JP3515997B2 - Programmable semiconductor device - Google Patents

Programmable semiconductor device

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JP3515997B2
JP3515997B2 JP24235096A JP24235096A JP3515997B2 JP 3515997 B2 JP3515997 B2 JP 3515997B2 JP 24235096 A JP24235096 A JP 24235096A JP 24235096 A JP24235096 A JP 24235096A JP 3515997 B2 JP3515997 B2 JP 3515997B2
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basic unit
input
circuit
processing
unit cell
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忠明 土屋
博 伊達
寛人 安浦
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株式会社ロジック・リサーチ
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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、シーケンス制御を
行なうための半導体デバイスに関し、特に、外部からの
プログラムによりその機能を変更することが可能なプロ
グラマブル半導体デバイスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device for performing sequence control, and more particularly to a programmable semiconductor device whose function can be changed by an external program.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスを使用してシーケンス制
御を行なうに際しては、目的や用途に応じて半導体デバ
イスの機能を種々に設定する必要がある。
2. Description of the Related Art When performing sequence control using a semiconductor device, it is necessary to set various functions of the semiconductor device in accordance with the purpose and application.

【0003】単純機能を持った半導体デバイスとして
は、ゲートアレイやFPGA(フィールドプログラマブ
ルゲートアレイ)がすでに市販されている。
As semiconductor devices having simple functions, gate arrays and FPGAs (field programmable gate arrays) are already on the market.

【0004】ゲートアレイでは、使用者は、単純機能を
持った基本セルを組み合わせて結線情報をCAD(co
mputer aided design)により生成
し、その情報を半導体製造メーカーに持ち込むことによ
り希望している動作を行うことが出来るデバイスを得る
ことが出来る。
In the gate array, the user combines the basic cells having simple functions with the CAD (co
It is possible to obtain a device that can perform a desired operation by being generated by a computer aided design and bringing the information to a semiconductor manufacturer.

【0005】また、FPGAでは、使用者は、単純機能
を持ったファンクションブロックを組み合わせて、その
結線情報を専用CADにより生成し、専用ツールにより
FPGAに書き込むことにより希望している動作を行う
ことが可能なデバイスを得ることが出来る。
Further, in the FPGA, the user can perform a desired operation by combining function blocks having a simple function, generating the connection information by a dedicated CAD, and writing it in the FPGA by a dedicated tool. We can get possible devices.

【0006】さらに外部からのプログラムによりハード
ウエアを構築する方法としては、特表平8ー50428
5号公報に記載されている「アルゴリズム言語ソースコ
ードをハードウエアにコンパイルするシステム」や、特
表平8ー505483公報に記載されている「高速プロ
グラマブルロジックコントローラ」が知られている。
Further, as a method of constructing the hardware by a program from the outside, Japanese Patent Laid-Open No. 8-50428 can be used.
A "system for compiling algorithm language source code into hardware" described in Japanese Patent No. 5 and a "high-speed programmable logic controller" described in Japanese Patent Publication No. 8-5055483 are known.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のゲ
ートアレイ、FPGAでは、以下のような問題があっ
た。
However, the conventional gate array and FPGA have the following problems.

【0008】1.ゲートアレイでは、単純な論理回路の
組み合わせによりシーケンス制御処理回路を実現するた
め、設計に膨大な時間が必要となる。また、設計完了
後、希望している動作を行うデバイスの製造は、半導体
製造メーカーにて行われるため製造にも多くの時間を必
要とする。さらに、製造後その機能の変更や修正が使用
者側では出来ない。
1. In the gate array, since a sequence control processing circuit is realized by a combination of simple logic circuits, a huge amount of time is required for design. In addition, since manufacturing of a device that performs a desired operation after designing is performed by a semiconductor manufacturer, manufacturing requires a lot of time. Further, the user cannot change or modify the function after manufacturing.

【0009】2.FPGAの場合、製造後の機能の変更
や修正は出来るものの、単純機能のファンクションブロ
ックの組み合わせによりシーケンス制御処理回路を実現
するためには、ゲートアレイと同様に設計に膨大な時間
が必要となる。
2. In the case of the FPGA, although the function can be changed or modified after manufacturing, in order to realize the sequence control processing circuit by combining the function blocks having the simple functions, as in the case of the gate array, an enormous amount of time is required for the design.

【0010】3.特表平8ー504285号公報に記載
のアルゴリズム言語ソースコードをハードウエアにコン
パイルするシステムは、PLD(programmab
le logic device)とそれに接続可能な
ハードウエア資源を接続したシステムであり、所望の機
能を持たせるために複数個の半導体デバイスを相互に接
続するため、動作速度の低下が避けられない。
3. A system for compiling the algorithm language source code described in Japanese Patent Publication No. 8-504285 into hardware is a PLD (programmamb).
In this system, a plurality of semiconductor devices are connected to each other in order to provide a desired function, and thus a decrease in operating speed is inevitable.

