. An output C1 of the AND circuit 84 is a carry output, and becomes a carry input of the next half adder 56_1. Similarly, at each stage, the carry output of the preceding stage becomes the carry input of the subsequent stage, and the counter value added to the positive phase output terminal Q of the corresponding flip-flop circuit is output.

半加算器56_0〜56_31はそれぞれ、図14に示す真理値表に従った動作が行われる。図14において、Aは対応するフリップフロップ回路からの入力、Cnはキャリー入力、Sは加算出力、Cn+1はキャリー出力である。   Each of the half adders 56_0 to 56_31 performs an operation according to the truth table shown in FIG. In FIG. 14, A is an input from a corresponding flip-flop circuit, Cn is a carry input, S is an addition output, and Cn + 1 is a carry output.

次に図15は、図11のフリップフロップ回路65と半減算器66であり、各回路は1対1対応で、それぞれ32個で構成されている。フリップフロップ回路65_0〜65_31は、リセット信号Reset_nにより同一のタイミングでセットされ、クロック信号CLKにより同一のタイミングで動作する。半減算器66_0〜66_31は、それぞれ、2つのインバータ回路90,91と、2つのAND回路92,93と、OR回路94とを備えている。   Next, FIG. 15 shows the flip-flop circuit 65 and the half subtractor 66 shown in FIG. 11. Each circuit has a one-to-one correspondence and is composed of 32 pieces. The flip-flop circuits 65_0 to 65_31 are set at the same timing by the reset signal Reset_n, and operate at the same timing by the clock signal CLK. The half subtractors 66_0 to 66_31 include two inverter circuits 90 and 91, two AND circuits 92 and 93, and an OR circuit 94, respectively.

フリップフロップ回路65_0と半減算器66_0との関係で言えば、半減算器66_0では、外部からのボロー入力(固定値“1”)が、AND回路92の一方の入力端子にインバータ回路90を介して入力され、AND回路93の一方の入力端子に直接入力される。また、フリップフロップ回路65_0が正相出力端子Qに送出されるデータは、AND回路92の他方の入力端子に直接入力され、AND回路93の他方の入力端子にインバータ回路91を介して入力される。AND回路92,93の各出力は、OR回路94を介して半減算器66_0の出力D0となり、フリップフロップ回路65_0のデータ入力端子Dに入力される。また、AND回路93の出力B1は、ボロー出力であり、次段の半減算器66_1のボロー入力となる。各段において同様に、前段のボロー出力が後段のボロー入力となり、対応するフリップフロップ回路の正相出力端子Qに減算されたカウンタ値が出力される。   Speaking of the relationship between the flip-flop circuit 65_0 and the half subtractor 66_0, in the half subtractor 66_0, an external borrow input (fixed value “1”) is connected to one input terminal of the AND circuit 92 via the inverter circuit 90. And input directly to one input terminal of the AND circuit 93. Further, data sent from the flip-flop circuit 65_0 to the positive phase output terminal Q is directly input to the other input terminal of the AND circuit 92 and input to the other input terminal of the AND circuit 93 via the inverter circuit 91. . The outputs of the AND circuits 92 and 93 become the output D0 of the half subtractor 66_0 through the OR circuit 94 and are input to the data input terminal D of the flip-flop circuit 65_0. The output B1 of the AND circuit 93 is a borrow output, which is a borrow input of the next half subtractor 66_1. Similarly, at each stage, the borrow output of the previous stage becomes the borrow input of the subsequent stage, and the counter value subtracted to the positive phase output terminal Q of the corresponding flip-flop circuit is output.

半減算器66_0〜66_31はそれぞれ、図16に示す真理値表に従った動作が行われる。図16において、Aは対応するフリップフロップ回路からの入力、Bnはボロー入力、Dは減算出力、Bn+1はボロー出力である。   Each of the half subtractors 66_0 to 66_31 performs an operation according to the truth table shown in FIG. In FIG. 16, A is an input from a corresponding flip-flop circuit, Bn is a borrow input, D is a subtraction output, and Bn + 1 is a borrow output.

