JP3923672B2 - Computing unit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に半導体集積回路で実現される、ラッチ回路、フリップフロップ回路等のデータ一時記憶装置を有する演算器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の進展はめざましく、より高集積で、より高速動作で、より低消費電力でというように、さらなる高性能化への開発が進められている。より高速に動作する回路を開発するという観点からも、様々な方式の回路が工夫され、検討されている。
【0003】
現在、高速動作する半導体集積回路のほとんど全ては、クロック信号に同期して動作するクロック同期型の回路構成になっており、例えばマイコン等に搭載されているクロックに同期して動作するデータ処理装置等は、論理演算回路をフリップフロップ(以下F.F.)等の、クロック信号に同期してデータの書き込み/保持を行なうデータ一時記憶装置で挟み込んで、このデータ一時記憶装置にクロック信号を供給することによって、クロック信号に同期して動作するという構成にしたものが広く用いられている。
【0004】
このような構成のデータ処理装置の動作速度を上げるには、論理演算回路の動作時間を短くし、より短いクロック周期の期間内に論理回路での演算を完了するようにして、データ一時記憶装置に供給するクロック信号の周波数を高めることによって実現されている。
【0005】
動作周波数を上げるに向けて論理演算回路の動作時間を短くするために、スタティックな回路構成でなく、ドミノ論理回路のようなダイナミック動作を行なう回路構成の論理回路を用いる手法も知られている。
【0006】
このような従来技術の一例として、丸善株式会社発行の「CMOS VLSI設計の原理−システムの視点から」の281ページに記載されているマンチェスタ桁上げ加算器がある。このマンチェスタ桁上げ加算器は、ドミノ論理回路の一種で、ダイナミック動作を行なう回路構成をとることによって、高速に桁上げ信号を伝搬していく回路である。
【0007】
以下、図面を参照しながら、上記のマンチェスタ桁上げ加算器について説明する。図7は、従来のドミノ論理回路の一種であるマンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の一例を示す回路図である。
【0008】
図7において、1015〜1019はゲートがクロック信号CKに接続されたPチャンネルトランジスタ(以下P−Tr)であって、クロック信号CKが0の時オンになり、ノードX0〜X4がプリチャージされる。1010〜1014はゲートがクロック信号CKに接続されたNチャンネルトランジスタ(以下N−Tr)であって、クロック信号CKが1の時オンになる。1001〜1009はN−Trであって、それぞれ、ゲート信号が1の時オンになる。
【0009】
このマンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部は、4ビットの桁上げ伝搬信号(プロパゲーション信号)P1〜P4と、4ビットの桁上げ発生信号(ジェネレーション信号)G1〜G4と、下位桁からの桁上げ信号C0の信号とを用いて、上位桁への桁上げ信号C4を発生する回路である。
【0010】
その動作は、まず、クロック信号CKが0の期間に、P−Tr1015〜1019がオンになり、X0〜X4のノードがプリチャージされる。次に、クロック信号CKが1の期間に、N−Tr1010〜1014がオンになり、N−Tr1001〜1009のオン,オフの状態により、X0〜X4のノードのうち、グラウンドへの経路が開いているノードに関してはディスチャージが行なわれ、グラウンドへの経路が開いていないノードに関してはディスチャージが行なわれない。この時、もしX4のノードがディスチャージされていれば、上位桁への桁上げ信号C4が1となり、ディスチャージされていなければ0となる。
【0011】
例えば、1ビット目の桁上げ発生信号G1と2ビット目〜4ビット目の桁上げ伝搬信号P2〜P4が1の場合には、クロック信号CKが1になると、ノードX4は、N−Tr1004,1003,1002,1006,1011の経路を通って、ディスチャージされる。X4が0になると、桁上げ信号C4は1となり、上位桁への桁上げ信号が発生する。同様にして、クロック信号CKが1になった時に、入力信号P1〜P4,G1〜G4,C0の組合せによって、C4は0か1に決定される。
【0012】
この回路において、上位桁への桁上げ信号C4が0から1へ変化する場合のうち、最も遅延時間が遅くなる場合は、下位桁からの桁上げ信号C0と、1ビット目〜4ビット目の桁上げ伝搬信号P1〜P4のみが1で、その他の桁上げ発生信号G1〜G4が0の時であって、この状態でCKが0から1に変化した時に、プリチャージされていたノードX4が、N−Tr1004,1003,1002,1001,1005,1010の6つのトランジスタを直列接続した経路を通してグラウンドへディスチャージする場合となっている。
【0013】
このように、上記した従来のマンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の回路を用いると4ビットプロパゲーション信号P1〜P4と4ビットのジェネレーション信号G1〜G4と、下位桁からの桁上げ信号C0を用いて上位桁への桁上げ信号C4を発生する場合、最悪遅延時間は、直列に接続された6つのN−Tr1004,1003,1002,1001,1005,1010を通ってノードX4をディスチャージし、P−Tr1021とN−Tr1020で構成されたインバータでノードX4の反転信号を作成するまでの遅延時間となっていた。
【0014】
また、上記したドミノ論理型ダイナミック回路の前後に配置して、クロック信号に同期して動作するようにするデータ一時記憶装置に関していえば、クロック信号の立ち上がりもしくは立ち下がりエッジでデータを取り込み、その他の期間はデータを保持するというF.F.回路が広く用いられている。
【0015】
以下、図面を参照しながら、上記したF.F.回路について説明する。図8は従来のF.F.回路の一種であるレベルラッチを直列に接続した、クロックの立ち上がりエッジでデータを取り込むタイプのF.F.回路を示したものである。
【0016】
図8において、1101はクロック信号CKが0の時データ書き込み、1のときデータ保持となるレベルラッチであって、1102はクロック信号CKが1の時データ書き込み、0のときデータ保持となるレベルラッチであって、レベルラッチ1101の出力がレベルラッチ1102に入力される。
【0017】
このため、クロック信号CKが0の期間はレベルラッチ1101にDINの値が書き込まれるが、レベルラッチ1102はデータ保持期間であるため、レベルラッチ1102の出力は変化しない。
【0018】
クロック信号CKが0から1に変化する時(立ち上がりエッジの時)はクロック信号CKの立ち上がりエッジの直前のDINの値がレベルラッチ1101に格納され、CKの立ち上がりエッジの直後にレベルラッチ1101の出力がレベルラッチ1102に書き込まれ出力される。
【0019】
クロック信号CKが1の期間は、レベルラッチ1101はデータ保持期間であるため、レベルラッチ1102の入力データは変化しないので、レベルラッチ1102の出力は変化しない。またクロック信号CKが1から0に変化する時(立ち下がりエッジの時)もクロック信号CKが1の期間と同様にレベルラッチ1102の出力は変化しない。
【0020】
このような動作を行なうため、図8のF.F.はCKの立ち上がりエッジのタイミングで、DINのデータを書き込み、その他の期間はデータを保持するというF.F.回路動作を行なう。図9に上記した従来のF.F.回路の動作タイミングチャートを示す。
【0021】
また、上記した従来のF.F.回路に格納されている加数、被加数から、上記した従来のマンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の入力信号である各ビットの桁上げ発生信号と、各ビットの桁上げ伝搬信号を生成するには、それぞれ、各ビットの加数と被加数の論理積回路、各ビットの加数と被加数の排他的論理和回路で作成されていた。図10は従来の論理積回路の一例、図11は排他的論理和回路の一例をそれぞれ示したものである。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成の従来のF.F.に格納された加数、被加数に対して、上記した論理積回路と排他的論理和回路を用いて作成した各ビットごとの桁上げ発生信号と、各ビットごとの桁上げ伝搬信号を入力とする上記構成のマンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の動作を考えると、図7において、クロック信号CKが0の期間に各ノードX0〜X4をプリチャージしているが、この期間中にグラウンドへのディスチャージ経路が通じてしまうと、プリチャージ状態が破壊してしまうために、クロック信号CKが0の期間にオフになるN−Tr1010〜1014を図7の位置に配置する必要があった。
【0023】
このため、上位桁への桁上げ信号の反転信号となっているノードX4をディスチャージする経路には、必ずN−Tr1010〜1014のうちのいずれかのN−Trを通る必要があり、上記した最も動作が遅くなる経路では、本質的に必要である5つの信号P1〜P4、C0を入力とする5つのN−Trに加えて、CKを入力とする6つ目のN−Tr1010を通る必要があり、最悪動作時間が、本質的に必要な5つのN−Trを通る遅延時間よりも、1つ多い6つのN−Trを通る分の遅延時間になってしまうという問題があった。
【0024】