【0011】4.特表平8ー505483公報に記載の
高速プログラマブルロジックコントローラは、マイクロ
プロセッサを利用しているシステムであり、マイクロプ
ロセッサ自体の命令セットの変更が不可能であるため、
所望の機能を実現するために余分な資源が付随してしま
う。
4. The high-speed programmable logic controller described in JP-A-8-505483 is a system that uses a microprocessor, and the instruction set of the microprocessor itself cannot be changed.
Extra resources are attached to achieve the desired functionality.

【0012】そこで本発明は、外部からのプログラム動
作により機能の修正および変更が出来るシーケンス制御
処理回路をアレイ状に配置することにより複雑な制御及
び機能の変更が出来る半導体デバイスを得ることを課題
とする。
Therefore, the present invention has an object to obtain a semiconductor device capable of complicated control and function change by arranging a sequence control processing circuit whose function can be modified and changed by an external program operation in an array. To do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明のプログラマブル
半導体デバイスは、それぞれ、外部からの可変の命令入
力信号の組である可変命令セットが入力され、この入力
された可変命令セットを記憶するコントローラ部と、被
処理入力が入力され、前記コントローラ部に記憶されて
いる可変命令セットに基づいて前記被処理入力に対して
所定の演算を行なって処理出力を出力するデータパス
とから構成される複数の基本単位セルを設けるととも
に、前記複数の基本単位セルの各基本単位セル間の入力
及び出力の接続関係を切り替えるスイッチ制御回路を設
けたことを特徴とする。
A programmable semiconductor device according to the present invention has a variable command input from the outside.
A variable instruction set, which is a set of force signals, is input, a controller unit that stores the input variable instruction set, and an input to be processed are input, and the variable instruction set is stored based on the variable instruction set stored in the controller unit. While providing a plurality of basic unit cells composed of a data path unit for performing a predetermined operation on a processing input and outputting a processing output, the input and output of each basic unit cell of the plurality of basic unit cells is provided. A switch control circuit for switching connection relations is provided.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】半導体デバイス上にシーケンス処
理に適した基本単位セル複数個を準備し、さらにカスケ
ード入力およびカスケード出力を設ける。各基本単位セ
ルは、コントロール部とデータパス部を持った回路で構
成され、プログラムによる可変処理を可能としている。
また、基本単位セルの機能変更のためのソフトウエアツ
ール、及び、プログラム可能な空間スイッチのためのソ
フトウエアツールが準備される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A plurality of basic unit cells suitable for sequence processing are prepared on a semiconductor device, and a cascade input and a cascade output are further provided. Each basic unit cell is composed of a circuit having a control section and a data path section, and allows variable processing by a program.
Further, a software tool for changing the function of the basic unit cell and a software tool for the programmable space switch are prepared.

【0015】[0015]

【実施例】図1は、本発明が適用されたフィールド・プ
ログラマブル・シーケンサ・アレイ(FPSA)の構造
を示すブロック図である。
1 is a block diagram showing the structure of a field programmable sequencer array (FPSA) to which the present invention is applied.

【0016】フィールド・プログラマブル・シーケンサ
・アレイは、1本の命令入力信号線1、1本のスイッチ
設定信号線2、スイッチ4本以上の入力/出力信号線3
を持ち、複数の基本単位セル(図中、BUC(Basi
c Unit Cell)で示す)4、スイッチ制御回
路5、入出力制御回路6から構成されている。
The field programmable sequencer array includes one instruction input signal line 1, one switch setting signal line 2, and four or more switch input / output signal lines 3.
And a plurality of basic unit cells (in the figure, BUC (Basi
c Unit Cell) 4), a switch control circuit 5, and an input / output control circuit 6.

【0017】各基本単位セル4は、詳細は後述するよう
に、命令入力I、カスケード入力C、被処理入力Pを入
力とし、カスケード出力、処理出力を出力としている。
各基本単位セル4には、命令入力が供給され、各基本単
位セル4の命令入力端子、被処理入力端子、カスケード
出力端子、処理出力端子は、スイッチ制御回路5に接続
される。また、スイッチ設定信号が、スイッチ制御回路
5と入出力制御回路6に供給される。また、入力/出力
信号が入出力制御回路6に供給され、入出力制御回路6
からの入力信号がスイッチ制御回路5に供給され、スイ
ッチ制御回路5からの出力が入出力制御回路6に供給さ
れる。
As will be described in detail later, each basic unit cell 4 has a command input I, a cascade input C, and a processed input P as inputs, and outputs a cascade output and a processing output.
A command input is supplied to each basic unit cell 4, and the command input terminal, processed input terminal, cascade output terminal, and processing output terminal of each basic unit cell 4 are connected to the switch control circuit 5. Further, the switch setting signal is supplied to the switch control circuit 5 and the input / output control circuit 6. Further, the input / output signal is supplied to the input / output control circuit 6,
Is supplied to the switch control circuit 5, and the output from the switch control circuit 5 is supplied to the input / output control circuit 6.

