JP3004589B2 - Pass transistor logic design method - Google Patents

Pass transistor logic design method

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JP3004589B2
JP3004589B2 JP19678096A JP19678096A JP3004589B2 JP 3004589 B2 JP3004589 B2 JP 3004589B2 JP 19678096 A JP19678096 A JP 19678096A JP 19678096 A JP19678096 A JP 19678096A JP 3004589 B2 JP3004589 B2 JP 3004589B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はLSI等の回路の設
計を効率化する設計自動化技術に係わり、特に回路の機
能記述を基にパストランジスタ論理回路を生成する、プ
ロセステクノロジーに依存しない段階での論理設計方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a design automation technique for improving the efficiency of designing circuits such as LSIs, and more particularly to a technique for generating a pass transistor logic circuit based on a functional description of a circuit at a stage independent of process technology. It relates to a logic design method.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、従来広く使われてきたCMOS論
理よりも高速、低消費電力、小面積という特長を持つパ
ストランジスタ論理が注目されてきている。
2. Description of the Related Art Recently, attention has been paid to a pass transistor logic having features of higher speed, lower power consumption and smaller area than CMOS logic which has been widely used in the past.

【0003】一方、大規模化するLSIの設計工数増大
の問題に対処するため、ハードウェア記述言語を用いて
LSIを機能記述し、自動論理合成装置を用いて論理回
路を自動設計するトップダウン設計手法が普及してき
た。機能記述からの自動論理合成技術は、このトップダ
ウン設計手法の鍵となる技術であり、従来から精力的に
研究開発が行われている。
On the other hand, in order to cope with the problem of an increase in the number of design steps of an LSI which is increasing in scale, a top-down design in which an LSI is functionally described using a hardware description language and a logic circuit is automatically designed using an automatic logic synthesizer. The technique has become widespread. Automatic logic synthesis from functional description is a key technology of this top-down design method, and has been energetically researched and developed.

【0004】このようにトップダウン設計手法が広く普
及した現在、たとえ前述のパストランジスタ論理がCM
OS論理よりも優れた特性を持つものであったとして
も、自動設計することができずに人手により注意深く設
計されなければならないのであれば、論理設計技術とし
て広く普及することはありえず、一部の特殊な回路に限
定して使用されるに留まるものと考えられる。
As the top-down design method has become widespread as described above, even if the above-mentioned pass transistor logic is
Even if it has characteristics superior to OS logic, it cannot be widely used as logic design technology if it cannot be designed automatically and must be carefully designed by hand. It is considered that only the special circuit is used.

【0005】従って、パストランジスタ論理の優れた特
性を活かしてLSIの高性能化、低コスト化を図る上
で、その自動設計技術を確立することが不可欠である。
Therefore, it is essential to establish an automatic design technique for improving the performance and reducing the cost of an LSI by utilizing the excellent characteristics of the pass transistor logic.

【0006】従来のパストランジスタ論理設計方法の例
としては、例えば「Lean Integration: Achieving a Qu
antum Leap in Performance and Cost of Logic LSIs」
(IEEE 1994 Custom Integrated Circuits Conferenc
e)を挙げることができる。
As an example of a conventional pass transistor logic design method, for example, “Lean Integration: Achieving a Qu
antum Leap in Performance and Cost of Logic LSIs ''
(IEEE 1994 Custom Integrated Circuits Conferenc
e) can be mentioned.

【0007】以下では上記文献に記載されている設計フ
ローを説明する。
Hereinafter, a design flow described in the above document will be described.

【0008】まず最初にハードウェア記述言語等で表現
された論理仕様から2分決定グラフを生成する。
First, a binary decision diagram is generated from a logical specification expressed in a hardware description language or the like.

【0009】次に前記グラフのノードをパストランジス
タに置き換え、トランジスタネットワークを構成する。
Next, the nodes in the graph are replaced with pass transistors to form a transistor network.

【0010】次にネットワーク内部の適正箇所に電位レ
ベルの回復と電流増幅を目的としたバッファの挿入を行
う。
Next, a buffer is inserted at an appropriate place in the network for the purpose of restoring the potential level and amplifying the current.

【0011】次に生成した回路にあらかじめ用意された
リーンセルを割り当て、ネットリストを出力する。
Next, a prepared lean cell is assigned to the generated circuit, and a netlist is output.

【0012】以上の処理フローの内、最初の2ステップ
は特定のセルライブラリに依存しないテクノロジー独立
な処理であり、後の2ステップはテクノロジー依存の処
理である。
In the above processing flow, the first two steps are technology-independent processing that does not depend on a specific cell library, and the last two steps are technology-dependent processing.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の従来手
法の内、テクノロジー独立な処理における課題を解決し
ようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to solve the problem in the technology independent processing among the above-mentioned conventional methods.

【0014】このような課題としては以下のようなもの
を挙げることができる。
[0014] Such problems include the following.

【0015】(1)低消費電力化 半導体集積回路技術の進歩に伴い1チップに集積可能な
素子数が数百万Trを越え、その結果LSIの発熱が大き
な問題となってきている。また、携帯機器の市場拡大等
の環境変化に伴い、LSIの低消費電力化が重要課題と
なってきている。
(1) Low Power Consumption With the advance of semiconductor integrated circuit technology, the number of elements that can be integrated on one chip exceeds several million Tr, and as a result, heat generation of the LSI has become a serious problem. Also, with environmental changes such as the expansion of the market for portable devices, reducing power consumption of LSIs has become an important issue.

【0016】これはCMOSよりも低消費電力であるこ
とを特長とするパストランジスタ論理においても同様で
ある。
The same applies to a pass transistor logic characterized by lower power consumption than CMOS.

【0017】(2)高速化 パストランジスタ論理はCMOS論理と比べて高速であ
ると言われているが、実際の回路性能を決めるのは特定
のクリティカルパスの遅延である場合が多い。例え多く
のパスで平均的にCMOS回路よりも高速であっても、
性能を決めるこれらのクリティカルパスの遅延が大きけ
れば回路としての性能は低くなってしまう。
(2) Speed-up Although pass transistor logic is said to be faster than CMOS logic, the actual circuit performance is often determined by the delay of a specific critical path. Even though on average in many passes faster than CMOS circuits,
If the delay of these critical paths that determine the performance is large, the performance as a circuit will be low.

【0018】(3)回路規模削減 生成したBDDの各ノードをパストランジスタに置き換
える従来の設計手法では、最終的に生成される回路規模
はBDDのサイズに大きく依存する。一方BDDのサイ
ズはシャノン展開処理における入力信号順序に依存する
ことが知られている。従って回路規模を削減するために
は、入力信号順序を最適化する必要があるが、これは決
定困難な問題であり、「論理関数を表現する2分決定グ
ラフの最小化」(情報通信学会技術報告COMP91-15 p2
7)に記載されているように、現状では入力数が17程
度を越えた場合に有効な手法は知られていない。
(3) Circuit Size Reduction In the conventional design method in which each node of the generated BDD is replaced with a pass transistor, the finally generated circuit size largely depends on the size of the BDD. On the other hand, it is known that the size of BDD depends on the input signal order in Shannon expansion processing. Therefore, in order to reduce the circuit size, it is necessary to optimize the input signal order, but this is a difficult problem to determine, and "minimizing a binary decision diagram representing a logical function" Report COMP91-15 p2
As described in 7), at present, no effective method is known when the number of inputs exceeds about 17.

【0019】現実的な回路では入力信号数は軽く100
を越えてしまうため、このような回路の入力信号順序を
最適化することは不可能である。その結果BDDのサイ
ズは最適なものと比べて大きくなってしまい、最終的な
回路規模も増大してしまう。
In a practical circuit, the number of input signals is 100
Therefore, it is impossible to optimize the input signal sequence of such a circuit. As a result, the size of the BDD becomes larger than the optimum one, and the final circuit scale also increases.

【0020】また、回路全体を一体のBDDに変換する
方法が最小の回路を生成する保証は無い。
Also, there is no guarantee that the method of converting the entire circuit into an integrated BDD will produce a minimum circuit.

【0021】本発明の目的は、論理仕様からBDDを生
成する処理を改善することにより、従来のパストランジ
スタ論理設計手法では困難であった回路の低消費電力
化、高速化、回路規模削減を実現することにある。
An object of the present invention is to improve the processing of generating a BDD from a logic specification, thereby realizing low power consumption, high speed, and a reduction in circuit scale, which were difficult with the conventional pass transistor logic design method. Is to do.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、与えら
れた回路の論理仕様に基づいて、パストランジスタ論理
回路を設計する方法であって、前記論理仕様に基づいて
論理ゲートを含む論理回路を生成するステップと、前記
論理回路の各入力信号の信号遷移確率を評価するステッ
プと、前記入力信号を信号遷移確率の高いものから低い
ものへ順序付けするステップと、前記論理回路に対し
て、前記入力信号の内の信号遷移確率の高いものから順
にシャノン展開処理を適用することにより、前記論理回
路に対応する2分決定グラフを生成するステップと、前
記2分決定グラフの各ノードをパストランジスタによる
2入力セレクタ回路に置き換えることによりテクノロジ
ー独立なパストランジスタ論理回路を生成するステップ
とを包含し、前記信号遷移確率の高い入力信号と出力信
号との間の論理段数を削減することにより、生成した回
路の消費電力を削減することを特徴とする。これにより
上記目的が達成される。
According to the present invention, there is provided a method of designing a pass transistor logic circuit based on a logic specification of a given circuit, the logic circuit including a logic gate based on the logic specification. Generating, and evaluating the signal transition probability of each input signal of the logic circuit, ordering the input signal from the highest signal transition probability to the lowest signal transition probability, and for the logic circuit, Generating a binary decision diagram corresponding to the logic circuit by applying Shannon expansion processing in the order of the signal transition probability of the input signals in descending order; Generating a technology-independent pass transistor logic circuit by replacing with a two-input selector circuit. By reducing the number of logic stages between the high transition probability input and output signals, characterized in that to reduce the power consumption of the generated circuit. This achieves the above object.

【0023】前記方法は、前記与えられた回路の入出力
信号間に許容される遅延時間を規定する遅延時間制約と
パストランジスタ論理回路の平均遅延時間に基づいて、
前記パストランジスタ論理回路に許容される段数を規定
する段数制約を計算するステップをさらに包含し、前記
論理回路の前記入力信号は、前記段数制約と前記信号遷
移確率とを考慮して順序付けられてもよい。
The above method is based on a delay time constraint defining a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of a pass transistor logic circuit.
Calculating a stage number constraint defining the number of stages allowed in the pass transistor logic circuit, wherein the input signal of the logic circuit may be ordered in consideration of the stage number constraint and the signal transition probability. Good.

