JP3426870B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JP3426870B2
JP3426870B2 JP24625396A JP24625396A JP3426870B2 JP 3426870 B2 JP3426870 B2 JP 3426870B2 JP 24625396 A JP24625396 A JP 24625396A JP 24625396 A JP24625396 A JP 24625396A JP 3426870 B2 JP3426870 B2 JP 3426870B2
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delayed
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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、MCU(マイクロ
・コントローラ・ユニット)、CPU(セントラル・プ
ロセッシング・ユニット)等の半導体集積回路に関する
ものであり、特に電源やGNDに発生するノイズを軽減
することができる半導体集積回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit such as an MCU (micro controller unit) and a CPU (central processing unit), and particularly to reducing noise generated in a power supply or GND. And a semiconductor integrated circuit capable of

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術のMPU等の半導体集積回路は
CPUの他、複数種類の各種メガセルで構成されてい
る。また、CPUについても内部は複数種類の回路ブロ
ックにて構成されている。
2. Description of the Related Art A semiconductor integrated circuit such as a prior art MPU is composed of a plurality of types of various megacells in addition to a CPU. Also, the CPU is internally configured with a plurality of types of circuit blocks.

【0003】また、最近の半導体集積回路に於いては、
その集積回路自身が発生するノイズによるその集積回路
以外の各種機械の誤動作等の問題がクローズアップされ
ている。このため、最近ではノイズの軽減が必須となっ
ている。
In recent semiconductor integrated circuits,
Problems such as malfunction of various machines other than the integrated circuit due to noise generated by the integrated circuit itself have been highlighted. For this reason, noise reduction has recently become essential.

【0004】現在の半導体集積回路(特にC−MOS回
路)に於いてのノイズ発生の主な原因はゲート容量、配
線容量のチャージ、ディスチャージによる部分が大き
い。また、一般的に同時にチャージ、ディスチャージを
する回路が多いとそれだけノイズを多く発生する。この
ノイズのことを一般的に同時スイッチングノイズと呼
ぶ。
The main cause of noise generation in the present semiconductor integrated circuits (particularly C-MOS circuits) is largely due to charging and discharging of gate capacitance and wiring capacitance. In addition, generally, if there are many circuits that charge and discharge at the same time, that much noise is generated. This noise is generally called simultaneous switching noise.

【0005】今まで半導体集積回路に於いてはF−MA
X(最大動作周波数)の向上を主眼にして設計がなされ
てきた。複数のメガセルを含んでいるMCUに於いては
各メガセルに供給するクロックスキュー(クロックのず
れ)を極力なくす工夫をしていた。このことは裏を返せ
ば同時にチャージ、ディスチャージをする回路を増やし
ていることになり、同時スイッチングノイズの多発につ
ながっていた。
Until now, in semiconductor integrated circuits, F-MA has been used.
Designs have been made with a focus on improving X (maximum operating frequency). In an MCU including a plurality of megacells, the clock skew (clock shift) supplied to each megacell has been devised as much as possible. This means that the number of circuits that simultaneously charge and discharge at the same time is increased, which has led to frequent occurrence of simultaneous switching noise.

【0006】図14、15、16を用いて従来の同時ス
イッチングノイズを説明する。まず、図14に示す様
に、MCU(51)に於いてはCPU(53)と、メガ
セルA(55)、メガセルB(57)と、クロックジェ
ネレータ(59)により構成されている。今回は主にM
PUについて説明するが、CPUでも同様である。
The conventional simultaneous switching noise will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 14, the MCU (51) includes a CPU (53), a megacell A (55), a megacell B (57), and a clock generator (59). This time mainly M
The PU will be described, but the same applies to the CPU.

【0007】図15にクロックジェネレータ(59)の
内部回路を示す。クロックジェネレータ(59)はCP
U(53)、メガセルA(55)、メガセルB(57)
に供給するクロックを分配すると同時にバッファ(図で
はインバータを2個使用してバッファの代用をしてい
る)によりそのドライブ力を増強している。
FIG. 15 shows the internal circuit of the clock generator (59). Clock generator (59) is CP
U (53), Megacell A (55), Megacell B (57)
At the same time as distributing the clock to be supplied to, the buffer (in the figure, two inverters are used to substitute for the buffer) enhances the driving force.