従って本発明は、上記問題点に鑑み、上記したような構成のマンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部に代表されるドミノ論理回路において必要であった、クロック信号が0の期間にオフになりプリチャージノードのプリチャージ状態を破壊してしまわないためのN−Trを排除し、ドミノ論理回路の動作遅延時間を向上するようにしたデータ一時記憶装置を有する演算器を提供することを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1〜3に記載のデータ一時記憶装置を有する演算器は、クロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる第一のレベルラッチと、前記クロック信号と前記第一のレベルラッチの出力信号を入力し、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は前記第一のレベルラッチからの入力信号の値を出力する第一のデコード回路と、前記第一のデコード回路の出力信号を入力し、第一のノードおよびグラウンドに接続されている第一のトランジスタとからなること、
さらに、クロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる第二のレベルラッチと、前記クロック信号と前記第二のレベルラッチの出力信号を入力し、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は前記第二のレベルラッチからの入力信号の値を出力する第二のデコード回路と、前記第二のデコード回路の出力信号を入力し、第二のノードおよびグラウンドに接続されている第三のトランジスタと、前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第二のノードをプリチャージする第四のトランジスタと、クロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる第三のレベルラッチと、前記クロック信号と前記第三のレベルラッチの出力信号を入力し、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は前記第三のレベルラッチからの入力信号の値を出力する第三のデコード回路と、前記第三のデコード回路の出力信号を入力し、前記第一のノードおよび前記第二のノードに接続されている第五のトランジスタとからなること、
また、前記第一のトランジスタの入力、および前記第三のトランジスタの入力は、マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げを発生させる信号であり、前記第五のトランジスタの入力は、前記マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げ信号を伝搬させる信号であり、上位桁への桁上げ信号を出力することを特徴とするものである。
【0026】
この演算器のデータ一時記憶装置によれば、クロック信号が第一の位相である期間から第一の位相と逆位相である期間に移り変わるタイミングで、データ信号の値を書き込み、クロック信号が第一の位相と逆位相である期間は、書き込まれた値をデータ出力端子から出力し、クロック信号が第一の位相である期間は0を出力することができ、これにより、従来のマンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部に代表されるドミノ論理回路で必要であった、クロック信号が0の期間にオフになりプリチャージノードのプリチャージ状態を破壊してしまわないためのN−Trを排除し、ドミノ論理回路の動作遅延時間を向上することができる。
【0027】
また、本発明の請求項4〜6に記載のデータ一時記憶装置を有する演算器は、各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる複数の第一のレベルラッチと、前記第一のレベルラッチの数と同数のデータ入力端子および任意の複数の出力端子を有し、前記クロック信号と前記複数の第一のレベルラッチの各出力信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記各出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、前記各出力端子がそれぞれ前記複数の第一のレベルラッチからの各入力信号の値のそれぞれ異なる論理演算結果を出力する第一のデコード回路と、前記第一のデコード回路の出力信号を入力し、第一のノードおよびグラウンドに接続されている第一のトランジスタと、前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第一のノードをプリチャージする第二のトランジスタとからなること、
さらに、各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる複数の第二のレベルラッチと、前記第二のレベルラッチの数と同数のデータ入力端子および任意の複数の出力端子を有し、前記クロック信号と前記複数の第二のレベルラッチの各出力信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記各出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、前記各出力端子がそれぞれ前記複数の第二のレベルラッチからの各入力信号の値のそれぞれ異なる論理演算結果を出力する第二のデコード回路と、前記第二のデコード回路の出力信号を入力し、第二のノードおよびグラウンドに接続されている第三のトランジスタと、前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第二のノードをプリチャージする第四のトランジスタと、各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる複数の第三のレベルラッチと、前記第三のレベルラッチの数と同数のデータ入力端子および任意の複数の出力端子を有し、前記クロック信号と前記複数の第三のレベルラッチの各出力信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記各出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、前記各出力端子がそれぞれ前記複数の第三のレベルラッチからの各入力信号の値のそれぞれ異なる論理演算結果を出力する第三のデコード回路と、前記第三のデコード回路の出力信号を入力し、前記第一のノードおよび前記第二のノードに接続されている第五のトランジスタとからなること、
また、前記第一のトランジスタの入力、および前記第三のトランジスタの入力は、マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げを発生させる信号であり、前記第五のトランジスタの入力は、前記マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げ信号を伝搬させる信号であり、上位桁への桁上げ信号を出力することを特徴とする。
【0028】
上記演算器のデータ一時記憶装置によれば、クロック信号が第一の位相である期間から第一の位相と逆位相である期間に移り変わるタイミングで、複数のデータ信号の値を書き込み、クロック信号が第一の位相と逆位相である期間は、書き込まれた複数の値のそれぞれ異なる論理演算結果を任意の複数のデータ出力端子からそれぞれ出力し、クロック信号が第一の位相である期間は、複数のデータ出力端子はいずれも0を出力することができ、これにより、従来のマンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部に代表されるドミノ論理回路で必要であった、クロック信号が0の期間にオフになりプリチャージノードのプリチャージ状態を破壊してしまわないためのN−Trを排除し、ドミノ論理回路の動作遅延時間を向上することができる。
【0029】
さらに、具体的な構成として、本発明の請求項7〜9に記載のデータ一時記憶装置を有する演算器は、各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる2つの第一のレベルラッチと、前記2つの第一のレベルラッチの各出力信号をそれぞれ入力する2つのデータ入力端子と2つの出力端子を有し、前記クロック信号と前記2つの第一のレベルラッチの各出力信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記2つの出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、一方の出力端子が前記2つの第一のレベルラッチからの入力信号の論理積を出力し、他方の出力端子が前記2つの第一のレベルラッチからの入力信号の論理和を出力する第一のデコード回路と、前記第一のデコード回路の出力信号を入力し、第一のノードおよびグラウンドに接続されている第一のトランジスタと、前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第一のノードをプリチャージする第二のトランジスタとからなること、