【0024】前記段数制約は、前記信号遷移確率よりも
高い優先順位を有していてもよい。
[0024] The stage number constraint may have a higher priority than the signal transition probability.

【0025】本発明の他の方法は、与えられた回路の論
理仕様に基づいて、パストランジスタ論理回路を設計す
る方法であって、前記論理仕様に基づいて論理ゲートを
含む論理回路を生成するステップと、前記与えられた回
路の入出力信号間に許容される遅延時間を規定する遅延
時間制約とパストランジスタ論理回路の平均遅延時間に
基づいて、前記パストランジスタ論理回路に許容される
段数を規定する段数制約を計算するステップと、前記段
数制約を考慮して、シャノン展開のための最適な入力信
号の順序を決定するステップと、前記論理回路に対し
て、前記入力信号の順序に従ってシャノン展開処理を適
用することにより、前記論理回路に対応する2分決定グ
ラフを生成するステップと、前記2分決定グラフの各ノ
ードをパストランジスタによる2入力セレクタ回路に置
き換えることによりテクノロジー独立なパストランジス
タ論理回路を生成するステップとを包含し、前記遅延時
間制約が与えられた入力信号と出力信号との間のパスト
ランジスタ段数を制限することにより、複数のパストラ
ンジスタ回路を生成して比較する手順を取ることなく、
生成した回路が与えられた遅延時間制約を満たすことを
特徴とする。これにより上記目的が達成される。
Another method of the present invention is a method of designing a pass transistor logic circuit based on a logic specification of a given circuit, wherein a logic circuit including a logic gate is generated based on the logic specification. And defining the number of stages allowed in the pass transistor logic circuit based on a delay time constraint defining a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of the pass transistor logic circuit. Calculating a stage number constraint, determining an optimal input signal order for Shannon expansion in consideration of the stage number constraint, and performing Shannon expansion processing on the logic circuit in accordance with the input signal order. Generating a binary decision diagram corresponding to the logic circuit by applying each of the nodes; Generating a technology-independent pass transistor logic circuit by substituting a two-input selector circuit with a delay time constraint, thereby limiting the number of pass transistor stages between the input signal and the output signal given the delay time constraint. Allows multiple pastora
Without taking steps to generate and compare transistor circuits,
The generated circuit satisfies a given delay time constraint. This achieves the above object.

【0026】本発明の他の方法は、与えられた回路の論
理仕様に基づいて、パストランジスタ論理回路を設計す
る方法であって、前記論理仕様に基づいて論理ゲートを
含む論理回路を生成するステップと、前記論理回路に論
理最適化処理を行い、冗長回路を削除するステップと、
分割された複数のサブ回路のそれぞれの入力信号の数を
考慮して、前記最適化された論理回路を複数のサブ回路
に分割するステップと、生成される2分決定グラフの最
小化を目的として、前記複数のサブ回路のそれぞれにつ
いてシャノン展開のための最適な入力信号の順序を決定
するステップと、前記複数のサブ回路のそれぞれについ
て、前記入力信号の順序に従ってシャノン展開処理を適
用することにより、前記論理回路に対応する2分決定グ
ラフを生成するステップと、前記複数のサブ回路のそれ
ぞれについて、前記2分決定グラフの各ノードをパスト
ランジスタによる2入力セレクタ回路に置き換えること
により、テクノロジー独立なパストランジスタ論理回路
を生成するステップとを包含し、個々のサブ回路の入力
信号の数を制限することにより最適な入力信号順序の決
定を可能にして、生成される回路を最小化することを特
徴とする。これにより上記目的が達成される。
Another method of the present invention is a method of designing a pass transistor logic circuit based on a logic specification of a given circuit, wherein a logic circuit including a logic gate is generated based on the logic specification. Performing a logic optimization process on the logic circuit to delete a redundant circuit;
Dividing the optimized logic circuit into a plurality of sub-circuits in consideration of the number of input signals of each of the divided sub-circuits, and minimizing a generated binary decision diagram. Determining an optimal order of input signals for Shannon expansion for each of the plurality of sub-circuits, and applying Shannon expansion processing according to the order of the input signals for each of the plurality of sub-circuits. Generating a binary decision diagram corresponding to the logic circuit; and replacing, for each of the plurality of sub-circuits, each node of the binary decision diagram with a two-input selector circuit using pass transistors. Generating a transistor logic circuit to limit the number of input signals of the individual sub-circuits. To allow determination of optimal input signal sequence by, characterized by minimizing the circuit generated. This achieves the above object.

【0027】前記方法は、前記サブ回路の前記入力信号
のそれぞれの信号遷移確率を評価するステップをさらに
包含し、前記サブ回路の前記入力信号の順序は、前記信
号遷移確率に基づいて決定されてもよい。
The method further includes evaluating a signal transition probability of each of the input signals of the sub-circuit, wherein an order of the input signals of the sub-circuit is determined based on the signal transition probabilities. Is also good.

【0028】前記方法は、前記与えられた回路の入出力
信号間に許容される遅延時間を規定する遅延時間制約と
パストランジスタ論理回路の平均遅延時間に基づいて、
前記パストランジスタ論理回路に許容される段数を規定
する段数制約を計算するステップをさらに包含し、前記
サブ回路の前記入力信号の順序は、前記段数制約に基づ
いて決定されてもよい。
The above method is based on a delay time constraint defining a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of a pass transistor logic circuit.
The method may further include calculating a stage number constraint defining the number of stages allowed in the pass transistor logic circuit, and the order of the input signals of the sub-circuit may be determined based on the stage number constraint.

【0029】前記方法は、前記与えられた回路の入出力
信号間に許容される遅延時間を規定する遅延時間制約と
パストランジスタ論理回路の平均遅延時間に基づいて、
前記パストランジスタ論理回路に許容される段数を規定
する段数制約を計算するステップをさらに包含し、前記
サブ回路の前記入力信号の順序は、前記段数制約と前記
信号遷移確率とに基づいて決定されてもよい。
The above method is based on a delay time constraint defining a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of a pass transistor logic circuit.
The method further includes calculating a number-of-stages constraint defining the number of stages allowed in the pass transistor logic circuit, wherein the order of the input signals of the sub-circuit is determined based on the number-of-stages constraint and the signal transition probability. Is also good.

【0030】以下、作用を説明する。The operation will be described below.

【0031】本発明は上記の構成を取ることにより、与
えられた論理仕様に対応したBDDを生成する処理にお
いて、入力信号のうち遷移頻度の高いものから先にシャ
ノン展開し、遷移頻度の低いものを後でシャノン展開す
る。
According to the present invention, by adopting the above configuration, in processing for generating a BDD corresponding to a given logical specification, Shannon expansion of input signals having a high transition frequency is performed first, and those having a low transition frequency are performed. Will be later expanded to Shannon.

【0032】BDDでは先にシャノン展開した入力信号
に対応するノード程出力側に近くなるため、BDDの各
ノードをパストランジスタに変換した後では、遷移頻度
の高い入力ほど出力との間の論理段数が小さくなる。
In the BDD, since the node corresponding to the input signal which has been Shannon-expanded earlier is closer to the output side, after converting each node of the BDD into a pass transistor, the number of logic stages between the input and the output having a higher transition frequency becomes higher. Becomes smaller.

【0033】遷移頻度の高い入力信号と出力の間のパス
に含まれる内部信号も遷移頻度が高くなることが多いた
め、このようなパスの論理段数を削減することにより、
回路に含まれる全ての信号の遷移頻度の和を削減するこ
とができる。
Since an internal signal included in a path between an input signal and an output having a high transition frequency often has a high transition frequency, by reducing the number of logical stages of such a path,
The sum of transition frequencies of all signals included in the circuit can be reduced.

【0034】また、BDDは他のグラフと同様に根から
枝になるに従って広がっていくことが多いため、遷移確
率の高い入力に接続されるパストランジスタ数が少なく
なり、その意味でも全体の遷移頻度の和を削減できる。
これらの結果として回路の消費電力を低減することが可
能になる。
Since the BDD often spreads from the root to the branch similarly to other graphs, the number of pass transistors connected to the input having a high transition probability decreases, and in that sense, the overall transition frequency also increases. Can be reduced.
As a result, the power consumption of the circuit can be reduced.

【0035】また、本発明では与えられた入出力間の遅
延時間制約とあらかじめ求めておいたパストランジスタ
回路の平均遅延時間から、前記遅延時間制約に対応する
パストランジスタ段数制約を計算する。
In the present invention, a pass transistor stage number constraint corresponding to the delay time constraint is calculated from a given delay time constraint between input and output and a previously determined average delay time of the pass transistor circuit.

【0036】BDDの各ノードをパストランジスタに置
き換える本発明の設計方法では、BDDを生成する時の
シャノン展開の入力信号順序が入出力間のパストランジ
スタ段数に直接関係しているため、前記パストランジス
タ段数制約は入力信号順序の制約に置き換えることがで
きる。
In the design method of the present invention in which each node of the BDD is replaced with a pass transistor, the order of the input signals of Shannon expansion at the time of generating the BDD is directly related to the number of pass transistor stages between input and output. The constraint on the number of stages can be replaced by a constraint on the input signal order.

【0037】全ての遅延時間制約について対応するパス
トランジスタ段数制約を求めた後、これらの制約を満た
す入力信号のシャノン展開順序を決定する。このように
して求めた順序に従ってシャノン展開してBDDを生成
し、それをパストランジスタ回路に変換した結果は、前
記パストランジスタ段数制約を満たしている。引続き行
われるテクノロジー依存処理において注意深く設計する
ことにより、与えられた遅延制約を満たした回路を設計
することができる。
After obtaining the constraints on the number of pass transistor stages corresponding to all the delay time constraints, the Shannon expansion order of the input signal satisfying these constraints is determined. The BDD is generated by performing Shannon expansion according to the order obtained in this manner, and the result is converted into a pass transistor circuit. The result satisfies the constraint on the number of pass transistor stages. By careful design in the subsequent technology-dependent processing, a circuit that satisfies given delay constraints can be designed.

【0038】また、本発明ではBDDのサイズを最小化
するための最適入力信号順序決定の困難さを考慮して、
最初に論理仕様から通常の論理回路に変換する段階で、
複数のサブ回路に分割しておく。ここで各サブ回路の入
力数はあらかじめ決められた数以下になるように注意し
て分割する。
Also, in the present invention, considering the difficulty of determining the optimal input signal order for minimizing the size of the BDD,
First, at the stage of converting the logic specification to a normal logic circuit,
It is divided into a plurality of sub-circuits. Here, division is performed so that the number of inputs of each sub-circuit is equal to or less than a predetermined number.