【0008】図16はノイズの発生状況を示すタイミン
グチャートである。今回の説明では電流量とノイズの発
生量は等価ということで説明する。同図を見て分かる様
にCPU(53)、メガセルA(55)、メガセルB
(57)に供給しているクロックのスキューはゼロにな
る様に調整されており、この場合、クロックが切り替わ
る(HighからLowに変化、またLowからHig
hに変化)と急激なノイズが発生している。つまりクロ
ックの切り替わりで大多数の回路が同時に動作している
ことを意味している。ノイズが発生していない部分に於
いてはクリティカルパス(最大動作周波数のネック)に
関する回路が動作している。この回路の割合は少ないた
め、この期間のノイズ発生は少なくなっている。
FIG. 16 is a timing chart showing how noise is generated. In this explanation, the current amount and the noise generation amount are equivalent. As you can see in the figure, CPU (53), Megacell A (55), Megacell B
The skew of the clock supplied to (57) becomes zero.
In this case, the clock switches (changes from High to Low, and changes from Low to High).
(change to h)) and sudden noise is occurring. In other words, it means that the majority of circuits are operating at the same time by switching the clock. The circuit related to the critical path (the neck of the maximum operating frequency) is operating in the part where noise is not generated. Since the ratio of this circuit is small, noise generation during this period is small.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上詳細に説明した様
に、従来の半導体集積回路に於いては最大動作周波数の
向上に主眼を於いて設計がなされているため、各メガセ
ルにスキューが無いクロックを供給していた。このため
にクロックが変化した直後に多数の回路が同時に動作
し、大量なノイズを発生してしまうという問題があっ
た。また、この瞬間的な電流の増大によって電源電圧の
降下が生じるため、誤動作の原因になる恐れがあった。
As described in detail above, in the conventional semiconductor integrated circuit, the design is made mainly with the aim of improving the maximum operating frequency. Was being supplied. Therefore, there is a problem that a large number of circuits operate simultaneously immediately after the clock changes, and a large amount of noise is generated. Further, since the power supply voltage drops due to this momentary increase in current, there is a risk of malfunction.

【0010】そこで本発明は、この様な問題に鑑みて成
されたものであり、その目的は各メガセルに供給するク
ロックに遅延を持たせることにより、同時スイッチング
ノイズを抑えることができる半導体集積回路を提供する
ことにある。
Therefore, the present invention has been made in view of such a problem, and its object is to provide a semiconductor integrated circuit capable of suppressing simultaneous switching noise by delaying a clock supplied to each megacell. To provide.

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明の特徴は、クロックに同期して動作する
複数の回路群と、外部クロックを入力し、前記複数の回
路群それぞれに供給すべきクロックを生成して分配する
クロック供給手段とを備えた半導体集積回路において、
前記クロック供給手段は、スキューがゼロになるように
調整された基本クロックと該基本クロックより遅延さ
せた遅延クロックを生成し、前記各回路群に前記遅延
クロックを供給すべきか否かの指示情報に基づき、前記
基本クロックあるいは前記遅延クロックを前記回路群毎
に選択して分配するように構成し、入力される機械語命
令をデコードして前記各回路群内のクリティカルパスを
動作させるべき命令か否かを判断し、クリティカルパス
を動作させるべき命令であると判断された場合は前記基
本クロックを供給するように前記指示情報を出力し、ク
リティカルパスを動作させるべき命令でないと判断され
た場合は前記遅延クロックを供給するように前記指示情
報を出力するクリティカルパス判断手段を備えたことで
ある。
To achieve the above object, a feature of the first invention is that a plurality of circuit groups that operate in synchronization with a clock and an external clock are input to each of the plurality of circuit groups. In a semiconductor integrated circuit having a clock supply means for generating and distributing a clock to be supplied,
The clock supply means is such that the skew is zero.
The basic clock is adjusted to generate a delayed clock delayed from the basic clock, based on the indication of whether the information to be supplied with said delayed clock to each circuit group, the basic clock or the delayed clock It is configured to select and distribute each circuit group, decode the input machine language instruction, and determine the critical path in each circuit group.
The critical path is determined by judging whether or not the instruction should be operated.
If it is determined that the command is to operate
Output the instruction information to supply this clock,
It is determined that it is not an instruction to operate the critical path
If the instruction information is
That is, a critical path determination means for outputting a report is provided .

【0020】この第1の発明によれば、クリティカルパ
ス判断手段が、回路群を動作させる機械語命令を入力
し、その機械語命令が回路群内のクリティカルパスを使
用する命令であると判断した場合、全ての回路群に基本
クロックを供給すべき指示情報をクロック供給手段に出
力する。これにより、クリティカルパス動作時はノイズ
は発生するがスキューを無くすることができ、これ以外
の動作時は遅延クロックを供給してノイズを軽減でき
る。
According to the first aspect of the present invention, the critical path determining means inputs a machine language instruction for operating the circuit group and determines that the machine language instruction is an instruction using the critical path in the circuit group . In this case, the instruction information for supplying the basic clock to all the circuit groups is output to the clock supply means. As a result, noise is generated during critical path operation, but skew can be eliminated, and noise can be reduced by supplying a delayed clock during other operations.