さらに、各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる2つの第二のレベルラッチと、前記2つの第二のレベルラッチの各出力信号をそれぞれ入力する2つのデータ入力端子と2つの出力端子を有し、前記クロック信号と前記2つの第二のレベルラッチの各出力信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記2つの出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、一方の出力端子が前記2つの第二のレベルラッチからの入力信号の論理積を出力し、他方の出力端子が前記2つの第二のレベルラッチからの入力信号の論理和を出力する第二のデコード回路と、前記第二のデコード回路の出力信号を入力し、第二のノードおよびグラウンドに接続されている第三のトランジスタと、前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第二のノードをプリチャージする第四のトランジスタと、各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる2つの第三のレベルラッチと、前記2つの第三のレベルラッチの各出力信号をそれぞれ入力する2つのデータ入力端子と2つの出力端子を有し、前記クロック信号と前記2つの第三のレベルラッチの各出力信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記2つの出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、一方の出力端子が前記2つの第三のレベルラッチからの入力信号の論理積を出力し、他方の出力端子が前記2つの第三のレベルラッチからの入力信号の論理和を出力する第三のデコード回路と、前記第三のデコード回路の出力信号を入力し、前記第一のノードおよび前記第二のノードに接続されている第五のトランジスタとからなること、
また、前記第一のトランジスタの入力、および前記第三のトランジスタの入力は、マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げを発生させる信号であり、前記第五のトランジスタの入力は、前記マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げ信号を伝搬させる信号であり、上位桁への桁上げ信号を出力することを特徴とするものである。
【0030】
上記演算器のデータ一時記憶装置によれば、クロック信号が第一の位相である期間から第一の位相と逆位相である期間に移り変わるタイミングで、2つのデータ信号の値を書き込み、クロック信号が第一の位相と逆位相である期間は、2つのデータ出力端子のうち一方の出力端子は、書き込まれた2つの値の論理積を出力するとともに他方の出力端子は論理和を出力し、クロック信号が第一の位相である期間は、2つのデータ出力端子はいずれも0を出力することができ、これにより、従来のマンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部に代表されるドミノ論理回路で必要であった、クロック信号が0の期間にオフになりプリチャージノードのプリチャージ状態を破壊してしまわないためのN−Trを排除し、ドミノ論理回路の動作遅延時間を向上することができる。
【0031】
また、請求項10〜12に記載のデータ一時記憶装置を有する演算器は、各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる2つの第一のレベルラッチと、前記2つの第一のレベルラッチの各出力信号をそれぞれ入力する2つのデータ入力端子と前記各出力信号の反転信号をそれぞれ入力する2つの反転信号入力端子と2つの出力端子を有し、前記クロック信号と前記各出力信号と前記各反転信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記2つの出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、一方の出力端子が前記2つの第一のレベルラッチからの入力信号の論理積を出力し、他方の出力端子が前記2つの第一のレベルラッチからの入力信号の排他的論理和を出力する第一のデコード回路と、前記第一のデコード回路の出力信号を入力し、第一のノードおよびグラウンドに接続されている第一のトランジスタと、前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第一のノードをプリチャージする第二のトランジスタとからなること、
さらに、各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる2つの第二のレベルラッチと、前記2つの第二のレベルラッチの各出力信号をそれぞれ入力する2つのデータ入力端子と前記各出力信号の反転信号をそれぞれ入力する2つの反転信号入力端子と2つの出力端子を有し、前記クロック信号と前記各出力信号と前記各反転信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記2つの出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、一方の出力端子が前記2つの第二のレベルラッチからの入力信号の論理積を出力し、他方の出力端子が前記2つの第二のレベルラッチからの入力信号の排他的論理和を出力する第二のデコード回路と、前記第二のデコード回路の出力信号を入力し、第二のノードおよびグラウンドに接続されている第三のトランジスタと、前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第二のノードをプリチャージする第四のトランジスタと、各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる2つの第三のレベルラッチと、前記2つの第三のレベルラッチの各出力信号をそれぞれ入力する2つのデータ入力端子と前記各出力信号の反転信号をそれぞれ入力する2つの反転信号入力端子と2つの出力端子を有し、前記クロック信号と前記各出力信号と前記各反転信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記2つの出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、一方の出力端子が前記2つの第三のレベルラッチからの入力信号の論理積を出力し、他方の出力端子が前記2つの第三のレベルラッチからの入力信号の排他的論理和を出力する第三のデコード回路と、前記第三のデコード回路の出力信号を入力し、前記第一のノードおよび前記第二のノードに接続されている第五のトランジスタとからなること、
また、前記第一のトランジスタの入力、および前記第三のトランジスタの入力は、マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げを発生させる信号であり、前記第五のトランジスタの入力は、前記マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げ信号を伝搬させる信号であり、上位桁への桁上げ信号を出力することを特徴とするものである。
【0032】
上記演算器のデータ一時記憶装置によれば、クロック信号が第一の位相である期間から第一の位相と逆位相である期間に移り変わるタイミングで、2つのデータ信号の値を書き込み、クロック信号が第一の位相と逆位相である期間は、2つのデータ出力端子のうち一方の出力端子は、書き込まれた2つの値の論理積を出力するとともに他方の出力端子は排他的論理和を出力し、クロック信号が第一の位相である期間は、2つのデータ出力端子はいずれも0を出力することができ、これにより、従来のマンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部に代表されるドミノ論理回路で必要であった、クロック信号が0の期間にオフになりプリチャージノードのプリチャージ状態を破壊してしまわないためのN−Trを排除し、ドミノ論理回路の動作遅延時間を向上することができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0034】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるデータ一時記憶装置の構成を示したものである。図1において、101はトライステートインバータであって、制御信号としてクロック信号CKが入力され、CK=1の時に出力がハイインピーダンス状態となり、CK=0の時にインバータ動作をする。
【0035】
103はトライステートインバータであって、制御信号としてCKが入力されており、CK=0の時に出力がハイインピーダンス状態となり、CK=1の時にインバータ動作をする。102はインバータである。
【0036】
トライステートインバータ101とインバータ102とトライステートインバータ103を図のように接続することにより、CK=0の時にデータ書き込み、CK=1の時にデータ保持となるレベルラッチ108を構成している。このレベルラッチ108は、請求項1に記載のレベルラッチに対応している。
【0037】
104はPチャンネンルトランジスタ(以下P−Tr)であって、クロック信号CKがそのゲートに入力されている。105,106はNチャンネルトランジスタ(以下N−Tr)であって、N−Tr105のゲートにはレベルラッチ108の出力が、N−Tr106のゲートにはクロック信号CKがそれぞれ入力される。107はインバータであって、P−Tr104,N−Tr105,N−Tr106と共に、デコード回路109を構成している。このデコード回路109は、請求項1に記載のデコード回路に対応している。
【0038】
以下、実施の形態1におけるデータ一時記憶装置の動作について説明する。レベルラッチ108は、CK=0の期間(請求項1記載の第一の位相の期間に対応する)は、入力端子DINの値をインバータ102から出力し、CK=1の期間(請求項1記載の第一の位相と逆位相の期間)は、CK=0からCK=1に変化する直前の値をインバータ102から出力する。
【0039】
デコード回路109は、CK=0の期間は、P−Tr104がオンとなり、インバータ107が0を出力し、CK=1の期間は、N−Tr106がオンとなりインバータ102の出力、すなわちレベルラッチ108の出力が1であれば、N−Tr105がオンとなって、インバータ107の入力ゲートの電荷がN−Tr105、106を通ってディスチャージされて0になるので、インバータ107が1を出力し、インバータ102の出力すなわちレベルラッチ108の出力が0であれば、N−Tr105がオフとなり、インバータ107の入力ゲートの電荷はディスチャージされずに1のままとなるので、インバータ107は0を出力する。
