JP2012023750A - 専用プロセッサ装置を含むプログラマブルロジック集積回路装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プログラマブルロジック集積回路装置は、プログラマブルロジックと、より汎用プログラマブルロジックで実現するにはあまりにも非効率的なタスクを実行するか或いは実行するのを少なくとも支援し、加えて/或いはプログラマブルロジックで実現するには許容不可能に或いは少なくとも好ましくなくゆっくりと動作するタスクを実行するか或いは実行するのを少なくとも支援しする専用(少なくとも部分的にハード配線化された)プロセッサオブジェクト(又は少なくとも高機能化された機能ユニット)とを含む。プロセッサオブジェクトは、演算部と、命令を検索し、或いは少なくとも検索するのを支援することで演算部を制御或いは少なくとも部分的に制御するプログラムシーケンサとを含む。
【選択図】図1
Description
本発明は、プログラマブルロジック集積回路装置(時々「PLDs」と呼ぶことがある)に関し、特にしばしば「プロセッサ」又は「マイクロプロセッサ」と呼ばれる回路の一部によりしばしば実行されるような特定タスクを実行するための専用回路を含むPLDsに関する。
プログラマブルロジック装置(「PLDs」)は、例えばジェファーソン等の米国特許第5、215、326号および2000年3月2日出願のナガイ等の米国特許出願第09/516、921号に示されるように周知である。PLDsは、典型的には、プログラム可能な相互接続リソースにより多くの異なる方法のいずれかにより相互接続可能なプログラマブルロジックの多くの領域を含む。各論理領域は、相互接続リソースからこの領域に印加された入力信号に基づき幾つかの論理機能を実行するようプログラム可能である。そして論理機能を実行することで、各論理領域は、相互接続リソースに印加される1又はそれ以上の出力信号を生成する。相互接続リソースは、典型的には、ドライバ、相互接続導電体及び様々な相互接続導電体間を選択的に接続するプログラマブルスイッチを含む。相互接続リソースは、一般的には、ある論理領域の出力をある論理領域の入力に接続するために使用するものの、相互接続リソースに対し不釣合いに大きな装置の部分に専用されるのを回避し、通常は、可能な全ての相互接続のサブセットのみが、PLDの与えられたプログラムされた構成で行われる。
本発明によれば、PLDs中に一般的に含まれる回路に加えて、1又はそれ以上のプロセッサオブジェクト回路(又は「プロセッサオブジェクト」或いは「オブジェクト」)を有するPLDを提供する。プロセッサオブジェクトは、1又は限定された数の特定タスクを実行するために少なくとも部分的にハード配線化された回路である。従って、プロセッサオブジェクトは、そのタスク或いは限定された数の特定タスクを実行するために専用化される。プロセッサオブジェクトは、全特殊機構化されたプロセッサ又は全特殊機構化されたマイクロプロセッサでもなく或いは汎用プロセッサ又は汎用マイクロプロセッサでもないが、プロセッサオブジェクトは、完全なプロセッサ又はマイクロプロセッサが典型的には実行し得る幾つかのタスク或いはタスクのサブセットを実行し得る。プロセッサオブジェクトは、少なくとも部分的にハード配線化されているが、またプログラム可能であるか或いは(たとえば実行し得るいくつかのタスクから選択するといった)幾つかの視点でプログラム可能に制御し得る。プロセッサオブジェクトは、付加的に或いは代替的には、少なくとも部分的にはダイナミックに(例えばPLD上の時間変化論理信号により)制御され、実行し得る様々のタスク中からダイナミックに選択するものであってもよい。
本発明に従い構成した例示するPLD10を図1に示す。PLD10は、所謂「ソフトロジック」部20および所謂「ハードロジック」部200を含む。ソフトロジック部20は、PLDs上に設けるものとして(少なくとも一般には)既知の様々な種類のプログラマブル回路を含む。従って、例えば、ソフトロジック部20は、1又はそれ以上のプログラマブルロジックおよびメモリのスーパー領域22を含んでもよい。このようなスーパー領域22の各々は、プログラマブルロジックの1又はそれ以上の領域30、メモリの1又はそれ以上の領域40、及びローカル或いは比較的ローカルな相互接続リソースを含んでもよい。図1に示す特定例において、相互接続リソースは、前記スーパー領域中の領域30/40間で信号を伝送するスーパー領域ワイド相互接続導体50と、導体50から各領域30/40の近傍へ信号を伝送する領域供給導体60と、導体60(およびあらゆるローカルフィードバック導体80)から隣接領域30/40へ信号を印加する入力導体70と、領域30/40の出力信号を導体50(およびあらゆるローカルフィードバック導体80)に印加する出力導体90と、(少なくとも論理領域30の場合に)ローカルフィードバック導体80とを含む。前述のローカル或いは比較的ローカルな相互接続リソースに加えて、PLD10は、デバイス上の多数のスーパー領域22間で信号を伝送する相互接続導体100のようなよりグローバルな相互接続リソースを含む。PLD10の様々な相互接続リソースは、また、前述の導体50/60/70/80/90/100の交差する部分を選択的に相互接続するための(比較的長い導体を駆動することが要求されるドライバー回路を含む)プログラマブルロジックコネクター(PLCs)52を含む。PLCs52をプログラマブル機能制御素子(「PCEs」図1では区別して示さず)により制御し、交差点導体間の接続を行ったり行わなかったりしてもよい。用語「PLC」はここでは様々な相互接続及び/又は信号経路化リソースに対して用いる。PLCsは、(例えばFCEsにより)比較的静的に制御されても或いは、(例えば異なる時刻で異なる論理値を有することが可能なPLDの信号によって)よりダイナミックに制御されてもよいことが判る。