【0018】[基本単位セル]図2は、基本単位セル4
の内部構成を示すブロック図である。基本単位セル4
は、コントローラ部7とデータパス部8から構成され
る。
[Basic Unit Cell] FIG. 2 shows a basic unit cell 4
3 is a block diagram showing the internal configuration of FIG. Basic unit cell 4
Is composed of a controller section 7 and a data path section 8.

【0019】コントローラ部7は、プログラム制御回路
7a、カスケード制御回路7b、メモリ回路7c、プロ
グラムカウンタ回路7dから構成される。
The controller section 7 comprises a program control circuit 7a, a cascade control circuit 7b, a memory circuit 7c and a program counter circuit 7d.

【0020】プログラム制御回路7aは、命令入力信号
線1から入力される直列の命令入力信号を並列に展開
し、メモリ回路7cに記憶させる。カスケード制御回路
7bは、他の基本セル4からの入力信号により当該基本
セルの処理制御を行うとともに、当該基本セルに接続さ
れた他の基本セルに対するカスケード信号を送出する。
このカスケード信号は、キャリーイン、キャリーアウト
と同様な各基本セルにおける桁上がりの情報を示す信号
である。メモリ回路7cは、プログラム制御回路7aで
並列に展開された命令を記憶する。プログラムカウンタ
回路7dは、メモリ回路7cに記憶されたプログラム
を、命令デコーダを持つデータパス部8に送出するため
のメモリアドレスを生成する。
The program control circuit 7a expands the serial command input signal input from the command input signal line 1 in parallel and stores it in the memory circuit 7c. The cascade control circuit 7b controls the processing of the basic cell according to an input signal from the other basic cell 4 and sends a cascade signal to another basic cell connected to the basic cell.
This cascade signal is a signal indicating carry information in each basic cell similar to carry-in and carry-out. The memory circuit 7c stores the instructions expanded in parallel by the program control circuit 7a. The program counter circuit 7d generates a memory address for sending the program stored in the memory circuit 7c to the data path unit 8 having an instruction decoder.

【0021】データパス部8は、演算回路8a、ビット
処理回路8b、メモリ回路8c、可変命令デコーダ回路
8d、データラッチ回路8e、出力制御回路8fから構
成される。データパス部8へは、コントローラ部7か
ら、可変命令デコーダ回路8dへの命令信号、プログラ
ム状態を表す信号として制御信号が供給される。このコ
ントローラ部7からの制御信号は、1命令ステップに対
する処理状態を表す信号である。
The data path unit 8 is composed of an arithmetic circuit 8a, a bit processing circuit 8b, a memory circuit 8c, a variable instruction decoder circuit 8d, a data latch circuit 8e, and an output control circuit 8f. The data path unit 8 is supplied from the controller unit 7 with an instruction signal to the variable instruction decoder circuit 8d and a control signal as a signal indicating a program state. The control signal from the controller unit 7 is a signal indicating the processing state for one instruction step.

【0022】演算回路8aは、基本単位セル4に供給さ
れる被処理入力に対してプログラムに従って演算処理を
行う。ビット処理回路8bは、被処理入力に対してプロ
グラムに従ってビット処理を行う。メモリ回路8cは、
ビット処理や、演算処理の一時なデータや可変命令デコ
ーダ8dのためのデータを記憶する。可変命令デコーダ
回路8dは、基本単位セル4の単体或いは組合せから構
築される目的とするシーケンサ処理回路で使用される命
令を解読し、被処理入力の処理を決定し、全ての回路に
対して制御信号を送出する。すなわち、可変命令デコー
ダ8dからの制御信号は、データパス部8の全ての回
路、すなわち、演算回路8a、ビット処理回路8b、メ
モリ回路8c、データラッチ回路8e、出力制御回路8
fと、コントローラ部7への状態信号として送出され
る。可変命令デコーダ回路8dの命令解読ルールは、メ
モリ回路8cに蓄積されたデータにより変更することが
出来る。すなわち、マイクロプログラミング方式により
命令セットを変更する。
The arithmetic circuit 8a performs arithmetic processing according to a program on the input to be processed supplied to the basic unit cell 4. The bit processing circuit 8b performs bit processing on an input to be processed according to a program. The memory circuit 8c is
It stores temporary data for bit processing and arithmetic processing, and data for the variable instruction decoder 8d. The variable instruction decoder circuit 8d decodes the instruction used in the target sequencer processing circuit constructed from the basic unit cells 4 alone or in combination, determines the processing of the input to be processed, and controls all circuits. Send a signal. That is, the control signal from the variable instruction decoder 8d is supplied to all the circuits of the data path unit 8, that is, the arithmetic circuit 8a, the bit processing circuit 8b, the memory circuit 8c, the data latch circuit 8e, and the output control circuit 8.
f and a status signal to the controller unit 7. The instruction decoding rule of the variable instruction decoder circuit 8d can be changed by the data stored in the memory circuit 8c. That is, the instruction set is changed by the micro programming method.