【0040】
すなわち、本発明の実施の形態1におけるデータ一時記憶装置の動作は、クロック信号CK=1の期間は、クロック信号CKの立ち上がりエッジのタイミングのDINの値をDOUTから出力し、クロック信号CK=0の期間は、0を出力することとなる。図2は、その動作タイミングチャートを示したものである。
【0041】
以上のように構成された本実施の形態1におけるデータ一時記憶装置は、上記構成のレベルラッチ108と上記構成のデコード回路109を図1のように配置接続することによって、クロック信号CK=1の期間は、クロック信号CKの立ち上がりエッジのタイミングのDINの値をDOUTから出力し、クロック信号CK=0の期間は、0を出力することができる。
【0042】
なお、レベルラッチおよびデコード回路は、上記した回路構成以外の構成であっても構わない。
【0043】
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2におけるデータ一時記憶装置の回路を示したものであり、図3において、301はトライステートインバータであって、制御信号としてクロック信号CKが入力されており、CK=1の時に出力がハイインピーダンス状態となり、CK=0の時にインバータ動作をする。303はトライステートインバータであって、制御信号としてCKが入力されており、CK=0の時に出力がハイインピーダンス状態となり、CK=1の時にインバータ動作をする。302はインバータである。
【0044】
トライステートインバータ301とインバータ302とトライステートインバータ303を図のように接続することにより、CK=0の時にデータ書き込み、CK=1の時にデータ保持となるレベルラッチ317を構成している。
【0045】
305はトライステートインバータであって、制御信号としてクロック信号CKが入力されており、CK=1の時に出力がハイインピーダンス状態となり、CK=0の時にインバータ動作をする。307はトライステートインバータであって、制御信号としてCKが入力されており、CK=0の時に出力がハイインピーダンス状態となり、CK=1の時にインバータ動作をする。306はインバータである。
【0046】
トライステートインバータ305とインバータ306とトライステートインバータ307を図のように接続することにより、CK=0の時にデータ書き込み、CK=1の時にデータ保持となるレベルラッチ318を構成している。
【0047】
レベルラッチ317とレベルラッチ318は請求項7に記載の2つのレベルラッチに対応している。
【0048】
309はPチャンネンルトランジスタ(以下P−Tr)であって、クロック信号CKがゲートに入力されている。310,311,312はNチャンネルトランジスタ(以下N−Tr)であって、N−Tr310にはレベルラッチ317の出力が、N−Tr311にはレベルラッチ318の出力が、N−Tr312にはクロック信号CKがそれぞれゲートに入力される。
【0049】
313はP−Trであって、クロック信号CKがゲートに入力されている。314,315,316はN−Trであって、N−Tr315にはレベルラッチ317の出力が、N−Tr314にはレベルラッチ318の出力が、N−Tr316にはクロック信号CKがそれぞれゲートに入力される。
【0050】
304,308はインバータであって、P−Tr309,313、N−Tr310,311,312,314,315,316と共に、デコード回路319を構成している。このデコード回路319は請求項7に記載のデコード回路に対応している。
【0051】
以下、実施の形態2におけるデータ一時記憶装置の動作について説明する。レベルラッチ317は、CK=0の期間、すなわち請求項7に記載の第一の位相に対応する期間は、入力端子DIN1の値をインバータ302から出力し、CK=1の期間、すなわち請求項7に記載の第一の位相と逆位相の期間は、CK=0からCK=1に変化する直前の値をインバータ302から出力する。
【0052】
レベルラッチ318は、レベルラッチ317と同様に、CK=0の期間は、入力端子DIN2の値をインバータ306から出力し、CK=1の期間は、CK=0からCK=1に変化する直前の値をインバータ306から出力する。
【0053】
デコード回路319は、CK=0の期間は、P−Tr309がオンとなりインバータ304が0を出力し、P−Tr313がオンとなりインバータ308が0を出力する。
【0054】
CK=1の期間は、N−Tr312,316がオンとなり、インバータ302の出力すなわちレベルラッチ317の出力が1であって、かつ、インバータ306の出力すなわちレベルラッチ318の出力が1であれば、N−Tr310,Tr311がオンとなり、インバータ304の入力ゲートの電荷がN−Tr310,311,312を通ってディスチャージされて0になるので、インバータ304が1を出力し、インバータ304の出力すなわちレベルラッチ317の出力もしくは、インバータ306の出力すなわちレベルラッチ318の出力が0であれば、N−Tr310もしくはN−Tr311がオフとなり、インバータ304の入力ゲートの電荷はディスチャージされずに1のままとなるので、インバータ304は0を出力する。
【0055】
一方、インバータ302の出力すなわちレベルラッチ317の出力もしくは、インバータ306の出力すなわちレベルラッチ318の出力が1であれば、N−Tr314もしくはN−Tr315がオンとなり、インバータ308の入力ゲートの電荷がN−Tr314もしくはN−Tr315、およびN−Tr316を通ってディスチャージされて0になるのでインバータ308が1を出力し、インバータ302の出力すなわちレベルラッチ317の出力が0であって、かつ、インバータ306の出力すなわちレベルラッチ318の出力が0であれば、N−Tr314,315がオフとなり、インバータ308の入力ゲートの電荷はディスチャージされずに1のままとなるので、インバータ308は0を出力する。
【0056】
すなわち、本発明の実施の形態2におけるデータ一時記憶装置の動作は、クロック信号CK=1の期間は、クロック信号CKの立ち上がりエッジのタイミングのDIN1の値とDIN2の値の論理積信号をGOUTから出力し、クロック信号CKの立ち上がりエッジのタイミングのDIN1の値とDIN2の値の論理和信号をPOUTから出力し、クロック信号CK=0の期間は、GOUTから0、POUTから0を出力することとなる。
【0057】
図4は、上記した本実施の形態2におけるデータ一時記憶装置の動作タイミングチャートを示したものである。
【0058】
以上のように構成された本実施の形態2におけるデータ一時記憶装置は、上記構成のレベルラッチ317とレベルラッチ318とデコード回路319を図3のように配置接続することによって、クロック信号CK=1の期間は、クロック信号CKの立ち上がりエッジのタイミングのDIN1とDIN2の値の論理積をGOUTから出力し、論理和をPOUTから出力し、クロック信号CK=0の期間は、GOUT,POUT共に0を出力することができる。
【0059】
なお、レベルラッチ317,レベルラッチ318,デコード回路319は、上記した回路構成以外の構成であっても構わない。また、実施の形態2では、レベルラッチの数が2個の場合を例として示したが、2個以外の場合であってもよい。また、CK=1の期間に入力端子の論理積信号と論理和信号を出力する構成について説明したが、これ以外の論理演算結果を出力する構成であっても構わない。
【0060】
(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3におけるデータ一時記憶装置の回路を示したものである。図5において、501はトライステートインバータであって、制御信号としてクロック信号CKが入力されており、CK=1の時に出力がハイインピーダンス状態となり、CK=0の時にインバータ動作をする。503はトライステートインバータであって、制御信号としてCKが入力されており、CK=0の時に出力がハイインピーダンス状態となり、CK=1の時にインバータ動作をする。502はインバータである。
【0061】
トライステートインバータ501とインバータ502とトライステートインバータ503を図のように接続することにより、CK=0の時にデータ書き込み、CK=1の時にデータ保持となるレベルラッチ519を構成している。
【0062】
505はトライステートインバータであって、制御信号としてクロック信号CKが入力されており、CK=1の時に出力がハイインピーダンス状態となり、CK=0の時にインバータ動作をする。507はトライステートインバータであって、制御信号としてCKが入力されており、CK=0の時に出力がハイインピーダンス状態となり、CK=1の時にインバータ動作をする。506はインバータである。
【0063】
トライステートインバータ505とインバータ506とトライステートインバータ507を図のように接続することにより、CK=0の時にデータ書き込み、CK=1の時にデータ保持となるレベルラッチ520を構成している。
【0064】
レベルラッチ519とレベルラッチ520は請求項10に記載の2つのレベルラッチに対応している。
【0065】
509はPチャンネンルトランジスタ(以下P−Tr)であって、クロック信号CKがゲートに入力されている。510,511,512はNチャンネルトランジスタ(以下N−Tr)であって、N−Tr510にはレベルラッチ519の出力が、N−Tr511にはレベルラッチ520の出力が、N−Tr512にはクロック信号CKがそれぞれゲートに入力される。
【0066】
513はP−Trであって、クロック信号CKがゲートに入力されている。514,515,516,517,518はN−Trであって、N−Tr514にはレベルラッチ519の出力が、N−Tr515にはトライステートインバータ505の出力すなわちレベルラッチ520の出力の反転信号が、N−Tr516にはレベルラッチ520の出力が、N−Tr517にはトライステートインバータ501の出力すなわちレベルラッチ519の出力の反転信号が、N−Tr518にはクロック信号CKがそれぞれゲートに入力される。