【0039】このような設計方法では、回路全体は1つ
のBDDとはならず、複数のBDD間では論理の冗長性
を取り除くことができないため、サブ回路に分割する前
に通常の論理回路の段階であらかじめ論理最適化処理を
かけておく。
In such a design method, the entire circuit does not become one BDD, and the redundancy of the logic cannot be removed between a plurality of BDDs. Preliminarily performs a logic optimization process.

【0040】このようにして入力数の制限されたサブ回
路では、シャノン展開の入力変数順序を最適化すること
が可能で個々のサブ回路に対応するBDDのサイズを最
小化することができる。
In the sub-circuit having a limited number of inputs, the order of input variables in Shannon expansion can be optimized, and the size of the BDD corresponding to each sub-circuit can be minimized.

【0041】一方、回路全体を1つのBDDに変換する
場合には、最適な入力変数順序を見つけることができず
BDDのサイズが最小化されない可能性が高いため、サ
ブ回路に分割した方が全体として最終的なパストランジ
スタ回路の規模も小さくなる。
On the other hand, when converting the entire circuit into one BDD, it is highly likely that the optimal input variable order cannot be found and the size of the BDD will not be minimized. As a result, the scale of the final pass transistor circuit is reduced.

【0042】また、回路によっては一体のBDDに変換
した後パストランジスタ論理回路を生成するよりも、複
数のBDDから構成されるネットワークに変換した後パ
ストランジスタ論理回路に変換した方が回路規模が小さ
くなる場合も多い。
Also, depending on the circuit, the circuit scale may be smaller when converting to a network composed of a plurality of BDDs and then converting to a pass transistor logic circuit than generating a pass transistor logic circuit after converting to an integrated BDD. In many cases.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0044】(実施の形態1)図1は本発明によるパス
トランジスタ論理設計方法の処理の流れを示すための処
理フロー図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a processing flow chart showing a processing flow of a pass transistor logic design method according to the present invention.

【0045】図中、論理仕様1は設計しようとする回路
の論理的仕様を、ハードウェア記述言語や論理式といっ
たフォーマットで記述したものである。
In the figure, a logical specification 1 describes a logical specification of a circuit to be designed in a format such as a hardware description language or a logical expression.

【0046】図4はハードウェア記述言語verilo
gHDLを用いた機能記述の例である。これはaとbと
いう2つの4ビットの入力の値を加えた結果をyに出力
する4ビット加算器の動作を記述している。本実施の形
態は組合せ回路であり、BDDを用いる本発明の設計方
法で直接処理することが可能である。しかし順序回路も
組合せ回路とフリップフロップに分割することが可能で
あるため、その組合せ回路部分に対して本発明の設計方
法を適用することができる。
FIG. 4 shows a hardware description language verilo.
It is an example of a function description using gHDL. This describes the operation of a 4-bit adder that outputs the result of adding two 4-bit input values a and b to y. The present embodiment is a combinational circuit, and can be directly processed by the design method of the present invention using BDD. However, since the sequential circuit can also be divided into a combinational circuit and a flip-flop, the design method of the present invention can be applied to the combinational circuit portion.

【0047】図5は前記4ビット加算器の出力yの最上
位ビットy3を表現する論理式の一例である。ここで”
&”は論理積、”|”は論理和、”@”は排他的論理和
を表わす演算子である。論理式も前記の機能記述と同
様、論理仕様の一例である。あるいは、論理仕様は他の
形式で表現されてもよい。
FIG. 5 is an example of a logical expression expressing the most significant bit y3 of the output y of the 4-bit adder. here"
&"Is a logical product," | "is a logical sum, and" $ "is an operator representing an exclusive logical sum.A logical expression is an example of a logical specification similarly to the above-described functional description. It may be expressed in other formats.

【0048】ステップ2ではハードウェア記述言語(H
DL)による機能記述や論理式といった論理仕様を基に
して、通常のゲートから構成される論理回路を生成す
る。本ステップには人手で論理設計する方法や論理合成
ツールを用いる方法があり、いずれの方法でもよいが、
本実施の形態では後者を取る。
In step 2, a hardware description language (H
A logic circuit composed of ordinary gates is generated on the basis of logical specifications such as a function description and a logical expression using DL). In this step, there are a method of manually performing a logic design and a method of using a logic synthesis tool, and any method may be used.
In the present embodiment, the latter is adopted.

【0049】図6は図5で示した論理式からステップ2
の処理により生成した論理回路の一例である。ここでは
ANDやORといった論理ゲートのネットワークにより
回路が表現されている。本実施の形態ではこの1出力論
理回路を例として説明していくが、多出力論理回路であ
っても基本的には同じように扱うことができる。
FIG. 6 shows a step 2 based on the logical expression shown in FIG.
Is an example of a logic circuit generated by the processing of FIG. Here, a circuit is represented by a network of logic gates such as AND and OR. In this embodiment, this one-output logic circuit will be described as an example, but a multi-output logic circuit can be basically handled in the same manner.

【0050】ステップ3では、ステップ2で生成された
論理回路の各入力の信号遷移確率の評価を行う。通常、
論理回路はクロックに同期して動作する同期式で設計さ
れる場合がほとんどである。この場合回路中の全ての信
号はクロックに同期して値が決定され、あるクロックサ
イクルでは値が前サイクルとは変化し、別のクロックサ
イクルでは前サイクルの値を保持することになる。信号
遷移確率とは値が変化するクロックサイクル数を全クロ
ックサイクル数で割ったもので定義される。
In step 3, the signal transition probability of each input of the logic circuit generated in step 2 is evaluated. Normal,
In most cases, a logic circuit is designed in a synchronous manner that operates in synchronization with a clock. In this case, the values of all the signals in the circuit are determined in synchronization with the clock, and the values change in a certain clock cycle from the previous cycle, and retain the values of the previous cycle in another clock cycle. The signal transition probability is defined by dividing the number of clock cycles whose value changes by the total number of clock cycles.

【0051】論理回路中の各信号の消費電力は、(数
1)で与えられる。(数2)という関係があるので、各
信号の消費電力は前記信号遷移確率に比例することがわ
かる。回路全体の消費電力は回路の各信号の消費電力の
総和になるため、回路を低消費電力化するには回路の各
信号の信号遷移確率を低減することが課題となる。
The power consumption of each signal in the logic circuit is given by (Equation 1). Since there is the relationship of (Equation 2), it is understood that the power consumption of each signal is proportional to the signal transition probability. Since the power consumption of the entire circuit is the sum of the power consumption of each signal of the circuit, it is necessary to reduce the signal transition probability of each signal of the circuit in order to reduce the power consumption of the circuit.

【0052】[0052]

【数1】P=(1/2)・C・Vdd2・SWR C:信号の負荷容量、Vdd:回路の電源電圧、SW
R:信号の単位時間当りの遷移回数
P = (1/2) · C · Vdd 2 · SWR C: load capacitance of signal, Vdd: power supply voltage of circuit, SW
R: Number of transitions per unit time of signal

【0053】[0053]

【数2】SWR=STR/Tcycle STR:信号遷移確率、Tcycle:クロックサイク
ル時間 前記論理回路が設計しようとする回路全体である場合に
は、その入力は全体回路の外部入力であり、その信号遷
移確率は回路に入力される信号の仕様により決定され
る。しかし、通常回路は階層的に設計され、サブ回路毎
に論理設計されることが多い。この場合にはサブ回路の
入力の信号遷移確率は回路全体の外部入力に与えられる
信号の仕様と前記サブ回路に接続される周辺のサブ回路
の論理により概略決定される。この信号遷移確率を評価
するにはいくつかの手法があるが、本実施の形態では論
理シミュレーションにより評価する。
SWR = STR / Tcycle STR: signal transition probability, Tcycle: clock cycle time If the logic circuit is an entire circuit to be designed, its input is an external input of the entire circuit and its signal transition The probability is determined by the specification of the signal input to the circuit. However, usually, circuits are designed hierarchically and logically designed for each sub-circuit in many cases. In this case, the signal transition probability of the input of the sub-circuit is roughly determined by the specification of the signal given to the external input of the entire circuit and the logic of the peripheral sub-circuit connected to the sub-circuit. There are several methods for evaluating the signal transition probability. In the present embodiment, the evaluation is performed by logic simulation.

【0054】図7に論理シミュレーションにおいて入力
信号に与えるテストベクタの一例を示す。各行が1つの
ベクタで、あるクロックサイクルに入力に与えられる信
号を記述している。ベクタの各数字は位置で対応する入
力信号の値を表わしている。最初の行が第1クロックサ
イクルのベクタで、次の行が第2クロックサイクルのベ
クタというように順番に記述している。
FIG. 7 shows an example of a test vector given to an input signal in a logic simulation. Each row is one vector and describes a signal applied to an input in a certain clock cycle. Each number in the vector represents the value of the corresponding input signal by position. The first row describes the vector of the first clock cycle, the next row describes the vector of the second clock cycle, and so on.

【0055】各クロックサイクルの入力値が決まると、
それから論理演算することにより、各クロックサイクル
における回路の各内部信号値が決定される。各クロック
サイクルの信号値を1つ前のサイクルの値と比較すれ
ば、信号が変化したか否かが決まるので、信号遷移確率
を算出できる。この内部信号の中にはサブ回路の入力信
号も含まれているので、これによりサブ回路の入力の信
号遷移確率が得られることになる。
When the input value of each clock cycle is determined,
Then, by performing a logical operation, each internal signal value of the circuit in each clock cycle is determined. By comparing the signal value of each clock cycle with the value of the previous cycle, it is determined whether or not the signal has changed, so that the signal transition probability can be calculated. Since the internal signal includes the input signal of the sub-circuit, the signal transition probability of the input of the sub-circuit can be obtained.

【0056】この論理シミュレーションによる方法で信
号遷移確率を精度よく評価するためには、実際に使用さ
れる状況を正しく反映した適切なテストベクタを準備す
る必要がある。
In order to accurately evaluate the signal transition probability by the method based on the logic simulation, it is necessary to prepare an appropriate test vector that accurately reflects a situation actually used.

【0057】ステップ4ではステップ3で評価した各入
力の信号遷移確率が高いものから順に入力信号を順序付
ける。図8に順序付けられた入力信号のリストを示す。
In step 4, the input signals are ordered in descending order of the signal transition probability of each input evaluated in step 3. FIG. 8 shows an ordered list of input signals.