【0023】データラッチ回路8eは、被処理入力を、
可変命令デコーダ回路8dにより選択された処理回路で
処理が完了するまで一時的に保持する。出力制御回路8
fは、処理された信号の出力を制御する。
The data latch circuit 8e receives the input to be processed,
The variable instruction decoder circuit 8d temporarily holds until the processing is completed in the processing circuit selected. Output control circuit 8
f controls the output of the processed signal.

【0024】[スイッチ制御回路]図3は、スイッチ制
御回路5の内部構成を示すブロック図である。スイッチ
制御回路5は、スイッチ設定制御回路5a、スイッチ設
定メモリ5b、およびマトリクススイッチ5cで構成さ
れる。
[Switch Control Circuit] FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the switch control circuit 5. The switch control circuit 5 includes a switch setting control circuit 5a, a switch setting memory 5b, and a matrix switch 5c.

【0025】スイッチ設定制御回路5aは、マトリクス
スイッチ5cに入力される基本単位セル出力1〜nと出
力される基本単位セル入力1〜nの物理的な接続を行う
ための外部からのスイッチ設定入力を取り込み、スイッ
チ設定メモリ5bに書き込む。スイッチ設定メモリ5b
は、マトリクススイッチ5cの設定情報を記憶する。な
お、基本単位セル出力は、被処理出力とカスケード出力
とから構成されており、基本単位セル入力は、被処理入
力とカスケード入力とから構成されている。
The switch setting control circuit 5a is an external switch setting input for physically connecting the basic unit cell outputs 1 to n input to the matrix switch 5c and the basic unit cell inputs 1 to n output. Is read and written in the switch setting memory 5b. Switch setting memory 5b
Stores the setting information of the matrix switch 5c. The basic unit cell output is composed of the processed output and the cascade output, and the basic unit cell input is composed of the processed input and the cascade input.

【0026】[入出力制御回路]図4は、入出力制御回
路6の内部構成を示すブロック図である。入出力制御回
路6は、通常のCMOS構造の双方向回路で構成され
る。スイッチ制御回路5からの出力信号は、出力イネー
ブル付きバッファ6aを経由してデバイスの入出力にワ
イヤドット接続、すなわち、ワイヤードオア接続され
る。また、デバイスからの出力は、バッファ6bを経由
してスイッチ制御回路5へ接続される。全ての入力/出
力端子への出力イネーブル信号は、スイッチ設定入力線
2から入力され、入力デコード6cにより設定される。
[Input / Output Control Circuit] FIG. 4 is a block diagram showing the internal structure of the input / output control circuit 6. The input / output control circuit 6 is composed of a normal bidirectional circuit having a CMOS structure. The output signal from the switch control circuit 5 is wire-dot connected, that is, wired-OR connected to the input / output of the device via the output enable buffer 6a. Further, the output from the device is connected to the switch control circuit 5 via the buffer 6b. Output enable signals to all the input / output terminals are input from the switch setting input line 2 and set by the input decoder 6c.

【0027】次に、上述したフィールド・プログラマブ
ル・シーケンサ・アレイを使用して所望の機能を有する
シーケンス処理回路を実現するための手順について説明
する。
Next, a procedure for realizing a sequence processing circuit having a desired function by using the above field programmable sequencer array will be described.