【0067】
504、508はインバータであって、P−Tr509,513、N−Tr510,511,512,514,515,516,517,518と共に、デコード回路521を構成している。このデコード回路521は請求項10に記載のデコード回路に対応している。
【0068】
以下、実施の形態3におけるデータ一時記憶装置の動作について説明する。レベルラッチ519は、CK=0の期間、すなわち請求項10に記載の第一の位相に対応する期間は、入力端子DIN1の値をインバータ502から出力し、CK=1の期間、すなわち請求項10に記載の第一の位相と逆位相の期間は、CK=0からCK=1に変化する直前の値をインバータ502から出力する。
【0069】
レベルラッチ520は、レベルラッチ519と同様に、CK=0の期間は、入力端子DIN2の値をインバータ506から出力し、CK=1の期間は、CK=0からCK=1に変化する直前の値をインバータ506から出力する。
【0070】
デコード回路521は、CK=0の期間は、P−Tr509がオンとなりインバータ504が0を出力し、P−Tr513がオンとなりインバータ508が0を出力する。
【0071】
CK=1の期間は、N−Tr512、518がオンとなり、インバータ502の出力すなわちレベルラッチ519の出力が1であって、かつ、インバータ506の出力すなわちレベルラッチ520の出力が1であれば、N−Tr510,511がオンとなり、インバータ504の入力ゲートの電荷がN−Tr510,511,512を通ってディスチャージされて0になるので、インバータ504が1を出力し、インバータ504の出力すなわちレベルラッチ519の出力もしくは、インバータ506の出力すなわちレベルラッチ520の出力が0であれば、N−Tr510もしくはN−Tr511がオフとなり、インバータ504の入力ゲートの電荷はディスチャージされずに1のままとなるので、インバータ504は0を出力する。
【0072】
一方、インバータ502の出力すなわちレベルラッチ519の出力が1であって、かつ、トライステートインバータ505の出力すなわちレベルラッチ520の出力の反転信号が1である場合、もしくは、インバータ506の出力すなわちレベルラッチ520の出力が1であって、かつ、トライステートインバータ501の出力すなわちレベルラッチ520の出力の反転信号が1である場合は、N−Tr514,515もしくはN−Tr516,517がオンとなり、インバータ508の入力ゲートの電荷がN−Tr514,515,518もしくはN−Tr516,517,518を通ってディスチャージされて0になるのでインバータ508が1を出力する。インバータ502の出力すなわちレベルラッチ519の出力が0、もしくはトライステートインバータ505の出力すなわちレベルラッチ520の出力の反転信号が0である場合、かつ、インバータ506の出力すなわちレベルラッチ520の出力が0、もしくはトライステートインバータ501の出力すなわちレベルラッチ519の出力の反転信号が0である場合であれば、インバータ508の入力ゲートからグラウンドへの経路がオフになるので、インバータ508の入力ゲートの電荷はディスチャージされずに1のままとなり、したがって、インバータ508は0を出力する。
【0073】
すなわち、本発明の実施の形態3におけるデータ一時記憶装置の動作は、クロック信号CK=1の期間は、クロック信号CKの立ち上がりエッジのタイミングのDIN1の値とDIN2の値の論理積信号をGOUTから出力し、クロック信号CKの立ち上がりエッジのタイミングのDIN1の値とDIN2の値の排他的論理和信号をPOUTから出力し、クロック信号CK=0の期間は、GOUTから0、POUTから0を出力することとなる。
【0074】
図6は、上記した本実施の形態3におけるデータ一時記憶装置の動作タイミングチャートを示したものである。
【0075】
以上のように構成された本実施の形態3におけるデータ一時記憶装置は、上記構成のレベルラッチ519とレベルラッチ520とデコード回路521を図5のように配置接続することによって、クロック信号CK=1の期間は、クロック信号CKの立ち上がりエッジのタイミングのDIN1とDIN2の値の論理積をGOUTから出力し、排他的論理和をPOUTから出力し、クロック信号CK=0の期間は、GOUT,POUT共に0を出力することができる。
【0076】
なお、レベルラッチ519,レベルラッチ520,デコード回路521は、上記した回路構成以外の構成であっても構わない。また、実施の形態3では、レベルラッチの数が2個の場合を例として示したが、2個以外の場合であってもよい。また、CK=1の期間に入力端子の論理積信号と排他的論理和信号を出力する構成について説明したが、これ以外の論理演算結果を出力する構成であっても構わない。
【0077】
また、一般的に、デコード回路のデータ出力端子はレベルラッチの数と同数である必要はない。例えば、レベルラッチを2つ持ち、デコード回路として、図3中の論理積,論理和を取り出す回路および図5中の排他的論理和を取り出す回路の3つのデータ出力端子を持つデコード回路を構成することも可能である。
【0078】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の演算器に有するデータ一時記憶装置は、
(1)クロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となるレベルラッチと、クロック信号とレベルラッチの出力信号を入力し、クロック信号が第一の位相である期間は0を出力し、クロック信号が第一の位相と逆位相である期間はレベルラッチからの入力信号の値を出力するデコード回路とから構成され、また、
(2)各々がクロック信号とデータ信号を入力し、クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、クロック信号が第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる複数のレベルラッチと、レベルラッチの数と同数のデータ入力端子および任意の複数の出力端子を有し、クロック信号と複数のレベルラッチの各出力信号を入力して、クロック信号が第一の位相である期間は、各出力端子がそれぞれ0を出力し、クロック信号が第一の位相と逆位相である期間は、各出力端子がそれぞれ複数のレベルラッチからの各入力信号の値のそれぞれ異なる論理演算結果を出力するデコード回路とから構成される。
【0079】
これにより、本発明の演算器は、従来の技術において、マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部に代表されるドミノ論理回路で必要であった、クロック信号が0の期間にオフになりプリチャージノードのプリチャージ状態を破壊してしまわないためのN−Trを排除し、ドミノ論理回路の動作遅延時間を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるデータ一時記憶装置の回路図
【図2】本発明の実施の形態1におけるデータ一時記憶装置の動作タイミングチャート
【図3】本発明の実施の形態2におけるデータ一時記憶装置の回路図
【図4】本発明の実施の形態2におけるデータ一時記憶装置の動作タイミングチャート
【図5】本発明の実施の形態3におけるデータ一時記憶装置の回路図
【図6】本発明の実施の形態3におけるデータ一時記憶装置の動作タイミングチャート
【図7】従来からあるドミノ論理回路の一種である、マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の一例の回路図
【図8】従来のデータ一時記憶装置の一例である、フリップフロップの回路図
【図9】従来のデータ一時記憶装置の一例である、フリップフロップの動作タイミングチャート
【図10】従来からある論理積回路の一例の回路図
【図11】従来からある排他的論理和回路の一例の回路図
【符号の説明】
101,103,301,303,305,307,501,503,505,507 トライステートインバータ
102,107,302,304,306,308,502,504,506,508 インバータ
104,309,313,509,513 Pチャンネルトランジスタ
105,106,310,311,312,314,315,316,510,511,512,514,515,516,517,518 Nチャンネルトランジスタ
108,317,318,519,520 レベルラッチ
109,319,521 デコード回路 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temporary data storage device such as a latch circuit and a flip-flop circuit, which is mainly realized by a semiconductor integrated circuit.Arithmetic unit havingIt is about.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the progress of semiconductor integrated circuits has been remarkable, and the development for higher performance has been promoted such as higher integration, higher speed operation, and lower power consumption. From the viewpoint of developing a circuit that operates at higher speed, various types of circuits have been devised and studied.
