JP3471623B2 - 書き換え可能な論理回路 - Google Patents
書き換え可能な論理回路Info
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Description
理素子(FPGA:Field Programmable Gate Array)
を利用した書き換え可能な論理回路に関するものであ
る。
関数の実現に論理メモリを使用する場合であっても、こ
れらの論理関数相互の接続は、信号線間に配置したトラ
ンスファーゲートスイッチのオン/オフで決定する方法
を採用していた。すなわち、論理メモリとトランスファ
ーゲートスイッチの異なる種類の組み合わせで論理回路
を実現していたが、論理メモリとトランスファーゲート
スイッチは全く異なった構造となっているため、高集積
化や柔軟性向上の妨げとなっていた。
セル21を使用して論理回路を構成する手法を以前に提
案した(特願平10-129084号)。この論理セル21は、
w、n、e、sと名付けられた4方向に対して1つずつ
合計で4つの隣接セルを持つよう配置される。たとえ
ば、図10のセル21Aは、セル21B、21C、21
D、21Eの4つの隣接セルをもつ。そして、セル21
は、それぞれの隣接セルと接続するための4つの信号線
Pw、Pn、Pe、Psをもつ。
リであって、その各々は入力値に応じて選択され出力さ
れる複数の値(データ)が予めアドレスに格納され、ま
た、対応する各信号線Pw、Pn、Pe、Psへの出力
をオンにするか、又はオフ、つまり出力をハイインピー
ダンスにするかを設定するトライステートバッファをも
つ。このトライステートバッファのオン/オフの設定も
上記アドレス格納値と同様に予め設定される。
メモリMw’のトライステートバッファがオンのとき
は、論理メモリMw’に対しては出力用の信号線として
機能し、他の論理メモリMn’、Me’、Ms’に対し
ては入力用の信号線として機能する。そのトライステー
トバッファがオフのときは、論理メモリMw’は機能せ
ず、信号線Pwは専ら外部入力用の信号線として機能す
る。
モリのアドレスに格納する値を任意に設定することによ
って、それら論理メモリの個々について、入力信号をそ
のまま出力側に転送するスルー機能、論理和機能、論理
積機能、排他的論理和機能、その他の論理機能を実現す
ることができ、このときトライステートバッファをオフ
にした論理メモリは実質的に無いものとして扱われる。
以上より、任意なフィールドプログラムが可能となる。
理セル21では、個々の論理メモリに対して、そのアド
レスに格納された値の内の選択された値を出力側に転送
するか否かを決めるトライステートバッファが必要であ
り、またこのトライステートバッファのオン/オフ設定
を個々に行う必要もあって、さらなる高集積化や柔軟性
向上の妨げとなっていた。
のであり、その目的は、論理メモリのトライステートバ
ッファを不要にして、上記した問題を解決した書き換え
可能な論理回路を提供することである。
の本発明は、隣接セルに対して入力信号線および出力信
号線の対によって接続される複数のセルからなる論理回
路であって、各セルは、予め所定の値をアドレスに格納
することができる書き換え可能で且つ前記入力信号線お
よび前記出力信号線の対の数に対応する論理メモリを具
備し、該各論理メモリのすべてが前記入力信号線のすべ
てによってアドレス指定され、且つ該各論理メモリの出
力が前記出力信号線に個別に接続されるように構成し
た。
論理メモリのアドレスに格納する値として、前記各入力
信号線の内の少なくとも1個の信号線の信号に影響を受
けない値を格納して、該少なくとも1個の信号線を当該
論理メモリに無関係な状態に設定して構成した。
明の論理セル構造の基本的な構成を示す図、図2は論理
セルを複数二次元状に配列した図、図3は論理メモリの
内部構成を示す図である。
と名付けられた4方向に対して1つずつ合計で4つの隣
接セルを持つ。たとえば、図2のセル1Aは、セル1
B、1C、1D、1Eの4つの隣接セルをもつ。そし
て、セル1は、4つの隣接セルから信号を入力するため
の入力信号線Pwi、Pni、Pei、Psiと4つの隣接セル
に信号を出力するための出力信号線Pwo、Pno、Peo、
Psoをもつ。さらに、セル1は4つの入力信号線Pwi、
Pni、Pei、Psiの値によりアドレス指定される論理メ
モリMw、Mn、Me、Msをもち、そのうちの論理メ