【0028】図5は、所望の機能を有するシーケンス処
理回路を実現するための基本的な手順を示すフローチャ
ートである。本実施例では、図5に示されるように、設
計者が実現したいシーケンス処理回路の動作をソフトウ
エア的に記述し(ステップ101)、その記述を基本単
位セル4の命令セットで実現出来るように変換するソフ
トウエア(ステップ102)により機械語コードに変換
し(ステップ103)、基本単位セル4に命令入力を行
うことにより、一つの基本単位セル4で所望の機能を有
するシーケンス処理回路を実現するシーケンス処理回路
として機能する。
FIG. 5 is a flow chart showing a basic procedure for realizing a sequence processing circuit having a desired function. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the operation of the sequence processing circuit that the designer wants to realize is described by software (step 101), and the description can be realized by the instruction set of the basic unit cell 4. By converting the machine language code by the converting software (step 102) (step 103) and inputting an instruction to the basic unit cell 4, one basic unit cell 4 realizes a sequence processing circuit having a desired function. Functions as a sequence processing circuit.

【0029】上記変換ソフトウエアとは、制御に使用さ
れるC言語やC++言語のような高級言語やベリログH
DLやVHDLのようなハードウエア記述言語で記述さ
れた処理機能を実現するための、基本単位セル4の持つ
命令セットに最適化した機械語コードを生成するソフト
ウエアである。変換ソフトウエアとしては、一般に市販
されているコンパイラの技術を応用することができる。
The conversion software is a high-level language such as C language or C ++ language used for control or Verilog H.
It is software that generates a machine language code optimized for the instruction set of the basic unit cell 4 for realizing a processing function described in a hardware description language such as DL or VHDL. As the conversion software, generally commercially available compiler technology can be applied.

【0030】基本単位セル4の命令セットが処理回路実
現に不適切である場合には、図6のフローチャートに示
されるように、命令最適化ソフトウエアを使用して(ス
テップ206)、ソフトウエア記述から適切な基本単位
セル4の命令セットを推定し(ステップ207)、その
命令セットを基本単位セル4にプログラムする(ステッ
プ208)ことにより最適なシーケンス処理回路が実現
できる。なお、図6のステップ201〜205は、図5
のステップ101〜105に示される処理と対応してい
るので説明は省略する。
If the instruction set of the basic unit cell 4 is unsuitable for implementing the processing circuit, the instruction optimization software is used (step 206) as shown in the flow chart of FIG. An appropriate sequence processing circuit can be realized by estimating an appropriate instruction set of the basic unit cell 4 from the above (step 207) and programming the instruction set in the basic unit cell 4 (step 208). Note that steps 201 to 205 in FIG.
Since it corresponds to the processing shown in steps 101 to 105 of No. 1, description thereof will be omitted.

【0031】なお、基本単位セル4の命令セットが処理
回路実現に不適切である場合に、これを最適なシーケン
ス処理に変更する場合の例としては、加算命令の組み合
せによる積和演算を、積和演算命令を使用する処理に変
更することが挙げられる。このように命令セットを変更
することにより、処理時間が短縮される。また、別の例
としては、ビット処理を行なう際に、多重化命令の組み
合せによりデータのシフトを行なう処理を、シフト命令
を使用した処理に変更することが挙げられる。この場合
にも処理時間が短縮される。
When the instruction set of the basic unit cell 4 is unsuitable for realizing a processing circuit, as an example of changing this to an optimum sequence processing, a product-sum operation using a combination of addition instructions is performed. An example is changing to a process that uses a sum operation instruction. By changing the instruction set in this way, the processing time is shortened. Further, as another example, when bit processing is performed, a process of shifting data by a combination of multiplexing instructions is changed to a process using a shift instruction. Also in this case, the processing time is shortened.

【0032】上記命令最適化ソフトウエアとは、制御に
使用されるC言語やC++言語のような高級言語やベリ
ログHDLやVHDLのようなハードウエア記述言語で
記述された処理機能を実現するために最適な命令セット
を推定し、その命令セットを生成するソフトウエアであ
る。命令最適化ソフトウエアとしては、たとえば、人工
知能技術を応用したソフトウエアを使用することができ
る。
The instruction optimizing software is to realize a processing function described in a high-level language such as C language or C ++ language used for control or a hardware description language such as Verilog HDL or VHDL. It is software that estimates the optimum instruction set and generates the instruction set. As the instruction optimization software, for example, software to which artificial intelligence technology is applied can be used.

【0033】また、所望のシーケンス処理回路が基本単
位セル4で実現できないような複雑なシーケンス処理回
路の場合には、図7のフローチャートに示すように、複
数個の基本単位セル4を利用してシーケンス処理を実現
する。
In the case of a complicated sequence processing circuit in which the desired sequence processing circuit cannot be realized by the basic unit cell 4, a plurality of basic unit cells 4 are used as shown in the flowchart of FIG. Implement sequence processing.

【0034】すなわち、 1.実現したいシーケンス処理をソフトウエア的に記述
する(ステップ301)。
That is, 1. The sequence processing to be realized is described by software (step 301).