【0058】ステップ5ではステップ2で生成した論理
回路に対して、ステップ4で決定した順序に従ってシャ
ノン展開を実行して2分決定グラフ(BDD)を生成す
る。
In step 5, Shannon expansion is performed on the logic circuit generated in step 2 according to the order determined in step 4 to generate a binary decision diagram (BDD).

【0059】論理関数fの入力変数pによるシャノン展
開とは、fにおける入力pを1に固定した論理関数をf
[p=1]、fにおける入力pを0に固定した論理関数をf
[p=0]で表わす時、(数3)に示す等式が成立すること
を利用して、左辺を右辺に変換する。左辺の論理はpが
1ならばf=f[p=1]、pが0ならばf=f[p=0]という
2者択一論理になっていることがわかる。ステップ2で
生成した論理回路は、(数4)の論理関数に対応してい
る。順序に従って、y3をa0でシャノン展開すると、(数
5)および(数6)となり、(数7)と展開される。
The Shannon expansion of the logical function f by the input variable p is a logical function in which the input p in f is fixed to 1
[p = 1], a logical function in which the input p in f is fixed to 0 is f
When [p = 0] is used, the left side is converted to the right side by using the fact that the equation shown in (Equation 3) holds. It can be seen that the logic on the left side is an alternative logic of f = f [p = 1] if p is 1, and f = f [p = 0] if p is 0. The logic circuit generated in step 2 corresponds to the logic function of (Equation 4). When y3 is Shannon-expanded with a0 according to the order, (Equation 5) and (Equation 6) are developed, and (Equation 7) is developed.

【0060】[0060]

【数3】f=p&f[p=1]|^p&f[p=0] ”&”:論理積、”|”:論理和、”^”:論理反転F = p & f [p = 1] | ^ p & f [p = 0] “&”: logical product, “|”: logical sum, “^”: logical inversion

【0061】[0061]

【数4】y3 = ((a0&b0&(a1|b1)|(a1&b1))&b2 |(a0&b0&
(a1|b1)|(a1&b1)|b2)&a2) @ a3 @ b3
Y3 = ((a0 & b0 & (a1 | b1) | (a1 & b1)) & b2 | (a0 & b0 &
(a1 | b1) | (a1 & b1) | b2) & a2) @ a3 @ b3

【0062】[0062]

【数5】y3[a0=1] = ((b0&(a1|b1)|(a1&b1))&b2 |(b0&
(a1|b1)|(a1&b1)|b2)&a2) @ a3 @ b3
Y3 [a0 = 1] = ((b0 & (a1 | b1) | (a1 & b1)) & b2 | (b0 &
(a1 | b1) | (a1 & b1) | b2) & a2) @ a3 @ b3

【0063】[0063]

【数6】y3[a0=0] = ((a1&b1&b2) | ((a1&b1)|b2)&a2)
@ a3 @ b3
Y3 [a0 = 0] = ((a1 & b1 & b2) | ((a1 & b1) | b2) & a2)
@ a3 @ b3

【0064】[0064]

【数7】y3 = a0 & y3[a0=1] | ∧a0 & y3[a0=0] さらに引き続いてb0でシャノン展開すると、(数8)と
なる。一方、y3[a0=0]はb0を含まないので、シャノン展
開の必要はない。従って、(数9)と展開される。
[Equation 7] y3 = a0 & y3 [a0 = 1] | ∧a0 & y3 [a0 = 0] Further, when Shannon expansion is subsequently performed on b0, (Equation 8) is obtained. On the other hand, y3 [a0 = 0] does not include b0, so there is no need for Shannon expansion. Therefore, it is expanded to (Equation 9).

【0065】[0065]

【数8】y3[a0=1][b0=1] = ((a1|b1|(a1&b1))&b2 |(a1|
b1|(a1&b1)|b2)&a2) @ a3 @ b3 y3[a0=1][b0=0] = ((a1&b1&b2) | ((a1&b1)|b2)&a2) @
a3 @ b3
[Equation 8] y3 [a0 = 1] [b0 = 1] = ((a1 | b1 | (a1 & b1)) & b2 | (a1 |
b1 | (a1 & b1) | b2) & a2) @ a3 @ b3 y3 [a0 = 1] [b0 = 0] = ((a1 & b1 & b2) | ((a1 & b1) | b2) & a2) @
a3 @ b3

【0066】[0066]

【数9】y3 = a0 & b0 & y3[a0=1][b0=1] | a0 & ∧b0
& y3[a0=1][b0=0]| ∧a0 & y3[a0=0] さらに引き続いて、a1、b1、a2、b2、a3、b3についてシ
ャノン展開を実行する。
[Equation 9] y3 = a0 & b0 & y3 [a0 = 1] [b0 = 1] | a0 & ∧b0
& y3 [a0 = 1] [b0 = 0] | ∧a0 & y3 [a0 = 0] Subsequently, Shannon expansion is executed for a1, b1, a2, b2, a3, and b3.

【0067】図9にこのようにして生成されたBDDを
示す。BDDの非終端ノード(丸いノード)はノード中
に記述された入力変数でシャノン展開された1つの論理
関数に対応している。各ノードから上方に延びるエッジ
は出力エッジで、そのノードが表わす論理関数を上方の
ノードに伝える。一方、各ノードから下方に延びるエッ
ジには1と書かれたもの(1エッジ)と0と書かれたも
の(0エッジ)がある。前者はシャノン展開における入
力変数を1に固定した論理関数に対応するノードに接続
され、後者は入力変数を0に固定した論理関数に対応す
るノードに接続される。
FIG. 9 shows the BDD generated in this manner. A non-terminal node (round node) of the BDD corresponds to one logical function Shannon-expanded by an input variable described in the node. The edge extending upward from each node is an output edge, which transmits the logical function represented by that node to the upper node. On the other hand, edges extending downward from each node include those written as 1 (1 edge) and those written as 0 (0 edge). The former is connected to a node corresponding to a logical function with an input variable fixed to 1 in the Shannon expansion, and the latter is connected to a node corresponding to a logical function with an input variable fixed to 0.

【0068】すなわち、一番上のノード31は論理回路
の出力y3に対応している。ノード32はy3の論理関数に
おいて入力変数a0を1に固定した論理関数に対応してい
る。また、終端ノード(四角いノード)には1と記述さ
れたものと0と記述されたものがあるが、それぞれ論理
定数1と0に対応している。ノード35は0エッジが定
数1に接続され、1エッジが定数0に接続されているの
で、対応する論理関数は、(数10)であることがわか
る。同様にノード36は論理関数b3に対応している。ノ
ード33に対応する論理関数は、(数11)である。
That is, the uppermost node 31 corresponds to the output y3 of the logic circuit. The node 32 corresponds to a logical function in which the input variable a0 is fixed to 1 in the logical function of y3. There are terminal nodes (square nodes) described as 1 and nodes described as 0, which correspond to logical constants 1 and 0, respectively. Since the zero edge of the node 35 is connected to the constant 1 and the one edge is connected to the constant 0, it can be seen that the corresponding logical function is (Equation 10). Similarly, node 36 corresponds to logic function b3. The logical function corresponding to the node 33 is (Equation 11).

【0069】[0069]

【数10】b3 & 0 | ∧b3 & 1 = ∧b3[Equation 10] b3 & 0 | ∧b3 & 1 = ∧b3

【0070】[0070]

【数11】a3 & ∧b3 | ∧a3 & b3 = a3 @ b3 ステップ6ではステップ5で生成したBDDをパストラ
ンジスタ論理回路に変換する。前述したようにBDDの
各ノードは2者択一論理であり、一方、パストランジス
タ論理は2入力セレクタを基本として構成されるため、
図10に示す変換をBDDの各ノードに適用することに
より、対応するパストランジスタ回路を得ることができ
る。
A3 & ∧b3 | ∧a3 & b3 = a3 @ b3 In step 6, the BDD generated in step 5 is converted into a pass transistor logic circuit. As described above, each node of the BDD is an alternative logic, while the pass transistor logic is based on a two-input selector.
By applying the conversion shown in FIG. 10 to each node of the BDD, a corresponding pass transistor circuit can be obtained.

【0071】図11に図9のBDDから変換したパスト
ランジスタ論理回路を示す。図11より信号遷移確率が
高いa0やb0のような入力程、出力y3までのパストランジ
スタ段数が小さく、逆にa3やb3のように信号遷移確率の
低い入力では出力までのパストランジスタ段数が大きく
なっており、低消費電力化されていることがわかる。
FIG. 11 shows a pass transistor logic circuit converted from the BDD of FIG. As shown in FIG. 11, as the input has a higher signal transition probability such as a0 or b0, the number of pass transistor stages up to the output y3 is smaller, and conversely, the input has a lower signal transition probability such as a3 or b3, the larger the number of pass transistor stages up to the output. It can be seen that the power consumption has been reduced.

【0072】実際には図11のように多くのパストラン
ジスタを直列に接続することはできず、適当な箇所に電
位の回復と電流増幅のためのバッファを挿入する必要が
あるが、それは本発明に係わるテクノロジー独立な論理
設計ステップではなく、それに続くテクノロジー依存の
論理設計ステップで処理されることになる。従って最終
的なパストランジスタ論理回路における入出力間のパス
トランジスタ段数や内部信号の単位時間当りの遷移回数
はこの段階では見積ることはできないが、各入力から出
力までの相対的な距離は最終的な回路においても保存さ
れる。
In practice, many pass transistors cannot be connected in series as shown in FIG. 11, and it is necessary to insert a buffer for restoring potential and amplifying current at an appropriate place. Is not processed in a technology-independent logic design step, but in a subsequent technology-dependent logic design step. Therefore, although the final number of pass transistor stages between input and output and the number of transitions of internal signals per unit time in the final pass transistor logic circuit cannot be estimated at this stage, the relative distance from each input to the output is final. It is also stored in the circuit.

【0073】図12は、本実施の形態のように信号遷移
確率による入力信号の順序付けを行わずに、「計算機上
でのBDDの処理技法」(情報処理 vol.34 No.5 p59
3)に記載されているように、出力を制御する力の強い
入力から先に、また、局所計算性のある入力どうしを近
い順にシャノン展開していくという方法(このようにす
ると生成されるBDDの規模が小さくなることが報告さ
れている。)を取った場合に、ステップ2で生成した論
理回路をBDDに変換した結果である。
FIG. 12 shows a “BDD processing technique on a computer” (information processing vol. 34 No. 5 p59) without performing the ordering of input signals based on signal transition probabilities as in the present embodiment.
As described in 3), a method of performing Shannon expansion on inputs having strong locality in order from the input having the strong power to control the output, and the BDD generated in this manner. It is reported that the logic circuit generated in step 2 was converted to BDD when the size of the logic circuit was reduced.)