1. 命令デコード30dからのあるいはPLD10上の他の何処かからのものであり、インターフェース回路(例えば1606a)の上流(例えば“ALT ADDR1”)または下流(例えば“ALT ADDRM”)のいずれかの相対または絶対データアドレス情報;
2. 命令デコード30dからのあるいはPLD10上の他の何処かからのインターフェース回路1606を制御するためのID情報;
3: ループ1620/1640/1660の上流またはこれらのループの下流における相対から絶対データアドレスへの変換。
Claims (52)
- プログラマブルロジック集積回路装置であって、
複数の高機能性機能ユニットであって、前記複数の高機能性機能ユニットのそれぞれは、複数の特定の機能を実行するように少なくとも部分的にハード配線化されており、前記複数の高機能性機能ユニットのうちの第1の高機能性機能ユニットによって実行される複数の特定の機能は、前記複数の高機能性機能ユニットのうちの第2の高機能性機能ユニットによって実行される複数の特定の機能とは異なる、複数の高機能性機能ユニットと、
前記複数の高機能性機能ユニットから分離したプログラマブルロジック回路であって、前記プログラマブルロジック回路は、複数の領域を含み、前記複数の領域のそれぞれは、
プログラマブルロジックの少なくとも1つのエリアと、
メモリの少なくとも1つのエリアと
を含む、プログラマブルロジック回路と、
プログラマブル相互接続リソースと
を含み、
前記プログラマブル相互接続リソースは、
前記複数の領域に信号を搬送すること、前記複数の領域から信号を搬送すること、または、前記複数の領域の間で信号を搬送することを行うローカル導体と、
前記複数の領域に信号を搬送すること、前記複数の領域から信号を搬送すること、または、前記複数の領域の間で信号を搬送することを行うグローバル導体と、
前記ローカル導体および/またはグローバル導体のうちの交差しているものを選択的に相互接続するプログラマブルコネクタと、
前記複数の高機能性機能ユニットのうちの選択された高機能性機能ユニットを一緒に選択的に結合し、これにより、前記プログラマブル相互接続リソースによって相互接続されたプログラマブルロジック回路および複数の高機能性機能ユニットのみから、少なくとも1つの汎用マイクロプロセッサを前記プログラマブルロジック集積回路装置内に形成するプログラマブル相互接続回路と
を含み、
前記プログラマブルロジック集積回路装置は、前記プログラマブル相互接続リソースによって相互接続されたプログラマブルロジック回路および複数の高機能性機能ユニットのみから形成されたマイクロプロセッサ以外の汎用マイクロプロセッサを欠いている、プログラマブルロジック集積回路装置。 - 少なくとも1つの高機能性機能ユニットは、データ情報を選択するように適合されたアドレス発生回路を含む、請求項1に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 命令情報を格納するように適合されたメモリ回路をさらに含む、請求項1に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記メモリ回路は、前記プログラマブルロジック回路のメモリの前記少なくとも1つのエリアのうちの一部分である、請求項3に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- データ情報を格納するように適合されたメモリ回路をさらに含む、請求項2に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記メモリ回路は、前記プログラマブルロジック回路のメモリの前記少なくとも1つのエリアのうちの一部分である、請求項5に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記アドレス発生回路は、前記少なくとも1つのマイクロプロセッサによって出力されるさらなるデータ情報のための行先のアドレスを生成するようにさらに適合されている、請求項2に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記アドレス発生器は、レジスタファイル回路を含む、請求項2に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 