【0035】2.シーケンス処理内容を分割ソフトウエ
アにより基本単位セルレベルに分割する(ステップ30
2)。
2. The sequence processing contents are divided into basic unit cell levels by the division software (step 30).
2).

【0036】3.分割処理に必要な基本単位セル間接続
を実現するためのスイッチ制御回路5の設定を行う(ス
テップ303,304)。
3. The switch control circuit 5 is set to realize the connection between the basic unit cells necessary for the division processing (steps 303 and 304).

【0037】4.分割された処理を実現するための基本
単位セルへの命令セットに適した機械語コードを図6に
示されるものと同様な変換ソフトウエアにより生成する
(ステップ305,306)。
4. Machine code suitable for the instruction set to the basic unit cell for realizing the divided processing is generated by the conversion software similar to that shown in FIG. 6 (steps 305 and 306).

【0038】5.基本単位セルへの機械語コードおよび
スイッチ制御回路5への設定コードを入力する(ステッ
プ307)。
5. The machine language code for the basic unit cell and the setting code for the switch control circuit 5 are input (step 307).

【0039】6.複数の基本単位セルでシーケンス処理
を実行する(ステップ308)。
6. Sequence processing is executed on a plurality of basic unit cells (step 308).

【0040】上記基本単位セルへの分割ソフトウエア
は、制御に使用されるC言語やC++言語のような高級
言語やベリログHDLやVHDLのようなハードウエア
記述言語で記述された処理機能を基本単位セルで処理で
きる機能単位に最適に分割し、命令セットへの変換ソフ
トウエアや基本単位セル間接続設定ソフトウエアに対し
ての情報を生成する。分割ソフトウエアとしては、たと
えば、LSI設計で使用されている自動配置配線ソフト
ウエアを応用したソフトウエアを使用することができ
る。
The above-mentioned software for dividing the basic unit cells into basic units has processing functions described in a high-level language such as C language or C ++ language used for control or a hardware description language such as Verilog HDL or VHDL. It is optimally divided into functional units that can be processed by cells, and information is generated for instruction set conversion software and basic unit inter-cell connection setting software. As the division software, for example, software to which the automatic placement and routing software used in LSI design is applied can be used.

【0041】命令セットへの変換ソフトウエアは、基本
単位セルへの分割ソフトウエアで生成された情報(各々
の基本単位セルに対する処理の定義)から基本単位セル
の持つ命令セットに最適化した機械語コードを生成す
る。基本単位セル間接続設定ソフトウエアは、基本単位
セルへの分割ソフトウエアで生成された情報(全ての基
本単位セルの関係の定義)から基本単位セル間の接続コ
ードを生成する。図8は、スイッチ制御回路5を介して
の基本単位セル間接続を示す説明図である。
The instruction set conversion software is a machine language optimized for the instruction set of the basic unit cell based on the information (definition of processing for each basic unit cell) generated by the division software for the basic unit cell. Generate code. The basic unit cell connection setting software generates a connection code between basic unit cells from the information (definition of the relationship of all basic unit cells) generated by the division software into basic unit cells. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the connection between the basic unit cells via the switch control circuit 5.

【0042】さらに基本単位セルの命令セットが要求す
るシーケンサ処理に適切でない場合、上述のように基本
単位セルの命令セットを変更することにより所望のシー
ケンサ処理回路が実現出来る。
Further, when the instruction set of the basic unit cell is not suitable for the required sequencer processing, the desired sequencer processing circuit can be realized by changing the instruction set of the basic unit cell as described above.

【0043】[0043]

【発明の効果】外部からプログラムすることによりシー
ケンス制御を行うことが出来る論理回路モジュールを基
本単位セルとし、それらをアレイ状に多数個配置し各モ
ジュール間の接続を空間スイッチ制御により行うことに
より、多機能を持つ半導体デバイスを構成することが出
来る。
As a basic unit cell, a logic circuit module capable of performing sequence control by programming from the outside is arranged, and a large number of such logic circuit modules are arranged in an array and the connections between the modules are controlled by space switch control. A semiconductor device having multiple functions can be constructed.

【0044】半導体デバイス上にシーケンス処理に適し
た基本単位セル複数個を準備することにより、ゲートア
レイのような単純論理回路の組み合わせや、FPGAの
ような単純機能のファンクションブロックの組み合わせ
を利用してシーケンス処理回路を設計する場合に比べて
著しく短期間で設計出来る。
By preparing a plurality of basic unit cells suitable for sequence processing on a semiconductor device, a combination of simple logic circuits such as a gate array and a combination of function blocks having simple functions such as FPGA can be used. It can be designed in a significantly shorter period than when designing a sequence processing circuit.