【0074】図13に図12のBDDから変換したパス
トランジスタ論理回路を示す。図13より、本実施の形
態による結果(図11)に比べて信号遷移確率が高いa0
やb0のような入力から出力y3までのパストランジスタ段
数が大きくなっていることがわかる。前述したように、
信号遷移確率が高い入力から出力に至るパスに含まれる
内部信号は遷移頻度が高くなるため、図13の結果は本
実施の形態による結果に比べて消費電力が大きくなる。
FIG. 13 shows a pass transistor logic circuit converted from the BDD of FIG. FIG. 13 shows that a0 has a higher signal transition probability than the result (FIG. 11) according to the present embodiment.
It can be seen that the number of pass transistor stages from the input like y and b0 to the output y3 is large. As previously mentioned,
Since the internal signal included in the path from the input to the output having a high signal transition probability has a high transition frequency, the result of FIG. 13 consumes more power than the result of the present embodiment.

【0075】実際、「Technology Decomposition and M
apping Targeting Low Power Dissipation」(30th IEEE
Design Automation Conference p68)に記載された方法
で両者の回路中に含まれる全信号の信号遷位確率の和を
見積った結果、本実施の形態の結果が11.4であるのに対
して、図13の結果は16.6と3割程度削減されているこ
とがわかり、本実施の形態の方法が消費電力低減に大き
な効果を持つことがわかる。
In fact, “Technology Decomposition and M
apping Targeting Low Power Dissipation '' (30th IEEE
As a result of estimating the sum of the signal transition probabilities of all the signals included in both circuits by the method described in Design Automation Conference p68), the result of the present embodiment is 11.4, whereas the result of FIG. As a result, it is understood that the result is reduced by about 30% to 16.6, which indicates that the method according to the present embodiment has a great effect in reducing power consumption.

【0076】(実施の形態2)図2は本発明によるパス
トランジスタ論理設計方法の処理の流れを示すための処
理フロー図である。本実施の形態の論理仕様1と通常ゲ
ートによる論理回路を生成するステップ2は前記実施の
形態1のものと同様であるため、ここでは説明を省略す
る。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a process flowchart showing a process flow of a pass transistor logic design method according to the present invention. Since the logic specification 1 of this embodiment and step 2 of generating a logic circuit using normal gates are the same as those of the first embodiment, the description is omitted here.

【0077】通常、論理回路設計においては、与えられ
た論理仕様1を満足させる必要があるが、それだけでは
なく、回路が満たすべき遅延時間制約13を与えられる
ことが多い。本実施の形態のような組合せ回路設計では
遅延時間制約は図14に示されるように入力から出力ま
での最大遅延値で与えられるのが普通である。
Normally, in the design of a logic circuit, it is necessary to satisfy the given logic specification 1, but in addition to that, a delay time constraint 13 to be satisfied by the circuit is often given. In the combinational circuit design as in the present embodiment, the delay time constraint is generally given by the maximum delay value from input to output as shown in FIG.

【0078】ここでは入力a0から出力y3までの遅延が2.
0ns以下、入力b0から出力y3までの遅延が1.5ns以下でな
ければならないことが記述されている。a0、b0以外の入
力に対する遅延制約は与えられていない。遅延制約とし
ては全入力から全出力までの最大遅延値の形式で与えら
れることも多いが、例えば特定の入力信号が他の入力信
号よりも遅れる等の理由で、本例のように特定の入力に
対して遅延制約を与えることも実際の設計ではよく行わ
れる。
Here, the delay from the input a0 to the output y3 is 2.
It is described that the delay from the input b0 to the output y3 must be 1.5 ns or less for 0 ns or less. No delay constraint is applied to inputs other than a0 and b0. The delay constraint is often given in the form of a maximum delay value from all inputs to all outputs.However, for example, a specific input signal is delayed more than another Is often performed in an actual design.

【0079】ステップ14では与えられた遅延時間制約
を元に、入出力間のパストランジスタ段数制約を計算す
る。そのためにはあらかじめ何らかの方法でパストラン
ジスタ1段当りの平均遅延時間を求めておく必要があ
る。通常、これらの値は設計しようとする回路の性質に
より変動するため、できるだけ多くの回路について統計
を取ることにより、信頼性の高い値を得ておくことが重
要である。
In step 14, a constraint on the number of pass transistor stages between input and output is calculated based on the given delay time constraint. For this purpose, it is necessary to previously determine the average delay time per pass transistor stage by some method. Usually, these values fluctuate depending on the characteristics of the circuit to be designed. Therefore, it is important to obtain a highly reliable value by collecting statistics on as many circuits as possible.

【0080】ここでは仮にパストランジスタ1段当り平
均0.4nsの遅延値であることがあらかじめ求められてい
るものとすると、a0からy3までがパストランジスタ5段
以内、b0からy3までがパストランジスタ3段以内という
段数制約を計算することができる。
Here, assuming that a delay value of 0.4 ns on average per pass transistor stage has been previously obtained, a0 to y3 are within 5 pass transistor stages, and b0 to y3 are 3 pass transistor stages. It is possible to calculate the number-of-stages constraint within.

【0081】ステップ15ではステップ14の結果得ら
れた各入力の段数制約を考慮しながら入力変数の順序付
けを行う。本発明に係わるパストランジスタ論理設計方
法ではBDDの構造が最終的な回路の構造に反映される
という特徴があるので、シャノン展開における入力変数
の順序により、生成される回路の入出力間の段数を調整
することが可能である。
In step 15, the order of the input variables is determined in consideration of the restriction on the number of stages of each input obtained as a result of step 14. The pass transistor logic design method according to the present invention is characterized in that the BDD structure is reflected in the final circuit structure. Therefore, the number of stages between the input and output of the generated circuit is determined by the order of the input variables in the Shannon expansion. It is possible to adjust.

【0082】本実施の形態ではa0とb0以外の入力の遅延
制約が与えられていないため、a0とb0の段数制約を満た
した上で、前記「計算機上でのBDDの処理技法」記載
の方法を用いて入力変数を決定するものとする。
In the present embodiment, since no delay constraint is imposed on inputs other than a0 and b0, the constraint on the number of stages of a0 and b0 is satisfied, and the method described in the above “BDD processing technique on computer” is used. Is used to determine an input variable.

【0083】図15に本ステップで決定された入力変数
順序を示す。図5に示した論理式より明かなように、a3
とb3、a2とb2、a1とb1、a0とb0は論理式の中でペアとし
て表れており、局所計算性があるため、順番を続けてい
る。また、前記の順に出力を制御する力が強いため、基
本的にはこの順番に従うが、a0とb0は段数制約があるの
で、それを考慮してb0を3番目にa0を4番目に持ってき
ている。
FIG. 15 shows the input variable order determined in this step. As is clear from the logical expression shown in FIG.
And b3, a2 and b2, a1 and b1, and a0 and b0 appear as a pair in the logical expression, and have local computability. In addition, since the power to control the output is strong in the order described above, basically follow this order. However, since a0 and b0 are limited by the number of stages, b0 is set to the third position and a0 is set to the fourth position in consideration of this. ing.

【0084】ステップ16では実施の形態1のステップ
5と同様に、ステップ15で決定した変数順序に従って
論理回路をシャノン展開してBDDを生成する。図16
に生成されたBDDを示す。
In step 16, as in step 5 of the first embodiment, the logic circuit is Shannon-expanded according to the variable order determined in step 15 to generate a BDD. FIG.
Shows the generated BDD.

【0085】ステップ17では実施の形態1のステップ
6と同様に、ステップ16で生成したBDDをパストラ
ンジスタ論理回路に変換する。図17に生成されたパス
トランジスタ論理回路18を示す。
At step 17, similarly to step 6 of the first embodiment, the BDD generated at step 16 is converted into a pass transistor logic circuit. FIG. 17 shows the generated pass transistor logic circuit 18.

【0086】図17より入力a0から出力y3のパストラン
ジスタ段数は4段であり、入力b0から出力y3のパストラ
ンジスタ段数が3段になっていることがわかる。回路の
遅延は、本発明に係わるテクノロジー独立の論理設計ス
テップからテクノロジー依存の論理設計ステップを経て
レイアウト設計が終わった後でないと正確に評価するこ
とはできないが、与えられた遅延時間制約からパストラ
ンジスタ論理段数を計算するステップ14において、十
分な設計マージンを組み込んでおくことにより、与えら
れた遅延時間制約を満足することは可能である。
FIG. 17 shows that the number of pass transistor stages from the input a0 to the output y3 is four, and the number of pass transistor stages from the input b0 to the output y3 is three. The circuit delay cannot be accurately evaluated until after the layout design is completed from the technology-independent logic design step to the technology-dependent logic design step according to the present invention. By incorporating a sufficient design margin in step 14 for calculating the number of logic stages, it is possible to satisfy the given delay time constraint.

【0087】それに対して、遅延制約を考慮しないでシ
ャノン展開の入力変数順序を決定した場合に対応する図
13に示す結果では、入力a0およびb0から出力y3までの
パストランジスタ段数が7段になっており、1段当りの
平均遅延時間が0.4nsであることを考えると遅延制約を
満たしておらず、実際には使えない回路である可能性が
高い。
On the other hand, according to the result shown in FIG. 13 corresponding to the case where the input variable order of Shannon expansion is determined without considering the delay constraint, the number of pass transistor stages from the inputs a0 and b0 to the output y3 is seven. In consideration of the fact that the average delay time per stage is 0.4 ns, the delay constraint is not satisfied, and there is a high possibility that the circuit is not actually usable.

【0088】(実施の形態3)図3は本発明によるパス
トランジスタ論理設計方法の処理の流れを示すための処
理フロー図である。本実施の形態は本来、回路全体とし
ては最適にBDDに変換できないような大規模な回路に
有効であるが、ここでは簡単のために、実施の形態1お
よび実施の形態2と同じく図5に示した論理仕様に基づ
いて説明する。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a process flowchart showing a process flow of a pass transistor logic design method according to the present invention. This embodiment is originally effective for a large-scale circuit that cannot be optimally converted to BDD as a whole circuit. However, for the sake of simplicity, FIG. 5 shows the same as in the first and second embodiments. A description will be given based on the logical specifications shown.

【0089】通常ゲートによる論理回路を生成するステ
ップ2は前記実施の形態1のものと同様であるため、こ
こでは説明を省略する。
Step 2 for generating a logic circuit using normal gates is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.