[0003]
Currently, almost all semiconductor integrated circuits that operate at high speed have a clock synchronous circuit configuration that operates in synchronization with a clock signal. For example, a data processing device that operates in synchronization with a clock mounted in a microcomputer or the like. And the like, the logic operation circuit is sandwiched by a data temporary storage device such as a flip-flop (hereinafter referred to as FF) that writes / holds data in synchronization with the clock signal, and the clock signal is supplied to the data temporary storage device. Thus, a configuration that operates in synchronization with a clock signal is widely used.
[0004]
In order to increase the operation speed of the data processing device having such a configuration, the operation time of the logic operation circuit is shortened, and the operation in the logic circuit is completed within a shorter clock cycle period. This is realized by increasing the frequency of the clock signal supplied to the.
[0005]
In order to shorten the operation time of the logic operation circuit toward increasing the operating frequency, a technique using a logic circuit having a circuit configuration that performs a dynamic operation such as a domino logic circuit instead of a static circuit configuration is also known.
[0006]
As an example of such a prior art, there is a Manchester carry adder described on page 281 of “CMOS VLSI design principle: from a system viewpoint” published by Maruzen Co., Ltd. This Manchester carry adder is a kind of domino logic circuit, and is a circuit that propagates carry signals at high speed by adopting a circuit configuration that performs dynamic operation.
[0007]
Hereinafter, the Manchester carry adder will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a carry chain unit of a Manchester carry adder which is a kind of conventional domino logic circuit.
[0008]
In FIG. 7,
[0009]
The carry chain part of this Manchester carry adder includes 4-bit carry propagation signals (propagation signals) P1 to P4, 4-bit carry generation signals (generation signals) G1 to G4, and lower-order digits. This is a circuit for generating a carry signal C4 for the upper digit using the carry signal C0.
[0010]
In the operation, first, during a period when the clock signal CK is 0, the P-
[0011]
For example, when the carry signal G1 of the first bit and the carry propagation signals P2 to P4 of the second to fourth bits are 1, when the clock signal CK becomes 1, the node X4 becomes N-
[0012]
In this circuit, when the carry signal C4 to the upper digit changes from 0 to 1, when the delay time is the slowest, the carry signal C0 from the lower digit and the first to fourth bits When only the carry propagation signals P1 to P4 are 1 and the other carry generation signals G1 to G4 are 0, and the CK changes from 0 to 1 in this state, the precharged node X4 is , N-Tr1004, 1003, 1002, 1001, 1005, 1010 through a path in which six transistors are connected in series.CIt is supposed to be discharged to the terminal.
[0013]
As described above, when the carry chain circuit of the conventional Manchester carry adder described above is used, the 4-bit propagation signals P1 to P4, the 4-bit generation signals G1 to G4, and the carry signal C0 from the lower digits are used. Is used to generate the carry signal C4 to the upper digit, the worst delay time is to discharge the node X4 through the six N-
[0014]
Further, regarding a data temporary storage device that is arranged before and after the above-described domino logic type dynamic circuit and operates in synchronization with the clock signal, the data is taken in at the rising or falling edge of the clock signal, and the other F. that data is retained for the period. F. Circuits are widely used.
[0015]
Hereinafter, referring to the drawings, the above-described F.I. F. The circuit will be described. FIG. F. A type of F.C. that is connected to a level latch, which is a type of circuit, in series, and captures data at the rising edge of the clock. F. The circuit is shown.
[0016]
In FIG. 8,
[0017]
For this reason, while the clock signal CK is 0, the value of DIN is written to the
[0018]
When the clock signal CK changes from 0 to 1 (at the rising edge), the value of DIN immediately before the rising edge of the clock signal CK is stored in the
[0019]
Since the
[0020]
In order to perform such an operation, F. of FIG. F. Indicates that the DIN data is written at the timing of the rising edge of CK, and the data is held during other periods. F. Performs circuit operation. FIG. F. An operation timing chart of the circuit is shown.
[0021]
In addition, the conventional F.I. F. From the addend and algend stored in the circuit, the carry generation signal of each bit, which is the input signal of the carry chain unit of the above-described conventional Manchester carry adder, and the carry propagation signal of each bit are obtained. In order to generate them, the logical product circuit of the addend and the algend of each bit and the exclusive OR circuit of the addend and the addend of each bit were created. FIG. 10 shows an example of a conventional AND circuit, and FIG. 11 shows an example of an exclusive OR circuit.
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional F.D. F. The carry generation signal for each bit and the carry propagation signal for each bit created using the above AND circuit and exclusive OR circuit are input to the addend and algend stored in In FIG. 7, the nodes X0 to X4 are precharged during the period when the clock signal CK is 0 in FIG. When the discharge path to the ground is connected, the precharge state is destroyed, so that N-
[0023]
For this reason, the path for discharging the node X4 that is the inverted signal of the carry signal to the upper digit must always pass through any one of the N-
[0024]
Therefore, in view of the above problems, the present invention is turned off when the clock signal is 0, which is necessary in the domino logic circuit represented by the carry chain portion of the Manchester carry adder having the above-described configuration. Temporary data storage device which eliminates N-Tr for preventing destruction of precharge state of precharge node and improves operation delay time of domino logic circuitArithmetic unit havingThe purpose is to provide.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object,
Furthermore, a clock signal and a data signal are input, data writing is performed during a period in which the clock signal is in the first phase, and data is retained in a period in which the clock signal is in a phase opposite to the first phase. The level latch, the clock signal, and the output signal of the second level latch are input, and 0 is output during a period in which the clock signal is in the first phase, and the clock signal is opposite to the first phase. During the phase period, the second decode circuit that outputs the value of the input signal from the second level latch and the output signal of the second decode circuit are input and connected to the second node and ground. A third transistor that receives the clock signal, and a fourth transistor that precharges the second node during a period in which the clock signal is in the first phase; The clock signal and the data signal are input, data writing is performed during the period in which the clock signal is in the first phase, and data is retained in the period in which the clock signal is in the opposite phase to the first phase. The latch, the clock signal, and the output signal of the third level latch are input, and 0 is output during a period in which the clock signal is in the first phase, and the clock signal is in phase opposite to the first phase. And a third decode circuit that outputs the value of the input signal from the third level latch, and an output signal of the third decode circuit, and inputs the first node and the second node Consisting of a fifth transistor connected to the
The input of the first transistor and the input of the third transistor are signals for generating a carry of a carry chain of a Manchester carry adder, and the input of the fifth transistor is the signal This signal propagates the carry signal from the carry chain of the Manchester carry adder, and outputs the carry signal to the upper digit.It is characterized by.