【0045】さらにカスケード入力およびカスケード出
力を設けて基本単位セルの複数個利用を実現することに
より、複雑なシーケンス処理回路をゲートアレイやFP
GAと比べて大幅に短期間で設計することが出来る。
By providing a plurality of basic unit cells by providing a cascade input and a cascade output, a complicated sequence processing circuit can be provided in a gate array or FP.
It can be designed in a significantly shorter period than GA.

【0046】基本単位セルを、コントローラ部とデータ
パス部を持った回路で構成しプログラムによる可変処理
を可能としているので、シーケンス処理回路の機能の変
更や修正が短時間で実現出来る。
Since the basic unit cell is composed of a circuit having a controller section and a data path section and variable processing by a program is possible, the function of the sequence processing circuit can be changed or modified in a short time.

【0047】基本単位セルの機能変更のためのソフトウ
エアツールを準備することにより基本単位セルの機能の
変更や修正が短期間で出来る。
By preparing a software tool for changing the function of the basic unit cell, the function of the basic unit cell can be changed or modified in a short period of time.

【0048】プログラム可能な空間スイッチのためのソ
フトウエアツールを準備することにより半導体デバイス
の機能の変更や修正が短期間で出来る。
By preparing a software tool for the programmable space switch, the function of the semiconductor device can be changed or modified in a short time.

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

【図1】 本発明の半導体デバイスが適用されたフィー
ルド・プログラマブル・シーケンサ・アレイの構造を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a structure of a field programmable sequencer array to which a semiconductor device of the present invention is applied.

【図2】 基本単位セルの内部構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of a basic unit cell.

【図3】 スイッチ制御回路5の内部構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of a switch control circuit 5.

【図4】 入出力制御回路6の内部構成を示すブロック
図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an internal configuration of the input / output control circuit 6.

【図5】 所望の機能を有するシーケンス処理回路を実
現するための基本的な手順を示すフローチャートであ
る。
FIG. 5 is a flowchart showing a basic procedure for realizing a sequence processing circuit having a desired function.

【図6】 基本単位セルの命令セットが処理回路実現に
不適切である場合の処理を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing processing when the instruction set of the basic unit cell is inappropriate for realizing the processing circuit.

【図7】 複数個の基本単位セルを利用してシーケンス
処理を実現する場合の処理を示すフローチャートであ
る。
FIG. 7 is a flowchart showing a process when a sequence process is realized by using a plurality of basic unit cells.

【図8】 スイッチ制御回路5を介しての基本単位セル
間接続を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a connection between basic unit cells via a switch control circuit 5.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…命令入力信号線、2…スイッチ設定信号線、3…入
力/出力信号線、4…基本単位セル、5…スイッチ制御
回路、5a…スイッチ設定制御回路、5b…スイッチ設
定メモリ、5c…マトリクススイッチ、6…入出力制御
回路、6a…出力イネーブル付きバッファ、6b…バッ
ファ、6c…入力デコード、7…コントローラ部、7a
…プログラム制御回路、7b…カスケード制御回路、7
c…メモリ回路、7d…プログラムカウンタ回路、8…
データパス部、8a…演算回路、8b…ビット処理回
路、8c…メモリ回路、8d…可変命令デコーダ回路、
8e…データラッチ回路、8f…出力制御回路
1 ... Command input signal line, 2 ... Switch setting signal line, 3 ... Input / output signal line, 4 ... Basic unit cell, 5 ... Switch control circuit, 5a ... Switch setting control circuit, 5b ... Switch setting memory, 5c ... Matrix Switch, 6 ... I / O control circuit, 6a ... Buffer with output enable, 6b ... Buffer, 6c ... Input decode, 7 ... Controller section, 7a
... Program control circuit, 7b ... Cascade control circuit, 7
c ... memory circuit, 7d ... program counter circuit, 8 ...
Data path unit, 8a ... Arithmetic circuit, 8b ... Bit processing circuit, 8c ... Memory circuit, 8d ... Variable instruction decoder circuit,
8e ... Data latch circuit, 8f ... Output control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安浦 寛人 福岡市早良区百道浜二丁目1番22号 財 団法人九州システム情報技術研究所内 (56)参考文献 特開 平7−168610(JP,A) 特開 平6−125067(JP,A) 特開 平7−6080(JP,A) 特開 平4−257945(JP,A) 特開 平5−257512(JP,A) 特表 平8−505483(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 19/02 - 19/05 H03K 19/098 - 19/23 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hiroto Yasuura, 1-2-2, Momochihama 2-chome, Sawara-ku, Fukuoka City Kyushu System Information Technology Laboratory (56) Reference JP-A-7-168610 (JP, A) JP-A-6-125067 (JP, A) JP-A-7-6080 (JP, A) JP-A-4-257945 (JP, A) JP-A-5-257512 (JP, A) JP-A-8-505483 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G05B 19/02-19/05 H03K 19/098-19/23