モリMwの出力は出力信号線Pwiに、論理メモリMnの
出力は出力信号線Pniに、論理メモリMeの出力は出力
信号線Peiに、論理メモリMsの出力は出力信号線Psi
に、各々出力される。
siにより共通にアドレス指定される論理メモリMw、M
n、Me、Msは、指定されたアドレスの記憶素子に任
意の値を予め格納可能であり、従って、各論理メモリM
w、Mn、Me、Msは同じアドレス値を入力しなが
ら、異なった演算を行うことが可能である。
じ構成であるので、ここで、論理メモリMeを代表して
その内部構成を説明する。この論理メモリMeは、図3
に示すように、入力信号線Psiからの信号dにより切替
動作を行うセレクタS1、入力信号線Pwiからの信号c
により切替動作を行うセレクタS2,S3、入力信号線
Pniからの信号により切替動作を行うセレクタS4〜S
7、入力信号線Peiからの信号により切替動作を行うセ
レクタS8〜S15、およびセレクタS1〜S15で選
択されるべき各々1ビットのデータ(合計16ビット)
が書き込まれる記憶素子C0〜C15を具備する。な
お、セレクタは信号a,b,c,dが「0」のときは上
側の入力値を選択し、「1」のときは下側の入力値を選
択する。例えば、セレクタS1については、信号dが
「0」のときはセレクタS2の出力値を選択し、「1」
のときはセレクタS3の出力値を選択する。
憶素子C0〜C15をシフトレジスタとして構成して、
書き込み信号線2(図1参照)から入力したデータを、
記憶素子C0からC15にかけて順にシフトさせて書き
込む。図1に示すように、書き込み信号線2は全部の論
理メモリMw、Mn、Me、Msに直列に接続されてい
るので、連続してデータを入力することにより、これら
にほぼ同時に書き込まれる。
e、Msの記憶素子C0〜C15に格納される値を予め
設定することで、論理メモリの出力値を、論理メモリへ
の入力値を変数とする任意の論理関数として使用するこ
とができる。これにより、これら論理メモリで最大4入
力1出力の任意の組み合わせ論理回路を表現することが
できる。
から入力する信号a,b,c,dが切替制御するセレク
タは上記組み合わせに限られるものではなく、その組み
合わせは任意である。また、各記憶素子C0〜C15を
独立して設け、通常のマトリクス配置の記憶素子へのデ
ータの書き込みと同様に特定の記憶素子を指定してその
データを書き込むようにすることもできる。さらに、上
記説明では、入力信号線Pei、Pni、Pwi、Psi、出力
信号線Pwo、Pno、Peo、Psoが各々1本で、記憶素子
C0〜C15に格納されるデータが1ビットの場合につ
いて説明したが、入力信号線、出力信号線をバスで構成
し、記憶素子を2ビット以上格納可能として、2ビット
以上を扱うようにすることも可能なことは勿論である。
この場合、セレクタS1〜S15を制御するためには入
力信号線Pei、Pni、Pwi、Psiの信号をデコードする
デコーダを使用すればよい。
論理セル1の中の1個の論理メモリMeに着目したもの
である。この論理メモリMeは、図5の(a)のように表
すことができ、その入力信号a,b,c,dの値の各組
み合わせにより、図3に示した記憶素子CO〜C15が
選択されるので、図5の(b)に示すように、その記憶素
子CO〜C15に1ビットデータを格納しておくと、
a,b,dの値に関係なく、cの値が「1」のときは出
力信号線Peoに「1」が現れ、「0」のときは「0」が
現れる。つまり、このときは論理メモリMeは入力信号
線Pwiの信号をそのまま出力信号線Peoに出力する信号
転送路として機能する。
するデータによって、論理メモリMeを信号転送路とし
て実現できる。このときは、信号a,b,dが論理メモ
リMeの出力に関係しなくなるので、これらに対応する
入力信号線Pei、Pwi、Psiは論理メモリMeに関して
はハイインピーダンス状態と等価になり、従来例で説明
したようなトライステートバッファを使用する必要がな
くなる。しかし、これらの入力信号線Pei、Pwi、Psi
は他の論理メモリMw、Mn、Msに対しては、それら
の論理メモリの記憶素子に格納するデータに応じて有効
な入力信号路として機能させることができる。
eをナンド回路として実現した例を示す図である。この
ときは、記憶素子C0〜C15に格納するデータを図6
の(b)に示すように設定する。この場合の論理メモリM
eでは、信号aに関係なく、信号b、c、dに応じたナ