次に、図17は、図11の模擬回路における半減算器66を、負論理半加算器で構成した場合が示されている。図17の負論理半加算器98_0〜98_31は、図13の半加算器56_0〜56_31をそれぞれ負論理で構成したものである。
フリップフロップ回路65_0と負論理半加算器98_0との関係で言えば、負論理半加算器98_0では、外部から負論理のキャリー(固定値“0”)が入力され、負論理の出力S0_nがフリップフロップ回路65_0のデータ入力端子Dに入力される。また、フリップフロップ回路65_0の正相出力端子Qに送出されるデータは負論理半加算器98_0に入力される。負論理半加算器98_0が生成する負論理のキャリー出力C1_nは、次段の負論理半加算器98_1の負論理キャリー入力となる。各段において同様に、前段の負論理キャリー出力が後段の負論理キャリー入力となり、対応するフリップフロップ回路の正相出力端子Qに減算されたカウンタ値が出力される。
Next, FIG. 17 shows a case where the half subtractor 66 in the simulation circuit of FIG. 11 is configured by a negative logic half adder. The negative logic half adders 98_0 to 98_31 in FIG. 17 are obtained by configuring the half adders 56_0 to 56_31 in FIG. 13 with negative logic.
Speaking of the relationship between the flip-flop circuit 65_0 and the negative logic half adder 98_0, the negative logic half adder 98_0 receives a negative logic carry (fixed value “0”) from the outside, and the negative logic output S0_n is flip-flops. Is input to the data input terminal D of the circuit 65_0. The data sent to the positive phase output terminal Q of the flip-flop circuit 65_0 is inputted to the negative logic half adder 98_0. The negative logic carry output C1_n generated by the negative logic half adder 98_0 is the negative logic carry input of the next stage negative logic half adder 98_1. Similarly, in each stage, the negative logic carry output of the previous stage becomes the negative logic carry input of the subsequent stage, and the counter value subtracted to the positive phase output terminal Q of the corresponding flip-flop circuit is output.

負論理半加算器98_0〜98_31はそれぞれ、図18に示す真理値表に従った動作が行われる。図18において、Aは対応するフリップフロップ回路からの入力である。Cnはキャリー入力、Sは加算出力、Cn+1はキャリー出力であり、それぞれ図14に示したキャリー入力Cn、加算出力S、キャリー出力Cn+1を論理反転した関係になっている。   Each of the negative logic half adders 98_0 to 98_31 performs an operation according to the truth table shown in FIG. In FIG. 18, A is an input from a corresponding flip-flop circuit. Cn is a carry input, S is an addition output, and Cn + 1 is a carry output. The carry input Cn, addition output S, and carry output Cn + 1 shown in FIG. 14 are logically inverted.

図19は、図11に示す一致検出回路の構成例を示す回路図である。一致検出回路52は、排他的論理和回路99_0〜99_31と、NAND回路100とで構成される。排他的論理和回路99_0〜99_31のそれぞれには、被監視回路50が出力する32ビットのカウンタ値cnt0[31:0]と、模擬回路51が出力する32ビットのカウンタ値cnt1[31:0]との対応する2ビットが入力される。NAND回路100は、32個の排他的論理和回路99_0〜99_31の各出力が全て高レベル(ビット“1”)であるとき、出力(アラーム信号Alarm)を低レベルにして故障無しを外部に報知し、その他の場合に、出力(アラーム信号Alarm)を高レベルにして故障発生を外部に報知する。   FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration example of the coincidence detection circuit shown in FIG. The coincidence detection circuit 52 includes exclusive OR circuits 99_0 to 99_31 and a NAND circuit 100. Each of the exclusive OR circuits 99_0 to 99_31 includes a 32-bit counter value cnt0 [31: 0] output from the monitored circuit 50 and a 32-bit counter value cnt1 [31: 0] output from the simulation circuit 51. 2 bits corresponding to are input. When all the outputs of the 32 exclusive OR circuits 99_0 to 99_31 are at a high level (bit “1”), the NAND circuit 100 notifies the outside that there is no failure by setting the output (alarm signal Alarm) to a low level. In other cases, the output (alarm signal Alarm) is set to a high level to notify the outside of the occurrence of the failure.