命令情報の複数の連続的選択を自動的に行うように適合されたプログラムシーケンサ回路をさらに含む、請求項1に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記アドレス発生回路は、データ情報の複数の同時選択を行うようにさらに適合されている、請求項2に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- データ情報を選択するように適合されたレジスタファイル回路をさらに含む、請求項1に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記複数の高機能性機能ユニットのうちの少なくとも1つは、MAC回路、ALU回路、バレルシフター回路、ガロイスフィールド回路のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記複数の高機能性機能ユニットのうちの少なくとも2つのそれぞれは、MAC回路、ALU回路、バレルシフター回路、ガロイスフィールド回路のうちの少なくとも1つを含む、請求項12に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 相対的な命令情報選択を絶対的な命令情報アドレスに変換するように適合された回路をさらに含む、請求項1に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 相対的なデータ情報選択を絶対的なデータ情報アドレスに変換するように適合された回路をさらに含む、請求項2に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- デジタル処理システムであって、
処理回路と、
前記処理回路に結合されたメモリと、
前記処理回路および前記メモリに結合された請求項1に記載のプログラマブルロジック集積回路装置と
を含む、デジタル処理システム。 - 請求項1に記載のプログラマブルロジック集積回路装置が搭載されているプリント回路基板。
- 前記プリント回路基板上に搭載され、かつ、前記プログラマブルロジック集積回路装置に結合されたメモリをさらに含む、請求項17に記載のプリント回路基板。
- 前記プリント回路基板上に搭載され、かつ、前記プログラマブルロジック集積回路装置に結合された処理回路をさらに含む、請求項17に記載のプリント回路基板。
- プログラマブルロジック集積回路装置であって、
プログラマブルロジック回路を含むソフトロジック部であって、前記プログラマブルロジック回路は、複数の領域を含み、前記複数の領域のそれぞれは、
プログラマブルロジックの少なくとも1つのエリアと、
メモリ回路の少なくとも1つのエリアと
を含む、ソフトロジック部と、
プログラマブル相互接続リソースであって、
前記複数の領域のそれぞれの内部の複数のエリアに信号を搬送すること、前記複数のエリアから信号を搬送すること、または、前記複数のエリアの間で信号を搬送することを行うローカル導体と、
前記複数の領域に信号を搬送すること、前記複数の領域から信号を搬送すること、または、前記複数の領域の間で信号を搬送することを行うグローバル導体と、
前記ローカル導体および/またはグローバル導体のうちの交差しているものを選択的に相互接続するプログラマブルコネクタと
を含む、プログラマブル相互接続リソースと、
複数の高機能性機能ユニットを含むハードロジック部であって、前記複数の高機能性機能ユニットのそれぞれは、複数の特定の機能を実行するように少なくとも部分的にハード配線化されており、前記複数の高機能性機能ユニットのうちの第1の高機能性機能ユニットによって実行される複数の特定の機能は、前記複数の高機能性機能ユニットのうちの第2の高機能性機能ユニットによって実行される複数の機能とは異なる、ハードロジック部と
を含み、
前記プログラマブル相互接続リソースは、プログラマブル相互接続回路をさらに含み、前記プログラマブル相互接続回路は、前記ハードロジック部を前記ソフトロジック部に接続し、前記複数の高機能性機能ユニットのうちの選択された高機能性機能ユニットを一緒に選択的に結合し、これにより、前記プログラマブル相互接続リソースによって相互接続された前記ソフトロジック部および前記ハードロジック部のみから、少なくとも1つの汎用マイクロプロセッサを形成し、
前記プログラマブルロジック装置は、前記プログラマブル相互接続リソースによって相互接続された前記ソフトロジック部および前記ハードロジック部のみから形成されたマイクロプロセッサ以外の汎用マイクロプロセッサを欠いている、プログラマブルロジック集積回路装置。 - 前記ハードロジック部は、
プログラムシーケンサ回路と、
アドレス発生回路と、
動作部回路と