[0026]
thisComputing unitAccording to the data temporary storage device, the value of the data signal is written at a timing when the clock signal changes from the period of the first phase to the period of the phase opposite to the first phase, and the clock signal is changed to the first phase. The written value can be output from the data output terminal during the period that is opposite phase, and 0 can be output when the clock signal is in the first phase.As a result, the clock signal is turned off during the period of 0, which is necessary in the domino logic circuit represented by the carry chain of the conventional Manchester carry adder, and the precharge state of the precharge node is destroyed. N-Tr for avoiding stuttering can be eliminated, and the operation delay time of the Domino logic circuit can be improved.The
[0027]
Further, the claims of the present invention4-6Data temporary storage device described inArithmetic unit havingEach of which receives a clock signal and a data signal, writes data when the clock signal is in the first phase, and holds data when the clock signal is in the opposite phase to the first phase. ofFirstLevel latch and saidFirstIt has the same number of data input terminals and any number of output terminals as the number of level latches, and the clock signal and the plurality of output terminals.FirstDuring the period in which each output signal of the level latch is input and the clock signal is in the first phase, each of the output terminals outputs 0, and the clock signal is in phase opposite to the first phase. Each of the output terminals has the plurality of periods.FirstOutput different logical operation results for each input signal value from the level latchFirstWith decoding circuitThe output signal of the first decoding circuit is input, the first transistor connected to the first node and ground, the clock signal is input, and the period in which the clock signal is in the first phase is A second transistor for precharging the first node;
Further, each of the plurality of clock signals and the data signal is input, data is written during a period in which the clock signal is in the first phase, and data is held in a period in which the clock signal is in the opposite phase to the first phase. Second level latches, the same number of data input terminals as the number of the second level latches, and an arbitrary plurality of output terminals, and the clock signal and the output signals of the plurality of second level latches. When the clock signal is in the first phase, each
The input of the first transistor and the input of the third transistor are signals for generating a carry of a carry chain of a Manchester carry adder, and the input of the fifth transistor is the signal This signal propagates the carry signal from the carry chain of the Manchester carry adder and outputs the carry signal to the upper digit.It is characterized by that.
[0028]
the aboveComputing unitAccording to the data temporary storage device, the values of the plurality of data signals are written at the timing when the clock signal changes from the period in which the clock signal is in the first phase to the period in phase opposite to the first phase, and the clock signal is in the first phase. During the period that is opposite to the phase, the different logical operation results of the written multiple values are output from any of the plurality of data output terminals, respectively, and when the clock signal is in the first phase, the multiple data output Both terminals can output 0As a result, the clock signal is turned off during the period of 0, which is necessary in the domino logic circuit represented by the carry chain of the conventional Manchester carry adder, and the precharge state of the precharge node is destroyed. N-Tr for avoiding stuttering can be eliminated, and the operation delay time of the Domino logic circuit can be improved.The
[0029]
Further, as a specific configuration, the claims of the present invention7-9Data temporary storage device described inArithmetic unit havingEach receives a clock signal and a data signal, data is written when the clock signal is in the first phase, and data is held when the clock signal is in the opposite phase to the
Further, each receives a clock signal and a data signal, data is written when the clock signal is in the first phase, and data is held when the clock signal is in the opposite phase to the first phase. Two second level latches, two data input terminals for inputting respective output signals of the two second level latches, and two output terminals, the clock signal and the two second level latches In the period when the clock signal is in the first phase, the two
The input of the first transistor and the input of the third transistor are signals for generating a carry of a carry chain of a Manchester carry adder, and the input of the fifth transistor is the signal This signal propagates the carry signal from the carry chain of the Manchester carry adder and outputs the carry signal to the upper digit.It is characterized by this.
[0030]
the aboveComputing unitAccording to the data temporary storage device, the values of the two data signals are written at a timing when the clock signal changes from the period of the first phase to the period of the phase opposite to the first phase, and the clock signal is During a period opposite to the phase, one of the two data output terminals outputs a logical product of the two written values, the other output terminal outputs a logical sum, and the clock signal is During the period of one phase, both data output terminals can output 0.As a result, the clock signal is turned off during the period of 0, which is necessary in the domino logic circuit represented by the carry chain of the conventional Manchester carry adder, and the precharge state of the precharge node is destroyed. N-Tr for avoiding stuttering can be eliminated, and the operation delay time of the Domino logic circuit can be improved.The
[0031]
Claims10-12Data temporary storage device described inArithmetic unit havingEach receives a clock signal and a data signal, data is written when the clock signal is in the first phase, and data is held when the clock signal is in the opposite phase to the
Further, each receives a clock signal and a data signal, data is written when the clock signal is in the first phase, and data is held when the clock signal is in the opposite phase to the first phase. Two second level latches, two data input terminals for inputting the respective output signals of the two second level latches, two inverted signal input terminals for inputting the inverted signals of the respective output signals, and two An output terminal for inputting the clock signal, the output signals, and the inverted signals, and the two output terminals each outputting 0 during a period in which the clock signal is in the first phase; During a period in which the clock signal is opposite in phase to the first phase, one output terminal outputs a logical product of input signals from the two second level latches, and the other output terminal A second decoding circuit that outputs an exclusive OR of the input signals from the two second level latches, and an output signal of the second decoding circuit are input and connected to the second node and ground. A third transistor that receives the clock signal, and a fourth transistor that precharges the second node during a period in which the clock signal is in the first phase, each receiving a clock signal and a data signal Two third level latches in which data is written during a period in which the clock signal is in the first phase, and data is held in a period in which the clock signal is in a phase opposite to the first phase; Two data input terminals for inputting the respective output signals of the third level latch, two inverted signal input terminals for inputting the inverted signals of the respective output signals, and two An output terminal for inputting the clock signal, the output signals, and the inverted signals, and the two output terminals each outputting 0 during a period in which the clock signal is in the first phase; During a period in which the clock signal is in phase opposite to the first phase, one output terminal outputs a logical product of input signals from the two third level latches, and the other output terminal outputs the two second phases. A third decode circuit that outputs an exclusive OR of the input signals from the third level latches, and an output signal of the third decode circuit is input and connected to the first node and the second node. Consisting of a fifth transistor,
The input of the first transistor and the input of the third transistor are signals for generating a carry of a carry chain of a Manchester carry adder, and the input of the fifth transistor is the signal This signal propagates the carry signal from the carry chain of the Manchester carry adder and outputs the carry signal to the upper digit.It is characterized by this.
[0032]
the aboveComputing unitAccording to the data temporary storage device, the values of the two data signals are written at a timing when the clock signal changes from the period of the first phase to the period of the phase opposite to the first phase, and the clock signal is During the period opposite to the phase, one of the two data output terminals outputs a logical product of the two written values, and the other output terminal outputs an exclusive logical sum, and the clock signal During the first phase, both data output terminals can output 0As a result, the clock signal is turned off during the period of 0, which is necessary in the domino logic circuit represented by the carry chain of the conventional Manchester carry adder, and the precharge state of the precharge node is destroyed. N-Tr for avoiding stuttering can be eliminated, and the operation delay time of the Domino logic circuit can be improved.The
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0034]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of a temporary data storage device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1,
[0035]
Reference numeral 103 denotes a tri-state inverter, which receives CK as a control signal. The output is in a high impedance state when CK = 0, and the inverter operates when CK = 1. Reference numeral 102 denotes an inverter.