ンド論理が実現されている。つまり、入力信号線Peiが
論理メモリMeに関してハイインピーダンスと等価とな
っている。
構造を持つセル1を11個使用して、フルアダー(全加
算器)を構成した例を示す図である。図1に示したよう
な構造をもつ複数のセルの各々に1個の論理回路又は信
号転送路を組み込んで、次の式(1)、(2)に示す演算を行
うフルアダーを構成することができる。ここで、exは排
他的論理和、andは論理積、orは論理和を表す。A,B
は入力、Sは加算出力、CIはキャリー入力、COはキャリ
ー出力である。
を、セル5,6は論理積回路を、セル7は論理和回路
を、セル8〜12は信号転送路を、セル13はインバー
タを各々構成している。
ル1内に上記したフルアダーを組み込んだものである。
論理セル1の個々の論理メモリMw、Mn、Me、Ms
では最大4入力1出力で任意の論理を実現することがで
きるので、図示のように、2個の論理メモリMe,Ms
を3入力1出力で使用して、フルアダーを実現すること
ができる。論理メモリMsは加算出力Sを演算し、論理
メモリMeはキャリー出力COを演算する。
トライステートバッファを使用する必要がなくなるので
高集積化が容易となり、またトライステートバッファの
オン/オフ設定も不要となるのでフィールドプログラム
も容易となる。
である。
る。
ロック図である。
合の説明図である。
合の説明図である。
ブロック図である。
ブロック図である。
図である。
ル 2:書き込み信号線 Mw,Mn,Me,Ms:論理メモリ Pwi,Pni,Pei,Psi:入力信号線 Pwo、Pno、Peo、Pso:出力信号線 S1〜S15:セレクタ C0〜C15:記憶素子
Claims (2)
- 【請求項1】隣接セルに対して入力信号線および出力信
号線の対によって接続される複数のセルからなる論理回
路であって、 各セルは、予め所定の値をアドレスに格納することがで
きる書き換え可能で且つ前記入力信号線および前記出力
信号線の対の数に対応する論理メモリを具備し、該各論
理メモリのすべてが前記入力信号線のすべてによってア
ドレス指定され、且つ該各論理メモリの出力が前記出力
信号線に個別に接続されるように構成されていることを
特徴とする書き換え可能な論理回路。 - 【請求項2】前記論理メモリのアドレスに格納する値と
して、前記各入力信号線の内の少なくとも1個の信号線
の信号に影響を受けない値を格納して、該少なくとも1
個の信号線を当該論理メモリに無関係な状態に設定した
ことを特徴とする請求項1に記載の論理回路。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP21677398A JP3471623B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 書き換え可能な論理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21677398A JP3471623B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 書き換え可能な論理回路 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2000049591A JP2000049591A (ja) | 2000-02-18 |
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ID=16693678
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21677398A Expired - Fee Related JP3471623B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 書き換え可能な論理回路 |
Country Status (1)
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-
1998
- 1998-07-31 JP JP21677398A patent/JP3471623B2/ja not_active Expired - Fee Related
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