【0021】第2の発明の特徴は、上記第1の発明にお
いて、前記クリティカルパス判断手段は、前記外部クロ
ックの前半、後半毎、及び前記回路群毎にクリティカル
パスを動作させるべきか否かを判断し、該判断結果に応
じて前記指示情報を回路群毎に出力することである。
3の発明の特徴は、スキューがゼロになるように調整さ
れた基本クロックを発生するクロック発生回路と、前記
クロック発生回路の出力側に接続され、前記基本クロッ
クを遅延した遅延クロックを発生させるクロック遅延回
路と、前記基本クロックを遅延する遅延手段を有し、前
記基本クロックと前記遅延手段の出力クロックとの遅延
差に基づいて前記基本クロックの周波数を認知して、第
1の速度期間と第2の速度期間を判定する周波数認知手
段と、前記第1の速度期間には前記基本クロックを選択
し、前記第2の速度期間には前記遅延クロックを選択し
て、外部回路に出力する選択回路とを備えたことであ
The feature of the second invention is that, in the first invention, whether or not the critical path determination means should operate a critical path for each of the first half and the second half of the external clock and for each circuit group. It is to judge and output the instruction information for each circuit group according to the judgment result. First
The feature of the invention of 3 is that the skew is adjusted to zero.
A clock generation circuit for generating a basic clock
It is connected to the output side of the clock
Clock delay times that generate delayed clocks
And a delay means for delaying the basic clock,
Delay between basic clock and output clock of the delay means
The frequency of the basic clock is recognized based on the difference,
Frequency recognition hand that determines the first speed period and the second speed period
And the basic clock is selected during the first speed period
The delay clock is selected during the second speed period.
And a selection circuit that outputs to an external circuit.
It

【0022】2の発明によれば、回路群を動作させる
機械語命令から、外部クロックの前半、後半毎、及び回
路群毎にクリティカルパスを使用する命令であるか否か
を判断し、指示情報をクロック供給手段に出力する。こ
れにより、回路群毎に、かつクロックの前半、後半毎に
基本クロックあるいは遅延クロックを供給でき、ノイズ
の軽減を切り替えることができる。第3の発明によれ
ば、周波数認知手段は、基本クロックと遅延手段の出力
クロックとの遅延差に基づいて基本クロックの周波数を
認知して、例えば高速動作期間の第1の速度期間と低速
動作期間の第2の速度期間を判定する。第1の速度期間
には前記基本クロックを選択し、前記第2の速度期間に
は前記遅延クロックを選択して、外部回路に出力する。
これにより、高速動作期間はノイズは発生するがスキュ
ーを無くすることができ、低速動作期間はノイズを軽減
できる。
According to the second invention, it is judged from the machine language instruction for operating the circuit group whether or not the instruction uses the critical path for each of the first half and the second half of the external clock and for each circuit group, and the instruction is given. The information is output to the clock supply means. As a result, the basic clock or the delayed clock can be supplied for each circuit group and for each of the first half and the second half of the clock, and noise reduction can be switched. According to the third invention
For example, the frequency recognition means is the output of the basic clock and the delay means.
Base clock frequency based on the delay difference from the clock
Recognize, for example, the first speed period and the low speed of the high speed operation period
A second speed period of the operating period is determined. First speed period
To select the basic clock for the second speed period
Selects the delayed clock and outputs it to an external circuit.
As a result, noise is generated during high-speed operation, but skew
Noise can be eliminated and noise is reduced during low-speed operation.
it can.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。第1実施形態を図1、図2、図3を用
いて説明する。まず、図1は第1実施形態の構成を示す
回路図で、図14で示したクロックジェネレータ(5
9)に相当するものである。この回路は、外部から入力
される基本クロック(CLK)を遅延させる遅延回路
(1),(3)と、クロックを増幅するバッファ
(5),(7),(9)と、各メガセル及びCPUに遅
延クロックを供給すべきか否かの切り替え信号sを保持
するF/F(11)と、切り替え信号sに基づいて基本
クロックか遅延クロックを選択するセレクタ(13)
(15)により構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3. First, FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the first embodiment. The clock generator (5
It corresponds to 9). This circuit includes delay circuits (1) and (3) that delay a basic clock (CLK) input from the outside, buffers (5), (7) and (9) that amplify the clock, each megacell and a CPU. An F / F (11) for holding a switching signal s as to whether or not a delayed clock should be supplied, and a selector (13) for selecting a basic clock or a delayed clock based on the switching signal s.
It is composed of (15).

【0024】なお、今回は遅延回路(1),(3)とし
てインバータチェインを用いているが、インバータチェ
インに限らずクロックを遅延できればどの様な回路、例
えばコンデンサと抵抗を用いた回路でも構わない。ま
た、バッファ(5),(7),(9)としてインバータ
を2個使用しているが、クロックを増幅する機能があれ
ば他の手段でも構わない。更に切り替え信号sを保持す
る手段としてF/F(11)を使用しているが、信号が
保持できれば他の手段でも構わない。
In this case, the inverter chains are used as the delay circuits (1) and (3), but not limited to the inverter chains, any circuit can be used as long as the clock can be delayed, for example, a circuit using a capacitor and a resistor. . Further, although two inverters are used as the buffers (5), (7) and (9), other means may be used as long as it has a function of amplifying the clock. Further, the F / F (11) is used as a means for holding the switching signal s, but other means may be used as long as the signal can be held.

【0025】以降、図2、図3を用いて第1実施形態の
動作について説明する。図2はF/F(11)に保持さ
れている切り替え信号sがLowの場合であり、セレク
タ(13),(15)により、図1中の上側の基本クロ
ック(CLK、遅延回路(1),(3)を通過しないク
ロック)が選択され、それぞれバッファ(5),(7)
に入力される。つまりこの場合は、図15で示した従来
技術と同様にCPU、メガセルA,メガセルBに同一タ
イミングで変化するクロックが供給される。この場合の
ノイズ発生量としては従来技術の場合と同一である。
The operation of the first embodiment will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 shows a case where the switching signal s held in the F / F (11) is Low, and the upper basic clock (CLK, delay circuit (1) in FIG. 1 is selected by the selectors (13) and (15). , (3) that do not pass through (3) are selected, and buffers (5) and (7) are selected, respectively.
Entered in. That is, in this case, the clocks that change at the same timing are supplied to the CPU, the megacell A, and the megacell B as in the conventional technique shown in FIG. The amount of noise generated in this case is the same as that in the conventional technique.

【0026】次に図3は切り替え信号sがHighの場
合である。この場合はセレクタ(13)(15)によ
り、図1中の下側のクロックが選択される。つまり、遅
延回路(1),(3)によって遅延された遅延クロック
がCPU、メガセルA、メガセルBに供給される。この
場合の遅延時間は一般的にはその回路の最大動作周波数
を参考にして決定する。遅延クロックが供給されること
により、同時に動作する回路数は減少するが、回路で消
費する電流の総和(電流と時間の積:面積)は変化しな
いので、ノイズを発生している時間は増加し、図3の様
になる。一般的にノイズについてはピークを減らせば良
いとされるので、この半導体集積回路全体のノイズは軽
減される。
Next, FIG. 3 shows the case where the switching signal s is High. In this case, the lower clock in FIG. 1 is selected by the selectors (13) and (15). That is, the delayed clock delayed by the delay circuits (1) and (3) is supplied to the CPU, the megacell A, and the megacell B. The delay time in this case is generally determined with reference to the maximum operating frequency of the circuit. By supplying the delay clock, the number of circuits operating at the same time decreases, but the total current consumed by the circuits (product of current and time: area) does not change, so the time that noise is generated increases. , As shown in Figure 3. Since it is generally considered that the peak should be reduced for noise, the noise of the entire semiconductor integrated circuit is reduced.

【0027】このように第1実施形態の構成によれば、
切り替え信号sをLowあるいはHighに切り替える
ことにより、各メガセル及びCPUに供給するクロック
を基本クロックと遅延クロックとで切り替えることがで
き、使用する各メガセル内の回路や動作条件など、必要
に応じてクロックスキューを無くしたり、ノイズを軽減
したりできる。
As described above, according to the configuration of the first embodiment,
By switching the switching signal s to Low or High, the clocks supplied to each megacell and the CPU can be switched between the basic clock and the delayed clock, and the clocks and clock conditions in each megacell to be used can be changed as necessary. You can eliminate cues and reduce noise.

【0028】本発明の第2実施形態を図4を用いて説明
する。第2実施形態は図4のように、図1で示した構成
要素の他、図示しない外部装置から出力される制御信号
を入力する入力ピン(17)を備え、F/F(11)と
接続したものである。この入力ピン(17)はMCU、
またはCPUの外部とのやり取りをするピンである。第
2実施形態によれば、入力ピン(17)を備えたことに
よって、外部装置から出力されるLowあるいはHig
h信号を切り替え信号sとしてF/F(11)に保持さ
せることができるので、外部から自在に図3のようなノ
イズの軽減を行うことができる。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the second embodiment is provided with an input pin (17) for inputting a control signal output from an external device (not shown) in addition to the components shown in FIG. 1, and is connected to the F / F (11). It was done. This input pin (17) is MCU,
Alternatively, it is a pin for communicating with the outside of the CPU. According to the second embodiment, since the input pin (17) is provided, Low or High output from the external device.
Since the h signal can be held in the F / F (11) as the switching signal s, it is possible to freely reduce noise as shown in FIG. 3 from the outside.

【0029】本発明の第3実施形態を図5を用いて説明
する。第3実施形態は図5のように、図1で示した構成
要素の他、共通のデータが行き来するBUS(19)
と、機械語命令を入力して予め決められた通りの処理に
なるように機械語命令をデコードする機械語命令デコー
ダ(21)とを有している。これら機械語命令デコーダ
(21)とBUS(19)を使用して機械語命令の通常
のライト(レジスタ、メモリ等)と同様に、F/F(1
1)に切り替え信号sを書き込む。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, as shown in FIG. 5, in addition to the constituent elements shown in FIG. 1, common data is transmitted and received in a BUS (19).
And a machine language instruction decoder (21) for inputting the machine language instruction and decoding the machine language instruction so that the processing is performed as predetermined. Using the machine language instruction decoder (21) and BUS (19), the F / F (1
The switching signal s is written in 1).