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 外部から入力された直列の命令入力信号
を並列に展開して記憶するコントローラ部と、外部から
入力された被処理入力に対して、前記コントローラ部に
記憶されている命令入力信号に基づいて所定の演算を行
なって処理出力を出力するデータパス部とから構成され
る基本単位セルを複数設け、 前記複数の基本単位セルの各基本単位セル間の入力及び
出力の接続関係を外部からのスイッチ設定入力に基づい
て切り替える制御を行うとともにその設定情報を記憶す
1つのスイッチ制御回路を設けたことを特徴とするプ
ログラマブル半導体デバイス。
1. A controller unit for parallelly expanding and storing a serial instruction input signal input from the outside, and an instruction input signal stored in the controller unit for an input to be processed input from the outside. A plurality of basic unit cells each of which is composed of a data path unit for performing a predetermined calculation based on the above and outputting a processing output, and the input and output connection relationships between the basic unit cells of the plurality of basic unit cells are externally connected. A programmable semiconductor device comprising one switch control circuit for performing switching control based on a switch setting input from the device and storing the setting information.
【請求項2】 前記基本単位セルのコントローラ部は、 外部から入力される直列の命令入力信号を並列に展開す
るプログラム制御回路と、 他の基本単位セルからの入力信号により当該基本単位セ
ルの処理制御を行うとともに当該基本単位セルに接続さ
れた他の基本単位セルに対するカスケード信号を送出す
るカスケード制御回路と、 前記プログラム制御回路により並列に展開された命令入
力信号を記憶するメモリ回路と、 前記メモリ回路に記憶されたプログラムを、命令デコー
ダを持つ前記データパス部に送出するためのメモリアド
レスを生成するプログラムカウンタ回路とを備えている
請求項1記載のプログラマブル半導体デバイス。
2. The controller unit of the basic unit cell expands a serial instruction input signal input from the outside in parallel.
The program control circuit and the other basic unit cell input signal
Control processing and connect to the basic unit cell.
Send a cascade signal to another basic unit cell
Cascade control circuit and instruction input expanded in parallel by the program control circuit
A memory circuit that stores a force signal and a program stored in the memory circuit.
Memory add for sending to the data path part having a memory
And a program counter circuit that generates a response
The programmable semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 前記基本単位セルのデータパス部は、 前記基本単位セルに供給される被処理入力に対してプロ
グラムに従って演算処理を行う演算回路と、 前記被処理入力に対してプログラムに従ってビット処理
を行うビット処理回路と、 前記基本単位セルの単体あるいは組み合わせから構築さ
れ、目的とするシーケンサ処理回路で使用される命令を
解読し、被処理入力の処理を決定する可変命令シーケン
サ処理回路と、 前記可変命令シーケンサ処理回路により決定された被処
理入力の処理結果を処理出力として出力する出力制御回
路と を備えている請求項2記載のプログラマブル半導体
デバイス。
3. The data path part of the basic unit cell is a processor for a processed input supplied to the basic unit cell.
An arithmetic circuit for performing arithmetic processing according to the gram, and bit processing according to a program for the input to be processed.
A bit processing circuit which performs, is constructed from a single piece or a combination of the basic unit cell
The instruction used in the target sequencer processing circuit.
Variable instruction sequence that decodes and determines the processing of the input to be processed
Processing circuit and the processing target determined by the variable instruction sequencer processing circuit.
Output control circuit that outputs the processing result of the physical input as the processing output
Programmable semiconductor claim 2, characterized in that a road
device.
【請求項4】 前記スイッチ制御回路は、 前記複数の基本単位セル出力と基本単位セル入力とを接
続するマトリクススイッチと、 外部からの前記マトリクススイッチに対するスイッチ設
定入力を取り込むスイッチ設定制御回路と、 前記スイッチ設定制御回路により取り込んだ前記マトリ
クススイッチのスイッチ設定情報を記憶するスイッチ設
定メモリとを備えている請求項1から3のいずれかの項
に記載のプログラマブル半導体デバイス。
4. The switch control circuit connects the plurality of basic unit cell outputs to the basic unit cell inputs.
Continuing matrix switch and switch setting for the matrix switch from the outside.
A switch setting control circuit that takes in a constant input and the matrix that is taken in by the switch setting control circuit
Switch setting that stores the switch setting information
4. A constant memory according to claim 1.
A programmable semiconductor device according to.
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