【0090】ステップ23では、ステップ2で生成され
た論理回路に対して論理最適化処理を適用することによ
り、回路に含まれる論理的冗長性を取り除いておく。
At step 23, the logic redundancy included in the circuit is removed by applying a logic optimization process to the logic circuit generated at step 2.

【0091】本実施例において論理最適化処理を行なう
理由は、本実施例では論理回路を分割してそれぞれの部
分回路ごとに独立にパストランジスタ回路に変換するた
め、部分回路間に論理的冗長性が存在した場合、それが
最後まで残ってしまうためである。
The reason for performing the logic optimization processing in the present embodiment is that, in the present embodiment, the logic circuit is divided and each partial circuit is independently converted into a pass transistor circuit. This is because if exists, it remains until the end.

【0092】回路全体をBDDに変換する従来手法で
は、変換されたBDDは元の論理回路の構造には依存し
ない(論理とシャノン展開における入力順により一意的
に決定される)ので本ステップは不必要である。
In the conventional method of converting the whole circuit into BDD, this step is not performed because the converted BDD does not depend on the structure of the original logic circuit (it is uniquely determined by the input order in logic and Shannon expansion). is necessary.

【0093】図6に示した論理回路が論理仕様1を元に
ステップ2とステップ23を行なうことにより生成され
た論理回路である。(実施の形態1および実施の形態2
の説明では触れなかったが、図6の論理回路は論理最適
化処理を行った結果である。)ステップ24では生成さ
れた論理回路を複数のサブ回路に分割する。
The logic circuit shown in FIG. 6 is a logic circuit generated by performing steps 2 and 23 based on the logic specification 1. (Embodiments 1 and 2)
, The logic circuit of FIG. 6 is a result of performing a logic optimization process. In step 24), the generated logic circuit is divided into a plurality of sub-circuits.

【0094】ここでは、論理合成処理の内テクノロジー
独立な論理にセルを割り付けるテクノロジーマッピング
処理において従来よく用いられてきた、ファンアウト2
以上の内部信号(図6では信号i)で回路を分割する手
法を用いる。
Here, the fan-out 2 which has been often used in the technology mapping process of allocating cells to technology-independent logic in the logic synthesis process has been conventionally used.
The technique of dividing the circuit by the internal signal (signal i in FIG. 6) is used.

【0095】さらに分割された各サブ回路の入力数を調
べて、それがある決められた値よりも大きい場合にはさ
らに回路分割を行ない、入力数が制限値内に収まるまで
分割を繰り返す。ここでの制限値としてはシャノン展開
処理における入力信号順の最適化が可能な入力数を用い
る。
The number of inputs of each of the divided sub-circuits is checked. If the number is larger than a predetermined value, the circuit is further divided, and the division is repeated until the number of inputs falls within the limit value. As the limit value, the number of inputs capable of optimizing the order of input signals in Shannon expansion processing is used.

【0096】図6の論理回路では入力数が8であるた
め、本来は回路分割する必要はないのであるが、説明の
ために信号iで回路を2分割することとする。
In the logic circuit shown in FIG. 6, since the number of inputs is 8, it is not necessary to divide the circuit in principle. However, for the sake of explanation, the circuit is divided into two by the signal i.

【0097】この時、分割された2つのサブ回路の論理
関数は(数12)および(数13)で表される。
At this time, the logical functions of the two divided sub-circuits are expressed by (Equation 12) and (Equation 13).

【0098】[0098]

【数12】 i = ∧( (a0 & b0 & (a1 | b1)) | (a1 & b1) )[Equation 12] i = a ((a0 & b0 & (a1 | b1)) | (a1 & b1))

【0099】[0099]

【数13】 y3 = (((∧i | b2) & a2) | (∧i & b2)) @ a3 @ b3 ステップ25では、例えば「論理関数を表現する2分決
定グラフの最小化」(信学技法 COMP 91-15 p27)に記
載されたような手法を用いて最適な入力順序を決定す
る。あらかじめステップ24の回路分割により各サブ回
路の入力数が制限されているために、前記手法による入
力変数順の決定が可能になっている。ここでは図18に
示すように入力順が決定されたものとする。
Y3 = (((∧i | b2) & a2) | (∧i & b2)) @ a3 @ b3 In step 25, for example, "minimizing a binary decision diagram expressing a logical function" The optimal input order is determined by using a technique such as that described in Science Technique COMP 91-15 p27). Since the number of inputs to each sub-circuit is limited in advance by the circuit division in step 24, the order of input variables can be determined by the above method. Here, it is assumed that the input order is determined as shown in FIG.

【0100】ステップ26では、ステップ25で決定さ
れた入力順に従って、各サブ回路をシャノン展開してB
DDに変換する。本ステップは基本的に実施の形態1に
おけるステップ5の処理を各サブ回路毎に繰り返すだけ
であるから、ここでは説明を省略する。
In step 26, according to the input order determined in step 25, each sub-circuit is Shannon-expanded and B
Convert to DD. Since this step basically repeats the processing of step 5 in the first embodiment for each sub-circuit, the description is omitted here.

【0101】本ステップで生成されるような複数のBD
Dをネットワーク状に接続した論理表現は、全体として
はもはやBDDではなくなるために、一般的なBDDの
応用に対しては適用することができないが、本発明のよ
うにBDDを直接的に論理回路に変換するような手法で
はトータルのBDDノードの削減の目的で効果的に用い
ることができる。
A plurality of BDs generated in this step
Since a logical expression in which D is connected in a network form is no longer a BDD as a whole, it cannot be applied to general BDD applications. However, as in the present invention, a BDD is directly connected to a logic circuit. Such a method can be used effectively for the purpose of reducing the total number of BDD nodes.

【0102】図19に生成されたBDDを示す。FIG. 19 shows the generated BDD.

【0103】ステップ27では、実施の形態1のステッ
プ6と同様に、ステップ26で生成したBDDをパスト
ランジスタ論理回路に変換する。図20に生成されたパ
ストランジスタ論理回路を示す。
In step 27, as in step 6 of the first embodiment, the BDD generated in step 26 is converted to a pass transistor logic circuit. FIG. 20 shows the generated pass transistor logic circuit.

【0104】(実施の形態4)図21は本発明によるパ
ストランジスタ論理設計方法の処理の流れを示すための
処理フロー図である。本実施の形態の論理仕様1と通常
ゲートによる論理回路を生成するステップ2および各入
力の信号遷移確率を評価するステップ3は前記実施の形
態1のものと同様であるため、ここでは説明を省略す
る。本実施の形態においても図8に示す信号遷移確率が
得られたものとする。
(Embodiment 4) FIG. 21 is a processing flow chart showing a processing flow of a pass transistor logic design method according to the present invention. The logic specification 1 of this embodiment, the step 2 of generating a logic circuit using normal gates, and the step 3 of evaluating the signal transition probability of each input are the same as those of the first embodiment, and therefore, the description is omitted here. I do. It is assumed that the signal transition probability shown in FIG. 8 is also obtained in the present embodiment.

【0105】図24は本実施の形態における遅延時間制
約210である。ここでは入力a3から出力y3までの遅延
が1.2ns以下、入力b3から出力y3までの遅延が1.7ns以下
でなければならないことが記述されている。
FIG. 24 shows a delay time constraint 210 according to the present embodiment. Here, it is described that the delay from the input a3 to the output y3 must be 1.2 ns or less, and the delay from the input b3 to the output y3 must be 1.7 ns or less.

【0106】入出力間のパストランジスタ段数制約を計
算するステップ14は前記実施の形態2のものと同様で
あるため詳細な説明は省略するが、パストランジスタ1
段当り平均0.4nsの遅延である場合、前記遅延時間制約
からa3からy3までがパストランジスタ3段以内、b3から
y3までの遅延が4段以内と計算できる。
Step 14 for calculating the constraint on the number of pass transistor stages between the input and the output is the same as that in the second embodiment, so a detailed description is omitted.
In the case of an average delay of 0.4 ns per stage, a3 to y3 are within 3 stages of the pass transistor and b3 to
The delay up to y3 can be calculated to be within four stages.

【0107】ステップ211では、ステップ3の結果得
られた各入力の信号遷移確率とステップ14の結果得ら
れた入出力間のパストランジスタ段数制約を考慮しなが
ら入力変数の順序付けを行なう。
In step 211, the input variables are ordered in consideration of the signal transition probability of each input obtained as a result of step 3 and the number of pass transistors between inputs and outputs obtained as a result of step 14.

【0108】本実施の形態では遅延制約を満たした回路
を生成することが必須で、その上で消費電力を最小化す
ることを目的としているため、前記a3とb3に係わるパス
トランジスタ段数制約を満たした上で、信号遷移確率が
高いものから順に入力信号を順序付ける。このように、
パストランジスタ段数制約は、信号遷移確率よりも高い
優先順位を有している。図25に順序付けられた入力信
号のリストを示す。
In the present embodiment, it is essential to generate a circuit that satisfies the delay constraint, and aims at minimizing the power consumption. Therefore, the circuit satisfies the constraint on the number of pass transistor stages related to a3 and b3. Then, the input signals are ordered in descending order of signal transition probability. in this way,
The pass transistor stage number constraint has a higher priority than the signal transition probability. FIG. 25 shows an ordered list of input signals.

【0109】論理回路をシャノン展開してBDDを生成
するステップ5とBDDをパストランジスタ論理回路に
変換するステップ6は前記実施の形態1と同様であるた
め、ここでは説明を省略する。
Step 5 of generating a BDD by Shannon expansion of a logic circuit and step 6 of converting the BDD into a pass transistor logic circuit are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.

【0110】以上述べたように本実施の形態の設計方法
を用いれば、与えられた遅延制約を満たした上で消費電
力の小さいパストランジスタ回路を生成することができ
る。
As described above, by using the design method of this embodiment, it is possible to generate a pass transistor circuit with low power consumption while satisfying the given delay constraint.

【0111】(実施の形態5)図22は本発明によるパ
ストランジスタ論理設計方法の処理の流れを示すための
処理フロー図である。本実施の形態の論理仕様1と通常
ゲートによる論理回路を生成するステップ2、論理最適
化ステップ23および回路分割ステップ24は前記実施
の形態3のものと同様であるため、ここでは説明を省略
する。
(Embodiment 5) FIG. 22 is a processing flow chart showing a processing flow of a pass transistor logic design method according to the present invention. The logic specification 1 of this embodiment and the step 2, the logic optimization step 23, and the circuit division step 24 for generating a logic circuit using normal gates are the same as those in the third embodiment, and therefore the description thereof is omitted here. .