【0030】図6に示す動作図のように、機械語命令に
よってMPUの実行途中に切り替え信号sをLowから
Highに変化させると、変化したタイミング以降メガ
セルA,メガセルBに遅延クロックが供給され、ノイズ
が軽減する。第3実施形態により、ユーザーは通常の機
械語命令の実行によってノイズ軽減を指示することが出
来る。
As shown in the operation diagram of FIG. 6, when the switching signal s is changed from Low to High during the execution of the MPU by the machine language instruction, the delay clocks are supplied to the mega cells A and B after the changed timing, Noise is reduced. According to the third embodiment, the user can instruct noise reduction by executing a normal machine language instruction.

【0031】本発明の第4実施形態を図7、図8、図9
を用いて説明する。第4実施形態は図7のように、図1
で示した構成要素の他、外部より入力される基本クロッ
ク(CLK)の動作周波数を認知する周波数認知回路
(23)を備え、周波数認知信号nをF/F(11)へ
出力するように構成されている。この周波数認知回路
(23)は、外部クロック(CLK)を入力し、外部ク
ロックの動作周波数から高速動作期間と低速動作期間を
認知し、高速動作期間中はLow信号を周波数認知信号
nとして出力し、低速動作期間中はHigh信号を出力
するものである。
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7, 8 and 9.
Will be explained. In the fourth embodiment, as shown in FIG.
In addition to the components shown in, a frequency recognition circuit (23) for recognizing the operating frequency of a basic clock (CLK) input from the outside is provided, and the frequency recognition signal n is output to the F / F (11). Has been done. This frequency recognition circuit (23) inputs an external clock (CLK), recognizes a high speed operation period and a low speed operation period from the operation frequency of the external clock, and outputs a Low signal as a frequency recognition signal n during the high speed operation period. During the low speed operation period, the High signal is output.

【0032】図8(A)は、周波数認知回路(23)の
構成の一例を示す回路図である。図のように、奇数個の
インバータからなる遅延回路25が外部クロックを入力
し、その出力を入力にループさせると共に、ANDゲー
ト27及びラッチ回路29と接続させている。ANDゲ
ート27の出力は、ラッチホールド時間確保用バッファ
31とORゲート33の一端に入力され、バッファ31
の出力はラッチ回路29のD端子に入力されている。さ
らにラッチ回路29からの出力はORゲート33の他端
に入力されており、ORゲート33からは周波数認知信
号nが出力されている。
FIG. 8A is a circuit diagram showing an example of the configuration of the frequency recognition circuit (23). As shown in the figure, a delay circuit 25 including an odd number of inverters inputs an external clock, loops the output to the input, and is connected to the AND gate 27 and the latch circuit 29. The output of the AND gate 27 is input to one end of the latch hold time securing buffer 31 and the OR gate 33, and the buffer 31
Is output to the D terminal of the latch circuit 29. Furthermore, the output from the latch circuit 29 is input to the other end of the OR gate 33, and the frequency recognition signal n is output from the OR gate 33.

【0033】このように構成されている周波数認知回路
(23)の各点a,b,c及び周波数認知信号nの動作
を図8(B)に示す。外部クロックの高速動作期間中は
周波数認知信号nはLowであるが、低速動作期間中の
みHighとすることができる。一般的に20Mhz動
作を想定した場合、メガセルに対してスキューが無いク
ロックを供給しないと正常動作しない場合がある。従っ
て周波数認知回路(23)を用いて、20Mhz動作期
間中は周波数認知信号nをLowにすることにより、ノ
イズは発生するがスキューを無くすることができる。
The operation of each point a, b, c and the frequency recognition signal n of the frequency recognition circuit (23) configured as above is shown in FIG. 8 (B). The frequency recognition signal n is Low during the high speed operation period of the external clock, but can be High only during the low speed operation period. In general, assuming 20 Mhz operation, normal operation may not occur unless a clock having no skew is supplied to the mega cell. Therefore, by using the frequency recognition circuit (23) to set the frequency recognition signal n to Low during the 20 Mhz operation period, noise is generated but skew can be eliminated.

【0034】図9に、低速動作(10Mhz)の時はノ
イズが少なく、高速動作(20Mhz)時はノイズが発
生する場合の様子を示す。このように第4実施形態によ
れば、低速動作期間中は処理スピードは遅いが、ノイズ
を軽減出来、高速動作期間中はノイズは発生するが、処
理スピードを速くすることができる。
FIG. 9 shows a situation in which noise is low during low speed operation (10 Mhz) and noise occurs during high speed operation (20 Mhz). As described above, according to the fourth embodiment, the processing speed is slow during the low speed operation period, but noise can be reduced, and the noise can occur during the high speed operation period, but the processing speed can be increased.