をさらに含む、請求項20に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。 - 前記プログラムシーケンサ回路は、前記動作部回路の動作を少なくとも部分的に制御するための命令を前記メモリ回路から検索するように適合されている、請求項21に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記アドレス発生回路は、前記動作部回路が動作するためのデータを前記メモリ回路から検索するように適合されている、請求項21に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記アドレス発生回路は、前記メモリ回路内の位置を識別することにより、前記動作部回路によって出力されたデータを受信するように適合されている、請求項21に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記アドレス発生回路は、マルチポートレジスタファイル回路を含む、請求項21に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記ソフトロジック部は、前記プログラムシーケンサ回路の動作を少なくとも部分的に制御するための信号を提供するように適合されている、請求項21に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記信号は、前記プログラムシーケンサ回路による使用のための命令アドレスを示す、請求項26に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記プログラムシーケンサ回路は、前記メモリ回路内の位置の一連の識別を生成することにより、前記命令アドレスに応答するように適合されている、請求項27に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記ソフトロジック部は、前記アドレス発生回路の動作を少なくとも部分的に制御するための信号を提供するように適合されている、請求項21に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記信号は、前記アドレス発生回路による使用のためのデータアドレスを示す、請求項29に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記メモリ回路内でデータアドレスを絶対的なアドレスに変換するように構成されたインターフェース回路をさらに含む、請求項30に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記アドレス発生回路は、前記メモリ回路内の複数の位置を並列的に識別するように適合されている、請求項21に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記複数の高機能性機能ユニットのうちの少なくとも1つは、MAC回路、ALU回路、バレルシフター回路、ガロイスフィールド回路のうちの少なくとも1つを含む、請求項21に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記複数の高機能性機能ユニットのうちの少なくとも2つのうちのそれぞれは、MAC回路、ALU回路、バレルシフター回路、ガロイスフィールド回路のうちの少なくとも1つを含む、請求項21に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記動作部は、VLIW命令を実行するように適合されている、請求項21に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記複数の高機能性機能ユニットは、少なくとも1つのDSP動作を実行するように適合されている、請求項21に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記複数の高機能性機能ユニットのうちの少なくとも1つは、複数の機能から選択可能な機能を実行するように適合されている、請求項1に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記複数の高機能性機能ユニットのうちの前記少なくとも1つのうちの少なくとも1つは、前記複数の機能から実行する機能を選択するようにプログラム可能である、請求項37に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記複数の高機能性機能ユニットのうちの前記少なくとも1つのうちの少なくとも1つは、前記複数の機能から実行する機能を選択するように制御信号によって動的に制御可能である、請求項37に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記プログラマブルロジック回路は、前記制御信号を供給するように適合されている、請求項39に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記複数の高機能性機能ユニットのうちの前記少なくとも1つのうちの少なくとも1つは、プログラム可能な選択および動的な制御信号選択のうちの1つに基づいて、前記複数の機能から実行する機能を選択するようにプログラム可能である、請求項37に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記プログラマブルロジック回路は、前記制御信号を供給するように適合されている、請求項41に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記プログラマブルロジック回路は、メモリ回路を含む、請求項1に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記メモリ回路は、前記機能ユニットによる処理のためのデータを格納するように適合されている、請求項43に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記メモリ回路は、前記機能ユニットによる少なくとも部分的な実行のためのプログラム命令を格納するように適合されている、請求項43に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記プログラマブルロジック回路は、前記機能ユニットに対する適用のために、前記メモリ回路からデータを選択するように適合されている、請求項44に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記プログラマブルロジック回路は、前記機能ユニットによる実行のために、前記メモリ回路からプログラム命令を選択するように適合されている、請求項45に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記プログラマブルロジック回路は、前記メモリ回路から選択された命令を用いることにより、前記機能ユニットが動作するためのデータの選択を少なくとも部分的に制御するようにさらに適合されている、請求項47に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記プログラマブルロジック回路は、前記メモリ回路から選択された命令を用いることにより、前記機能ユニットによって実行される機能を少なくとも部分的に制御するようにさらに適合されている、請求項47に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 前記プログラマブルロジックの少なくとも1つの領域のうちの少なくとも1つは、前記少なくとも1つのマイクロプロセッサのうちの少なくとも1つの一部分を形成するように構成可能である、請求項1に記載のプログラマブルロジック集積回路装置。
- 少なくとも1つの完全なマイクロプロセッサとしてプログラマブルロジック集積回路装置を構成する方法であって、
前記プログラマブルロジック集積回路装置は、
複数の高機能性機能ユニットであって、前記複数の高機能性機能ユニットのそれぞれは、複数の特定の機能のうちの異なる機能のそれぞれを実行するように少なくとも部分的にハード配線化されており、前記複数の高機能性機能ユニットのうちの第1の高機能性機能ユニットによって実行される複数の特定の機能は、前記複数の高機能性機能ユニットのうちの第2の高機能性機能ユニットによって実行される複数の機能とは異なる、複数の高機能性機能ユニットと、
前記複数の高機能性機能ユニットから分離したプログラマブルロジック回路であって、前記プログラマブルロジック回路は、複数の領域を含み、前記複数の領域のそれぞれは、プログラマブルロジックの少なくとも1つのエリアと、メモリ回路の少なくとも1つのエリアとを含む、プログラマブルロジック回路と、
プログラマブル相互接続リソースと
を含み、
前記プログラマブル相互接続リソースは、前記複数の領域のそれぞれの内部の複数のエリアに信号を搬送すること、前記複数のエリアから信号を搬送すること、または、前記複数のエリアの間で信号を搬送することを行うローカル導体と、前記複数の領域に信号を搬送すること、前記複数の領域から信号を搬送すること、または、前記複数の領域の間で信号を搬送することを行うグローバル導体と、前記ローカル導体および/またはグローバル導体のうちの交差しているものを選択的に相互接続するプログラマブルコネクタと、プログラマブル相互接続回路とを含み、
前記方法は、
前記複数の高機能性機能ユニットの特定の機能に従って、前記複数の高機能性機能ユニットのうちの1つの高機能性機能ユニットを選択することと、
前記プログラマブル相互接続回路を用いて、記複数の高機能性機能ユニットのうちの前記選択された高機能性機能ユニットを一緒に結合し、これにより、前記プログラマブルロジック回路および前記複数の高機能性機能ユニットから、少なくとも1つの完全なマイクロプロセッサのうちの少なくとも1つを前記プログラマブルロジック集積回路装置内に形成することと
を含み、
前記プログラマブルロジック集積回路装置は、前記プログラマブル相互接続回路を用いた前記結合の実行の前に、完全なマイクロプロセッサを欠いている、方法。 - プログラマブルロジックの前記少なくとも1つのエリアのうちの少なくとも1つを構成することにより、前記少なくとも1つの完全なマイクロプロセッサのうちの少なくとも1つの一部分を形成することをさらに含む、請求項51に記載の方法。
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