【0112】ステップ221ではステップ24で分割し
た各サブ回路の入力信号に係わる信号遷移確率を評価す
るが、これも実施の形態1のステップ3と同様に論理シ
ミュレーションを用いて行なうことができる。
In step 221, the signal transition probability relating to the input signal of each sub-circuit divided in step 24 is evaluated. This can also be performed by using logic simulation as in step 3 of the first embodiment.

【0113】ステップ222では各サブ回路毎に前記信
号遷移確率が大きいものから小さいものへと入力変数の
順序付けを行なう。本ステップも実施の形態1のステッ
プ4と同様にして行なうことができる。
In step 222, the order of the input variables is determined for each sub-circuit from the one with the largest signal transition probability to the one with the smallest signal transition probability. This step can be performed in the same manner as step 4 of the first embodiment.

【0114】なお、本実施の形態では低消費電力化を目
的として、信号遷移確率に基づいて入力変数順序を決定
しているが、実際の回路設計では低消費電力化と回路規
模最小化が両立しない場合も多い。このような場合には
両者のトレードオフを考慮しながら入力信号を順序付け
する必要があり、本発明はそのような場合も含んでい
る。
In this embodiment, the order of input variables is determined based on signal transition probabilities for the purpose of reducing power consumption. However, in an actual circuit design, both reduction in power consumption and minimization of the circuit scale are compatible. Often not. In such a case, it is necessary to order the input signals in consideration of the trade-off between the two, and the present invention includes such a case.

【0115】本実施の形態の各サブ回路をシャノン展開
してBDDを生成するステップ26と各サブ回路毎にB
DDをパストランジスタ論理回路に変換するステップ2
7は前記実施の形態3のものと同様であるため、説明は
省略する。
Step 26 for generating BDD by Shannon-expanding each sub-circuit of this embodiment and B
Step 2 of converting DD into a pass transistor logic circuit
7 is the same as that of the third embodiment, and the description is omitted.

【0116】以上述べたような本実施の形態の設計方法
を用いれば、大規模な論理回路に対しても消費電力の小
さいパストランジスタ回路を生成することができる。
By using the design method of this embodiment as described above, a pass transistor circuit with low power consumption can be generated even for a large-scale logic circuit.

【0117】(実施の形態6)図23は本発明によるパ
ストランジスタ論理設計方法の処理の流れを示すための
処理フロー図である。本実施の形態の論理仕様1と通常
ゲートによる論理回路を生成するステップ2、論理最適
化ステップ23および回路分割ステップ24は前記実施
の形態3のものと同様であるため、ここでは説明を省略
する。
(Embodiment 6) FIG. 23 is a process flowchart showing a process flow of a pass transistor logic design method according to the present invention. The logic specification 1 of this embodiment and the step 2, the logic optimization step 23, and the circuit division step 24 for generating a logic circuit using normal gates are the same as those in the third embodiment, and therefore the description thereof is omitted here. .

【0118】また、遅延時間制約13として図14に示
す実施の形態2と同じものが与えられているものとす
る。
It is assumed that the same delay time constraint 13 as that of the second embodiment shown in FIG. 14 is given.

【0119】ステップ231では前記遅延時間制約13
に基づいてステップ24で分割された各サブ回路の入出
力間のパストランジスタ段数制約を計算する。ここでは
まず実施の形態2のステップ14と同様の方法で全体回
路での入出力間段数制約を計算し、次に得られた段数制
約を各サブ回路に振り分けるという方法を取る。
In step 231, the delay time constraint 13
, A constraint on the number of pass transistor stages between the input and output of each sub-circuit divided in step 24 is calculated. Here, a method is used in which the number-of-inputs / outputs number constraint in the entire circuit is calculated in the same manner as in step 14 of the second embodiment, and the obtained number-of-steps constraint is then distributed to each sub-circuit.

【0120】図15に示したように、全体回路ではa0か
らy3が5段以内、b0からy3が3段以内という段数制約が
得られる。これをサブ回路間で遅延制約のバランスを取
るように振り分けると、(数12)に対応するサブ回路
ではa0からiが3段以内、b0からiが1段以内、一方
(数13)に対応するサブ回路ではiからy3が2段以内
という段数制約になる。
As shown in FIG. 15, in the entire circuit, the number of stages is restricted such that a0 to y3 are within 5 stages and b0 to y3 are within 3 stages. When this is distributed so as to balance the delay constraint among the sub-circuits, in the sub-circuit corresponding to (Equation 12), a0 to i are within three stages, b0 to i are within one stage, and one (Equation 13) corresponds. In such a sub-circuit, the number of stages is restricted from i to y3 within two stages.

【0121】なお、遅延時間制約から各サブ回路の入出
力間の段数制約を計算する方法には上に示したもの以外
にも様々な方法があるが、本発明はそのようなものも含
んでいる。
There are various methods for calculating the number of stages between the input and output of each sub-circuit from the delay time constraint, in addition to the above-described methods. The present invention includes such a method. I have.

【0122】ステップ232では、実施の形態2のステ
ップ15と同様の方法で、各サブ回路毎に前記段数制約
を考慮した入力信号の順序付けを行なう。図26に本ス
テップの結果得られた入力順序を示す。
In step 232, the order of the input signals is determined for each sub-circuit in consideration of the above-mentioned stage number constraint in the same manner as in step 15 of the second embodiment. FIG. 26 shows the input order obtained as a result of this step.

【0123】本実施の形態の各サブ回路をシャノン展開
してBDDを生成するステップ26と各サブ回路毎にB
DDをパストランジスタ論理回路に変換するステップ2
7は前記実施の形態3のものと同様であるからここでは
説明を省略する。
Step 26 of generating BDD by Shannon-expanding each sub-circuit of this embodiment
Step 2 of converting DD into a pass transistor logic circuit
7 is the same as that of the third embodiment, and the description is omitted here.

【0124】なお、実施の形態5(図22)と実施の形
態6(図23)とを組み合わせて、各サブ回路の入力信
号の順序を信号遷移確率と段数制約とに基づいて決定す
るようにしてもよい。
By combining the fifth embodiment (FIG. 22) and the sixth embodiment (FIG. 23), the order of input signals to each sub-circuit is determined based on the signal transition probability and the number of stages. You may.

【0125】[0125]

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いれ
ば、与えられた論理仕様から以下に示すような特長を持
つパストランジスタ回路を合成することが可能である。
As described above, according to the present invention, it is possible to synthesize a pass transistor circuit having the following features from given logical specifications.

【0126】(1)信号遷移確率の高い入力ほど出力と
の間のパストランジスタ段数が小さくなるため、遷移確
率の高い信号が長く伝搬せず、回路全体として遷移確率
の和が小さく、低消費電力化される。
(1) Since the number of pass transistor stages between the input and the output is smaller as the input has a higher signal transition probability, a signal with a higher transition probability does not propagate for a longer time, the sum of the transition probabilities is smaller as a whole circuit, and the power consumption is lower. Be transformed into

【0127】(2)遅延時間制約が与えられた入出力間
のパストランジスタ段数が遅延制約値に基づいて制限さ
れる。クリティカルパスとなる入出力間に遅延制約を与
えることにより、回路の高速動作が実現される。
(2) The number of pass transistor stages between the input and output to which the delay time constraint is given is limited based on the delay constraint value. By imposing a delay constraint between the input and output serving as a critical path, a high-speed operation of the circuit is realized.

【0128】(3)入力数が多いために、従来の設計手
法では最適化できず、不必要に大きくなってしまうよう
な回路に対しても、実用的な回路サイズを実現する。
(3) A practical circuit size can be realized even for a circuit which cannot be optimized by the conventional design method due to a large number of inputs and becomes unnecessarily large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1におけるパストランジス
タ論理設計方法の処理フロー図である。
FIG. 1 is a process flowchart of a pass transistor logic design method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態2におけるパストランジス
タ論理設計方法の処理フロー図である。
FIG. 2 is a process flowchart of a pass transistor logic design method according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態3におけるパストランジス
タ論理設計方法の処理フロー図である。
FIG. 3 is a processing flowchart of a pass transistor logic design method according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明のパストランジスタ論理設計方法を説明
するための機能記述を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a functional description for describing a pass transistor logic design method of the present invention.

【図5】本発明のパストランジスタ論理設計方法を説明
するための論理式を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a logical expression for explaining a pass transistor logical design method of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態1により論理式から生成さ
れた論理回路図である。
FIG. 6 is a logic circuit diagram generated from a logical expression according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態1において信号遷移確率を
評価するのに必要なテストベクタを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing test vectors necessary for evaluating a signal transition probability in the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態1において信号遷移確率に
基づき入力を順序付けした結果を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a result of ordering inputs based on signal transition probabilities in the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態1において論理回路から生
成されたBDDを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a BDD generated from a logic circuit in the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態1においてBDDからパ
ストランジスタ論理回路への変換を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing conversion from BDD to a pass transistor logic circuit in the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態1においてBDDから変
換されたパストランジスタ論理回路図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a pass transistor logic circuit converted from BDD in the first embodiment of the present invention.

【図12】従来手法を用いて決定された入力順で論理回
路から生成されたBDDを示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a BDD generated from a logic circuit in an input order determined using a conventional method.

【図13】従来手法を用いて生成されたBDDから変換
されたパストランジスタ論理回路図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a pass transistor logic circuit converted from a BDD generated using a conventional method.

【図14】本発明の実施の形態2における遅延制約の例
を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a delay constraint according to the second embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施の形態2においてパストランジ
スタ段数制約を考慮して入力を順序付けした結果を示す
図である。
FIG. 15 is a diagram showing a result of ordering inputs in consideration of a pass transistor stage number restriction in the second embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施の形態2において論理回路から
生成されたBDDを示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a BDD generated from a logic circuit in the second embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施の形態2においてBDDから変
換されたパストランジスタ論理回路図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating a pass transistor logic circuit converted from BDD in the second embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施の形態3において各サブ回路毎
にBDDサイズが最小になるように入力を順序付けした
結果を示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a result of ordering inputs such that a BDD size is minimized for each sub-circuit in the third embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施の形態3において論理回路から
生成されたBDDを示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a BDD generated from a logic circuit in the third embodiment of the present invention.

【図20】本発明の実施の形態3においてBDDから変
換されたパストランジスタ論理回路図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating a pass transistor logic circuit converted from BDD in the third embodiment of the present invention.

【図21】本発明の実施の形態4におけるパストランジ
スタ論理設計方法の処理フロー図である。
FIG. 21 is a processing flowchart of a pass transistor logic design method according to a fourth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の実施の形態5におけるパストランジ
スタ論理設計方法の処理フロー図である。
FIG. 22 is a processing flowchart of a pass transistor logic design method according to the fifth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の実施の形態6におけるパストランジ
スタ論理設計方法の処理フロー図である。
FIG. 23 is a processing flowchart of a pass transistor logic design method according to the sixth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の実施の形態4における遅延制約の例
を示す図である。
FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a delay constraint according to the fourth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の実施の形態4においてパストランジ
スタ段数制約と信号遷移確率を考慮して入力を順序付け
した結果を示す図である。
FIG. 25 is a diagram illustrating a result obtained by ordering inputs in consideration of a pass transistor stage number constraint and a signal transition probability in the fourth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の実施の形態6において各サブ回路毎
にパストランジスタ段数制約を考慮して入力を順序付け
した結果を示す図である。
FIG. 26 is a diagram illustrating a result of ordering inputs in consideration of a restriction on the number of pass transistor stages for each sub-circuit in the sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 論理仕様 2 通常のゲートによる論理回路を生成 3 各入力の信号遷移確率の評価 4 各入力を信号遷移確率で順序付け 5 論理回路をシャノン展開してBDDを生成 6 BDDをパストランジスタ論理回路に変換 7 パストランジスタ論理回路 1 Logic specification 2 Generate logic circuit with normal gate 3 Evaluate signal transition probability of each input 4 Order each input by signal transition probability 5 Generate BDD by Shannon expansion of logic circuit 6 Convert BDD to pass transistor logic circuit 7 pass transistor logic circuit

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 与えられた回路の論理仕様に基づいて、
パストランジスタ論理回路を設計する方法であって、 前記論理仕様に基づいて論理ゲートを含む論理回路を生
成するステップと、 前記論理回路の各入力信号の信号遷移確率を評価するス
テップと、 前記入力信号を信号遷移確率の高いものから低いものへ
順序付けするステップと、 前記論理回路に対して、前記入力信号の内の信号遷移確
率の高いものから順にシャノン展開処理を適用すること
により、前記論理回路に対応する2分決定グラフを生成
するステップと、 前記2分決定グラフの各ノードをパストランジスタによ
る2入力セレクタ回路に置き換えることによりテクノロ
ジー独立なパストランジスタ論理回路を生成するステッ
プとを包含し、 前記信号遷移確率の高い入力信号と出力信号との間の論
理段数を削減することにより、生成した回路の消費電力
を削減することを特徴とするパストランジスタ論理設計
方法。
1. Based on a logical specification of a given circuit,
A method for designing a pass transistor logic circuit, comprising: generating a logic circuit including a logic gate based on the logic specification; evaluating a signal transition probability of each input signal of the logic circuit; Ordering the signal transition probabilities from high to low, and applying the Shannon expansion process to the logic circuit in order from the signal transition probabilities of the input signals in descending order. Generating a corresponding binary decision diagram, and generating a technology-independent pass transistor logic circuit by replacing each node of the binary decision diagram with a two-input selector circuit comprising pass transistors; By reducing the number of logic stages between the input signal and the output signal with high transition probability, Pass transistor logic design wherein the reducing the power consumption of the circuit.
【請求項2】 前記与えられた回路の入出力信号間に許
容される遅延時間を規定する遅延時間制約とパストラン
ジスタ論理回路の平均遅延時間に基づいて、前記パスト
ランジスタ論理回路に許容される段数を規定する段数制
約を計算するステップをさらに包含し、 前記論理回路の前記入力信号は、前記段数制約と前記信
号遷移確率とを考慮して順序付けられる、請求項1に記
載のパストランジスタ論理設計方法。
2. The number of stages allowed for the pass transistor logic circuit based on a delay time constraint defining a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of the pass transistor logic circuit. The pass transistor logic design method according to claim 1, further comprising a step of calculating a number-of-stages constraint defining: the input signal of the logic circuit is ordered in consideration of the number-of-stages constraint and the signal transition probability. .
【請求項3】 前記段数制約は、前記信号遷移確率より
も高い優先順位を有している、請求項2に記載のパスト
ランジスタ論理設計方法。
3. The pass transistor logic design method according to claim 2, wherein said stage number constraint has a higher priority than said signal transition probability.
【請求項4】 与えられた回路の論理仕様に基づいて、
パストランジスタ論理回路を設計する方法であって、 前記論理仕様に基づいて論理ゲートを含む論理回路を生
成するステップと、 前記与えられた回路の入出力信号間に許容される遅延時
間を規定する遅延時間制約とパストランジスタ論理回路
の平均遅延時間に基づいて、前記パストランジスタ論理
回路に許容される段数を規定する段数制約を計算するス
テップと、 前記段数制約を考慮して、シャノン展開のための最適な
入力信号の順序を決定するステップと、 前記論理回路に対して、前記入力信号の順序に従ってシ
ャノン展開処理を適用することにより、前記論理回路に
対応する2分決定グラフを生成するステップと、 前記2分決定グラフの各ノードをパストランジスタによ
る2入力セレクタ回路に置き換えることによりテクノロ
ジー独立なパストランジスタ論理回路を生成するステッ
プとを包含し、 前記遅延時間制約が与えられた入力信号と出力信号との
間のパストランジスタ段数を制限することにより、複数
のパストランジスタ回路を生成して比較する手順を取る
ことなく、生成した回路が与えられた遅延時間制約を満
たすことを特徴とするパストランジスタ論理設計方法。
4. Based on a given circuit logic specification,
A method for designing a pass transistor logic circuit, comprising: generating a logic circuit including a logic gate based on the logic specification; and a delay defining an allowable delay time between input and output signals of the given circuit. Calculating, based on the time constraint and the average delay time of the pass transistor logic circuit, a stage number constraint that defines the number of stages allowed in the pass transistor logic circuit; Determining the order of the input signals, and applying a Shannon expansion process to the logic circuit according to the order of the input signals, thereby generating a binary decision diagram corresponding to the logic circuit; By replacing each node of the binary decision diagram with a two-input selector circuit using pass transistors, Such include the step of generating a pass-transistor logic circuit, by limiting the pass transistor stages between the input signal and the output signal the delay time constraints given, a plurality
Take steps to generate and compare pass transistor circuits
A pass transistor logic design method , wherein a generated circuit satisfies a given delay time constraint without causing any problem.
【請求項5】 与えられた回路の論理仕様に基づいて、
パストランジスタ論理回路を設計する方法であって、 前記論理仕様に基づいて論理ゲートを含む論理回路を生
成するステップと、 前記論理回路に論理最適化処理を行い、冗長回路を削除
するステップと、 分割された複数のサブ回路のそれぞれの入力信号の数を
考慮して、前記最適化された論理回路を複数のサブ回路
に分割するステップと、 生成される2分決定グラフの最小化を目的として、前記
複数のサブ回路のそれぞれについてシャノン展開のため
の最適な入力信号の順序を決定するステップと、 前記複数のサブ回路のそれぞれについて、前記入力信号
の順序に従ってシャノン展開処理を適用することによ
り、前記論理回路に対応する2分決定グラフを生成する
ステップと、 前記複数のサブ回路のそれぞれについて、前記2分決定
グラフの各ノードをパストランジスタによる2入力セレ
クタ回路に置き換えることにより、テクノロジー独立な
パストランジスタ論理回路を生成するステップとを包含
し、 個々のサブ回路の入力信号の数を制限することにより最
適な入力信号順序の決定を可能にして、生成される回路
を最小化することを特徴とするパストランジスタ論理設
計方法。
5. Based on a given circuit logic specification,
A method of designing a pass transistor logic circuit, comprising: generating a logic circuit including a logic gate based on the logic specification; performing a logic optimization process on the logic circuit to delete a redundant circuit; Dividing the optimized logic circuit into a plurality of sub-circuits in consideration of the number of input signals of each of the plurality of sub-circuits, and minimizing a generated binary decision diagram. Determining an optimal order of input signals for Shannon expansion for each of the plurality of sub-circuits; and applying Shannon expansion processing according to the order of the input signals for each of the plurality of sub-circuits. Generating a binary decision diagram corresponding to a logic circuit; and for each of the plurality of sub-circuits, Generating a technology-independent pass-transistor logic circuit by replacing each node of the sub-circuit with a two-input selector circuit using pass transistors, and limiting the number of input signals of individual sub-circuits. A pass transistor logic design method characterized in that an order can be determined and a generated circuit is minimized.
【請求項6】 前記サブ回路の前記入力信号のそれぞれ
の信号遷移確率を評価するステップをさらに包含し、 前記サブ回路の前記入力信号の順序は、前記信号遷移確
率に基づいて決定される、請求項5に記載のパストラン
ジスタ論理設計方法。
6. The method of claim 1, further comprising evaluating a signal transition probability of each of the input signals of the sub-circuit, wherein an order of the input signals of the sub-circuit is determined based on the signal transition probabilities. Item 6. The pass transistor logic design method according to item 5.
【請求項7】 前記与えられた回路の入出力信号間に許
容される遅延時間を規定する遅延時間制約とパストラン
ジスタ論理回路の平均遅延時間に基づいて、前記パスト
ランジスタ論理回路に許容される段数を規定する段数制
約を計算するステップをさらに包含し、 前記サブ回路の前記入力信号の順序は、前記段数制約に
基づいて決定される、請求項5に記載のパストランジス
タ論理設計方法。
7. The number of stages allowed for the pass transistor logic circuit based on a delay time constraint defining a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of the pass transistor logic circuit. The pass transistor logic design method according to claim 5, further comprising: calculating a number-of-stages constraint that defines the following. The order of the input signals of the sub-circuit is determined based on the number-of-stages constraint.
【請求項8】 前記与えられた回路の入出力信号間に許
容される遅延時間を規定する遅延時間制約とパストラン
ジスタ論理回路の平均遅延時間に基づいて、前記パスト
ランジスタ論理回路に許容される段数を規定する段数制
約を計算するステップをさらに包含し、 前記サブ回路の前記入力信号の順序は、前記段数制約と
前記信号遷移確率とに基づいて決定される、請求項6に
記載のパストランジスタ論理設計方法。
8. The number of stages allowed in the pass transistor logic circuit based on a delay time constraint defining a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of the pass transistor logic circuit. 7. The pass transistor logic according to claim 6, further comprising calculating a number-of-stages constraint defining: the order of the input signals of the sub-circuit is determined based on the number-of-stages constraint and the signal transition probability. Design method.
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