つまり、一致検出回路52では、被監視回路50が出力するカウンタ値cnt0[31:0]と、模擬回路51が出力するカウンタ値cnt1[31:0]とが、対応するビット毎に比較され、故障が無く全てが不一致であればアラーム信号Alarmは低レベルとなり、故障が有って1ビットでも一致すればアラーム信号Alarmは高レベルとなる。   That is, the match detection circuit 52 compares the counter value cnt0 [31: 0] output from the monitored circuit 50 with the counter value cnt1 [31: 0] output from the simulation circuit 51 for each corresponding bit. If there is no failure and all do not match, the alarm signal Alarm is at a low level, and if there is a failure and even one bit matches, the alarm signal Alarm is at a high level.

なお、図11では、カウンタ値cnt0[31:0]を後段回路へ出力するとしてあるが、代わりに、模擬回路51が出力する32ビットのカウンタ値cnt1[31:0]を後段回路へ出力する構成とする場合は、後段回路において論理の一致を取る必要があることは言うまでもない。   In FIG. 11, the counter value cnt0 [31: 0] is output to the subsequent circuit. Instead, the 32-bit counter value cnt1 [31: 0] output from the simulation circuit 51 is output to the subsequent circuit. In the case of the configuration, it goes without saying that the logic must be matched in the subsequent circuit.

以上のように、第2の実施の形態によれば、半導体集積回路内の32ビットカウンタの異常動作を、被監視回路と模擬回路のいずれか一方を32ビットアップカウンタとして構成し、いずれか他方を32ビットダウンカウンタとして構成して検出するので、監視回路と被監視回路の両方に同時に故障を引き起こす共通原因故障が発生しにくい形で、32ビットカウンタの異常動作を監視することができる。   As described above, according to the second embodiment, the abnormal operation of the 32-bit counter in the semiconductor integrated circuit is configured such that one of the monitored circuit and the simulated circuit is configured as a 32-bit up counter, and the other is Therefore, the abnormal operation of the 32-bit counter can be monitored in such a way that a common cause failure that causes both the monitoring circuit and the monitored circuit at the same time is unlikely to occur.

そのとき、被監視回路と模擬回路では、互いに異なる2つのプリセット制御信号を用いて、被監視回路内のフリップフロップ回路と、模擬回路内のフリップフロップ回路とは、独立にプリセットデータを設定することができる。この場合、被監視回路と模擬回路でのプリセットデータの設定は、2つのプリセット制御信号を、互いの論理を反転させて行うので、被監視回路と模擬回路とが互いに異なる組み合わせ論理回路の動作を行うという本発明の趣旨を損なうことはない。   At that time, the monitored circuit and the simulated circuit use two different preset control signals, and the flip-flop circuit in the monitored circuit and the flip-flop circuit in the simulated circuit set preset data independently. Can do. In this case, the preset data is set in the monitored circuit and the simulation circuit by inverting the logics of the two preset control signals, so that the monitored logic circuit and the simulation circuit operate different combinational logic circuits. It does not detract from the spirit of the present invention.

図示はしないが、被監視回路と模擬回路の組み合わせ論理回路において、一方をNAND(否定論理積)回路を含まずNOR(否定論理和)回路を含む論理回路で構成し他方をNOR(否定論理和)回路を含まずNAND(否定論理積)回路を含む論理回路で構成しても、一方を正論理で構成し他方を負論理で構成することと、多様性の観点から同じ効果が得られる。なぜなら、NAND(否定論理積)回路とNOR(否定論理和)回路は、それぞれ完全系を構成しているので、例えば、NOR回路を使用しなくてもNAND(否定論理積)回路があれば任意の論理関数を構成できるので、同じ機能を持ちながらも異なった回路構成が実現できるからである。   Although not shown, in the combinational logic circuit of the monitored circuit and the simulated circuit, one is composed of a logic circuit that does not include a NAND (negative logical product) circuit and includes a NOR (negative logical sum) circuit, and the other is NOR (negative logical sum). ) Even if it is configured with a logic circuit including a NAND (Negative AND) circuit without including a circuit, the same effect can be obtained from the viewpoint of diversity by configuring one with positive logic and the other with negative logic. This is because a NAND (Negative AND) circuit and a NOR (Negative OR) circuit constitute a complete system, so that, for example, any NAND (Negative AND) circuit can be used without using a NOR circuit. This is because a different circuit configuration can be realized while having the same function.