【0035】本発明の第5実施形態を図10、図11を
用いて説明する。第5実施形態は図10のように、図1
で示した構成要素の他、基本クロックを入力すると共
に、機械語命令を入力してデコードし、更にデコードし
て実行する命令が各メガセル内のクリティカルパスを使
用する命令であるか否かを判断するクリティカルパス判
断回路(35)を備え、切り替え信号sをF/F(1
1)へ出力するように構成されている。一般的に各メガ
セル内でクリティカルパスを使用する場合はクロックス
キューが無いクロックを供給しないと正常に動作しな
い。
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the fifth embodiment, as shown in FIG.
In addition to the components shown in, the basic clock is input, the machine language instruction is input and decoded, and it is determined whether the instruction to be decoded and executed is an instruction that uses the critical path in each megacell. A critical path determination circuit (35) for
It is configured to output to 1). Generally, when a critical path is used in each megacell, it does not operate normally unless a clock having no clock skew is supplied.

【0036】クリティカルパス判断回路(35)は、デ
コードした命令が各メガセル内のクリティカルパスを使
用する命令であると判断した場合、Low信号を切り替
え信号sとして出力し、それ以外はHigh信号を出力
するものである。図11に、クリティカルパス判断回路
(35)の機能を説明するための概念図の一例を示し
た。機械語命令が入力されると機械語命令レジスタ(3
7)を介してテーブル(39)へ機械語命令が出力そ
れ、テーブル(39)からマイクロROM(41)へマ
イクロROM先頭アドレスが出力される。マイクロRO
M(41)からは、マイコン内へ制御信号が出力され
る。
When the critical path determination circuit (35) determines that the decoded instruction is an instruction that uses the critical path in each megacell, it outputs the Low signal as the switching signal s, and otherwise outputs the High signal. To do. FIG. 11 shows an example of a conceptual diagram for explaining the function of the critical path determination circuit (35). When a machine language instruction is input, the machine language instruction register (3
A machine language instruction is output to the table (39) via 7), and the micro ROM start address is output from the table (39) to the micro ROM (41). Micro RO
A control signal is output from the M (41) to the microcomputer.
It

【0037】テーブル(39)には、MOVE、AD
D、CMP等の命令ニーモニックと、それに対応するマ
イクロROM先頭アドレス(0〜n)と、クリティカル
パスを使用する命令であるか否かを表すデータd1及び
クリティカルパスを使用するデータであるか否かを表す
データd2が作成されている。先頭アドレスごとにOR
ゲート43によってデータd1とd2の論理和がとら
れ、その結果が切り替え信号sとして出力される。マイ
クロROM(41)にはそのアドレス(0〜n)ごとに
制御コードが用意されている。この例では、命令あるい
はデータの一方がクリティカルパスを使用する場合、切
り替え信号sをHighにしてF/F(11)へ出力し
ている。
The table (39) contains MOVE and AD.
Instruction mnemonics such as D and CMP, corresponding micro ROM start address (0 to n), data d1 indicating whether the instruction uses the critical path and whether the data uses the critical path Data d2 representing the above is created. OR for each start address
The gate 43 takes the logical sum of the data d1 and d2, and the result is output as the switching signal s. A control code is prepared for each address (0 to n) in the micro ROM (41). In this example, when either the instruction or the data uses the critical path, the switching signal s is set to High and output to the F / F (11).

【0038】このように第5実施形態によれば、クリテ
ィカルパス動作中はノイズは発生するが正常動作させる
ことができ、それ以外の回路が動作中はノイズを軽減出
来る。
As described above, according to the fifth embodiment, noise is generated during the critical path operation, but the normal operation can be performed, and the noise can be reduced while the other circuits are operating.

【0039】本発明の第6実施形態を図12、図13を
用いて説明する。第6実施形態は図12のように、図1
0で示した第5実施形態の構成にさらにセレクタ(1
3),(15)毎にF/F(11),(12)を備え、
クリティカルパス判断回路(45)からそれぞれのF/
F(11),(12)に切り替え信号s,tを出力する
ものである。すなわちクリティカルパス判断回路(4
5)は、各メガセル(A),(B)毎にクリティカルパ
スを使用する命令であるかを否かを判断し、さらに基本
クロックの前半、後半毎に遅延クロックを供給すべきか
否かを判断する機能を有している。これにより、クロッ
クのデューティサイクル(LowとHighの期間比)
も制御できる様になっている。
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the sixth embodiment, as shown in FIG.
In addition to the selector (1
F / F (11) and (12) are provided for each of 3) and (15),
Each F / from the critical path judgment circuit (45)
The switching signals s and t are output to F (11) and (12). That is, the critical path determination circuit (4
5) determines whether or not the instruction uses the critical path for each of the megacells (A) and (B), and further determines whether or not the delay clock should be supplied in each of the first half and the second half of the basic clock. It has a function to do. As a result, the duty cycle of the clock (ratio of Low and High periods)
Can also be controlled.