1 被監視回路、2 監視回路、3 比較回路、10a,10b,11a,11b,12a,12b,13a,13b,14a、14b、15a、15b フリップフロップ回路、18a,18b,19a,19b セレクタ、50 被監視回路(32ビットアップカウンタ)、51 模擬回路(32ビットダウンカウンタ)、55,65 フリップフロップ回路、56 半加算器、57〜59,67〜69 セレクタ、66 半減算器。   1 circuit to be monitored, 2 monitoring circuit, 3 comparison circuit, 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b flip-flop circuit, 18a, 18b, 19a, 19b selector, 50 Monitored circuit (32-bit up counter), 51 simulation circuit (32-bit down counter), 55, 65 flip-flop circuit, 56 half adder, 57-59, 67-69 selector, 66 half subtractor.

Claims (6)

処理経路に少なくとも1つ以上のフリップフロップ回路が存在する被監視回路と、
処理経路に前記被監視回路のフリップフロップ回路に対応するフリップフロップ回路を有し、前記被監視回路の動作を模擬する模擬回路、および前記被監視回路の出力と前記模擬回路の出力とを比較し、比較結果に基づきアラーム信号を出力する比較回路を有する監視回路と
を備え、
前記被監視回路および前記模擬回路において互いに対応する前記各フリップフロップ回路は、同一のタイミングで動作するとともに、互いに論理を反転した信号をそれぞれ対応する後続回路へ出力するように制御される
ことを特徴とする半導体集積回路。
A monitored circuit having at least one flip-flop circuit in the processing path;
The processing path has a flip-flop circuit corresponding to the flip-flop circuit of the monitored circuit, a simulation circuit that simulates the operation of the monitored circuit, and the output of the monitored circuit and the output of the simulation circuit are compared And a monitoring circuit having a comparison circuit that outputs an alarm signal based on the comparison result,
The flip-flop circuits corresponding to each other in the monitored circuit and the simulation circuit are controlled to operate at the same timing and to output signals having their logics inverted to the corresponding subsequent circuits, respectively. A semiconductor integrated circuit.
前記被監視回路と前記模擬回路とにおける前記各フリップフロップ回路は、同一の入力信号、同一のリセット信号或いは同一のセット信号が入力され、一方のフリップフロップ回路の正相出力と、他方のフリップフロップ回路の逆相出力とが対応する前記各後続回路でそれぞれ使用されることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。   The flip-flop circuits in the monitored circuit and the simulation circuit receive the same input signal, the same reset signal, or the same set signal, and the positive phase output of one flip-flop circuit and the other flip-flop circuit 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a reverse phase output of the circuit is used in each of the subsequent circuits corresponding thereto. 前記被監視回路と前記模擬回路とにおける前記各フリップフロップ回路は、互いに論理を反転した信号が入力され、一方のフリップフロップ回路はリセット端子にリセット信号が入力され、他方のフリップフロップ回路はセット端子にリセット信号が入力され、それぞれの正相出力が対応する前記各後続回路で使用されることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。   The flip-flop circuits in the monitored circuit and the simulation circuit each receive a signal whose logic is inverted, one flip-flop circuit receives a reset signal at a reset terminal, and the other flip-flop circuit is a set terminal 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a reset signal is input to each of the first and second positive-phase outputs, and each of the succeeding circuits is used. 前記被監視回路と前記模擬回路とにおける前記各フリップフロップ回路は、互いに論理を反転した信号が入力され、一方のフリップフロップ回路はリセット端子にリセット信号が入力され、他方のフリップフロップ回路はセット端子にリセット信号が入力され、それぞれの逆相出力が対応する前記各後続回路で使用されることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。   The flip-flop circuits in the monitored circuit and the simulation circuit each receive a signal whose logic is inverted, one flip-flop circuit receives a reset signal at a reset terminal, and the other flip-flop circuit is a set terminal 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a reset signal is input to each of the first and second reverse-phase outputs, and each of the succeeding circuits is used. 前記被監視回路と前記模擬回路は、一方が正論理で構成され、他方が負論理で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。   2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein one of the monitored circuit and the simulation circuit is configured by positive logic and the other is configured by negative logic. 前記被監視回路と前記模擬回路は、一方が否定論理和回路を含まない論理回路で構成され、他方が否定論理積回路を含まない論理回路で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。   2. The monitored circuit and the simulation circuit are each configured by a logic circuit that does not include a negative logical sum circuit, and the other is configured by a logical circuit that does not include a negative logical product circuit. The semiconductor integrated circuit as described.
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