【0040】図13は第6実施形態の動作を示すタイミ
ングチャートである。クリティカルパス判断回路(4
5)によってメガセルAの第3クロックの前半でクリテ
ィカルパスを使用することが分かり、切り替え信号sの
みが第3クロックの前半でLowになっている。この結
果、セレクタ(13)によって基本クロックが選択さ
れ、メガセルAに供給される。この処置によりメガセル
Aに供給される第3クロックの前半の期間がCPU、メ
ガセルBに供給されるクロックに比べ長くなり(a=c
<b)、多少のノイズの発生は防げないが、クリティカ
ルパスにも関わらず正常動作させることができる。
FIG. 13 is a timing chart showing the operation of the sixth embodiment. Critical path judgment circuit (4
It can be seen from 5) that the critical path is used in the first half of the third clock of the megacell A, and only the switching signal s is Low in the first half of the third clock. As a result, the basic clock is selected by the selector (13) and supplied to the mega cell A. By this measure, the first half period of the third clock supplied to the megacell A becomes longer than the clock supplied to the CPU and the megacell B (a = c).
<B): Although some noise cannot be prevented, normal operation can be performed despite the critical path.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上、詳説したように、第1の発明によ
れば、各回路群内で使用する回路や動作速度などの動作
条件により、必要に応じて供給すべきクロックを基本ク
ロックと遅延クロックとで切り替えることができるの
で、多数の回路が同時に動作することによる同時スイッ
チングノイズを抑えることができる。特に、クリティカ
ルパス動作時には回路群へ基本クロックを供給するよう
に切り替えることにより、回路群を正常動作させること
ができ、これ以外の動作時には、遅延クロックを供給し
てノイズを軽減することができるので、信頼性の高い半
導体集積回路を実現することが可能になる。 第2の発明
によれば、第1の発明の効果に加えて、回路群毎に且つ
クロックの前半、後半毎に基本クロックあるいは遅延ク
ロックを供給でき、ノイズの軽減を切り替えることがで
きる。第3の発明によれば、動作速度により、必要に応
じて供給すべきクロックを基本クロックと遅延クロック
とで切り替えることができる。例えば、外部クロックの
高速動作期間中は基本クロックを選択し、低速動作期間
中のみ遅延クロックを選択することにより、回路群に対
してスキューが無いクロックを供給しないと正常動作し
ない場合には基本クロックを選択することにより、正常
動作を可能にすることができ、信頼性の高い半導体集積
回路を実現することができる。
As described above in detail, according to the first aspect of the invention, the clocks to be supplied as necessary are delayed from the basic clock by the circuits used in each circuit group and the operating conditions such as the operating speed. Since it can be switched with the clock, it is possible to suppress simultaneous switching noise due to simultaneous operation of many circuits. Especially the kritika
Supply the basic clock to the circuit group during lupus operation
Switching the circuit to normal operation of the circuit group
The delay clock can be supplied during other operations.
Noise can be reduced by using the
It becomes possible to realize a conductor integrated circuit. Second invention
According to this, in addition to the effect of the first invention,
The basic clock or delay clock is applied to each of the first and second half of the clock.
Lock can be supplied and noise reduction can be switched.
Wear. According to the third aspect of the invention, the operation speed can be adjusted to meet the needs.
Clocks to be supplied together are basic clock and delayed clock
You can switch with and. For example, an external clock
Select the basic clock during the high-speed operation period and
Select the delay clock only in the
If you do not supply a clock with no skew,
If not, select the basic clock to ensure normal operation.
Highly reliable semiconductor integration that can enable operation
A circuit can be realized.

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

【図1】本発明の第1実施形態の構成を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態の動作を説明するための
波形図。
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施形態の動作を説明するための
波形図。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施形態の構成を示す回路図。FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施形態の構成を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施形態の動作を説明するための
波形図。
FIG. 6 is a waveform chart for explaining the operation of the third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4実施形態の構成を示す回路図。FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図8】第4実施形態における周波数認知回路の構成の
一例を示す回路図。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a frequency recognition circuit according to a fourth embodiment.

【図9】本発明の第4実施形態の動作を説明するための
波形図。
FIG. 9 is a waveform chart for explaining the operation of the fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5実施形態の構成を示す回路図。FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a fifth embodiment of the present invention.

【図11】第5実施形態におけるクリティカルパス判断
回路の機能を説明する概念図。
FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a function of a critical path determination circuit according to the fifth embodiment.

【図12】本発明の第6実施形態の構成を示す回路図。FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a sixth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第6実施形態の動作を説明するため
の波形図。
FIG. 13 is a waveform chart for explaining the operation of the sixth embodiment of the present invention.

【図14】従来のMCUの内部構造を説明する図。FIG. 14 is a diagram illustrating an internal structure of a conventional MCU.

【図15】従来のクロックジェネレータの内部回路図。FIG. 15 is an internal circuit diagram of a conventional clock generator.

【図16】従来のMCUの動作を説明するための波形
図。
FIG. 16 is a waveform diagram for explaining the operation of the conventional MCU.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,3 遅延回路 5,7,9 バッファ 11,12 F/F 13,15 セレクタ 17 入力ピン 19 BUS 21 機械語命令デコーダ 23 周波数認知回路 25 遅延回路 27 ANDゲート 29 ラッチ回路 31 ラッチホールド時間確保用バッファ 33 ORゲート 35 クリティカルパス判断回路 37 機械語命令レジスタ 39 テーブル 41 マイクロROM 43 ORゲート 45 クリティカルパス判断回路 51 MCU 53 CPU 55 メガセルA 57 メガセルB 59 クロックジェネレータ 1,3 delay circuit 5,7,9 buffer 11,12 F / F 13,15 selector 17 input pins 19 BUS 21 Machine language instruction decoder 23 Frequency recognition circuit 25 delay circuit 27 AND gate 29 Latch circuit 31 Latch hold time securing buffer 33 OR gate 35 Critical path judgment circuit 37 Machine Language Instruction Register 39 tables 41 Micro ROM 43 OR gate 45 Critical path judgment circuit 51 MCU 53 CPU 55 Mega Cell A 57 megacell B 59 clock generator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−220522(JP,A) 特開 平4−515(JP,A) 特開 平6−216729(JP,A) 特開 平6−283999(JP,A) 特開 平6−162224(JP,A) 特開 平3−263279(JP,A) 特開 平2−102561(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 1/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-1-220522 (JP, A) JP-A-4-515 (JP, A) JP-A-6-216729 (JP, A) JP-A-6- 283999 (JP, A) JP-A-6-162224 (JP, A) JP-A-3-263279 (JP, A) JP-A-2-102561 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G06F 1/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 クロックに同期して動作する複数の回路
群と、外部クロックを入力し、前記複数の回路群それぞ
れに供給すべきクロックを生成して分配するクロック供
給手段とを備えた半導体集積回路において、 前記クロック供給手段は、スキューがゼロになるように
調整された基本クロックと該基本クロックより遅延さ
せた遅延クロックを生成し、前記各回路群に前記遅延
クロックを供給すべきか否かの指示情報に基づき、前記
基本クロックあるいは前記遅延クロックを前記回路群毎
に選択して分配するように構成し、 入力される機械語命令をデコードして前記各回路群内の
クリティカルパスを動作させるべき命令か否かを判断
し、クリティカルパスを動作させるべき命令であると判
断された場合は前記基本クロックを供給するように前記
指示情報を出力し、クリティカルパスを動作させるべき
命令でないと判断された場合は前記遅延クロックを供給
するように前記指示情報を出力するクリティカルパス判
断手段を備えたことを特徴とする半導体集積回路。
1. A semiconductor integrated circuit comprising: a plurality of circuit groups that operate in synchronization with a clock; and a clock supply unit that inputs an external clock and generates and distributes a clock to be supplied to each of the plurality of circuit groups. In the circuit, the clock supply means is such that the skew is zero.
The basic clock is adjusted to generate a delayed clock delayed from the basic clock, based on the indication of whether the information to be supplied with said delayed clock to each circuit group, the basic clock or the delayed clock It is configured to select and distribute each circuit group, decode the input machine language instruction , and
Judge whether it is an instruction to operate the critical path
However, it is determined that the instruction should operate the critical path.
If it is turned off, the basic clock should be supplied to
Should output the instruction information and operate the critical path.
When it is judged that it is not an instruction, the delay clock is supplied.
To output the instruction information to
A semiconductor integrated circuit comprising disconnecting means .
【請求項2】 前記クリティカルパス判断手段は、前記
外部クロックの前半、後半毎、及び前記回路群毎にクリ
ティカルパスを動作させるべきか否かを判断し、該判断
結果に応じて前記指示情報を回路群毎に出力することを
特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。
2. The critical path determining means determines whether or not the critical path should be operated for each of the first half, the second half, and each of the circuit groups of the external clock, and outputs the instruction information according to the determination result. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit is output for each circuit group.
【請求項3】 スキューがゼロになるように調整された
基本クロックを発生するクロック発生回路と、 前記クロック発生回路の出力側に接続され、前記基本ク
ロックを遅延した遅延クロックを発生させるクロック遅
延回路と、前記基本クロックを遅延する遅延手段を有し、前記基本
クロックと前記遅延手段の出力クロックとの遅延差に基
づいて前記基本クロックの周波数を認知して、第1の速
度期間と第2の速度期間を判定する 周波数認知手段と、前記第1の速度期間には前記基本クロックを選択し、前
記第2の速度期間には前記遅延クロックを選択して、
部回路に出力する選択回路とを備えたことを特徴とする
半導体集積回路。
3. A clock generating circuit for generating a basic clock adjusted so that the skew becomes zero, and a delayed clock which is connected to an output side of the clock generating circuit and delays the basic clock. And a delay means for delaying the basic clock,
Based on the delay difference between the clock and the output clock of the delay means.
Then, the frequency of the basic clock is recognized and the first speed
Frequency determining means for determining a frequency period and a second speed period, and selecting the basic clock for the first speed period,
A semiconductor integrated circuit comprising: a selection circuit that selects the delayed clock and outputs the selected delayed clock to an external circuit during the second speed period .
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