[0036]
By connecting the
[0037]
[0038]
The operation of the temporary data storage device in the first embodiment will be described below. The level latch 108 outputs the value of the input terminal DIN from the inverter 102 during the period of CK = 0 (corresponding to the period of the first phase described in claim 1), and the period of CK = 1 (claim 1). In the period of the first phase and the opposite phase of the first phase, the value immediately before the change from CK = 0 to CK = 1 is output from the inverter 102.
[0039]
Decode circuit109, the P-
[0040]
That is, in the operation of the temporary data storage device according to the first embodiment of the present invention, during the period of the clock signal CK = 1, the DIN value at the timing of the rising edge of the clock signal CK is output from DOUT, and the clock signal CK = 0. During this period, 0 is output. FIG. 2 shows an operation timing chart thereof.
[0041]
The data temporary storage device according to the first embodiment configured as described above includes the level latch 108 configured as described above and the configuration configured as described above.Decode circuit109 is arranged and connected as shown in FIG. 1, the DIN value at the timing of the rising edge of the clock signal CK is output from DOUT during the period of the clock signal CK = 1, and 0 during the period of the clock signal CK = 0. Can be output.
[0042]
Level latch andDecode circuitMay have a configuration other than the circuit configuration described above.
[0043]
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a circuit of the data temporary storage device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3,
[0044]
By connecting the
[0045]
A
[0046]
By connecting the
[0047]
Level latch 317 and level latch 318 are claimed.7Corresponds to the two level latches described in 1).
[0048]
Reference numeral 309 denotes a P channel transistor (hereinafter referred to as P-Tr), which receives a clock signal CK at its gate.
[0049]
Reference numeral 313 denotes a P-Tr, and the clock signal CK is input to the gate.
[0050]
[0051]
The operation of the data temporary storage device in the second embodiment will be described below. The level latch 317 has a period of CK = 0, that is, the claim7In the period corresponding to the first phase described in the above, the value of the input terminal DIN1 is output from the
[0052]
Similarly to the level latch 317, the level latch 318 outputs the value of the input terminal DIN2 from the
[0053]
Decode circuitIn the period 319, CK = 0, the P-Tr 309 is turned on and the
[0054]
During the period of CK = 1, if the N-
[0055]
On the other hand, if the output of the
[0056]
That is, the operation of the data temporary storage device according to the second embodiment of the present invention is such that, during the period of the clock signal CK = 1, the logical product signal of the DIN1 value and the DIN2 value at the rising edge timing of the clock signal CK is And outputs a logical sum signal of DIN1 value and DIN2 value at the timing of the rising edge of the clock signal CK from POUT, and
[0057]
FIG. 4 shows an operation timing chart of the data temporary storage device according to the second embodiment.
[0058]
The data temporary storage device according to the second embodiment configured as described above includes the level latch 317 and the level latch 318 configured as described above.Decode circuitBy arranging and connecting 319 as shown in FIG. 3, during the period of the clock signal CK = 1, the logical product of the values of DIN1 and DIN2 at the timing of the rising edge of the clock signal CK is output from GOUT, and the logical sum is output from POUT. In the period when the clock signal CK = 0, both GOUT and POUT can be output as 0.
[0059]
The level latch 317, the level latch 318,Decode circuit319 may have a configuration other than the circuit configuration described above. In the second embodiment, the case where the number of level latches is two is shown as an example, but the number of level latches may be other than two. Further, although the configuration in which the logical product signal and the logical sum signal of the input terminal are output during the period of CK = 1 has been described, a configuration in which a logical operation result other than this is output may be employed.
[0060]
(Embodiment 3)
FIG. 5 shows a circuit of the temporary data storage device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 5,
[0061]
By connecting the
[0062]
A
[0063]
By connecting the
[0064]
Level latch 519 and level latch 520 are claimed.10Corresponds to the two level latches described in 1).
[0065]
[0066]
[0067]
[0068]
The operation of the data temporary storage device in the third embodiment will be described below. The level latch 519 has a period of CK = 0, that is, the claim10In the period corresponding to the first phase described in the above, the value of the input terminal DIN1 is output from the
[0069]
Similarly to the level latch 519, the level latch 520 outputs the value of the input terminal DIN2 from the
[0070]
Decode circuitIn the period 521, CK = 0, the P-
[0071]
During the period of CK = 1, if the N-
[0072]
On the other hand, when the output of the
[0073]
That is, the operation of the data temporary storage device according to the third embodiment of the present invention is such that, during the period of the clock signal CK = 1, the logical product signal of the DIN1 value and the DIN2 value at the rising edge timing of the clock signal CK is The exclusive OR signal of the DIN1 value and DIN2 value at the timing of the rising edge of the clock signal CK is output from POUT, and 0 is output from GOUT and 0 from POUT during the period of the clock signal CK = 0. It will be.
[0074]
FIG. 6 shows an operation timing chart of the data temporary storage device according to the third embodiment.
[0075]
The data temporary storage device according to the third embodiment configured as described above includes the level latch 519 and the level latch 520 configured as described above.Decode circuitBy arranging and connecting 521 as shown in FIG. 5, during the period of the clock signal CK = 1, the logical product of the values of DIN1 and DIN2 at the timing of the rising edge of the clock signal CK is output from GOUT, and the exclusive OR is calculated. During the period when the clock signal CK = 0 is output from POUT, both GOUT and POUT can
[0076]
The level latch 519, the level latch 520,Decode circuit521 may have a configuration other than the circuit configuration described above. In the third embodiment, the case where the number of level latches is two is shown as an example, but the number of level latches may be other than two. Further, although the configuration in which the logical product signal and the exclusive logical sum signal of the input terminal are output during the period of CK = 1 has been described, a configuration in which a logical operation result other than this is output may be used.
[0077]
In general,Decode circuitThe number of data output terminals need not be the same as the number of level latches. For example, two level latches are provided, and the decoding circuit has three data output terminals: a circuit for extracting the logical product and logical sum in FIG. 3 and a circuit for extracting the exclusive logical sum in FIG.Decode circuitIt is also possible to configure.
[0078]
【The invention's effect】
As explained above, the present inventionHave in the calculatorData temporary storage is
(1) A level latch in which a clock signal and a data signal are input, data is written during a period in which the clock signal is in the first phase, and data is held in a period in which the clock signal is in a phase opposite to the first phase. The clock signal and the output signal of the level latch are input, 0 is output during the period in which the clock signal is in the first phase, and the input signal from the level latch is in the period in which the clock signal is in the opposite phase to the first phase. And a decoding circuit that outputs the value of
(2) A plurality of levels each of which receives a clock signal and a data signal, writes data when the clock signal is in the first phase, and holds data when the clock signal is in the opposite phase to the first phase. A period having the same number of latches and data input terminals and any number of output terminals as the number of level latches, and inputting the clock signal and each output signal of the plurality of level latches, and the clock signal is in the first phase Each
[0079]
ThisThe computing unit of the present invention isIn the conventional technology, the clock signal is turned off during the period of 0, which is necessary in the domino logic circuit represented by the carry chain of the Manchester carry adder, and the precharge state of the precharge node is destroyed. This eliminates the N-Tr that is not present, and improves the operation delay time of the domino logic circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a data temporary storage device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation timing chart of the temporary data storage device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of a data temporary storage device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an operation timing chart of the temporary data storage device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram of a temporary data storage device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an operation timing chart of the temporary data storage device according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram of an example of a carry chain unit of a Manchester carry adder, which is a kind of conventional domino logic circuit.
FIG. 8 is a circuit diagram of a flip-flop, which is an example of a conventional temporary data storage device.
FIG. 9 is an operation timing chart of a flip-flop as an example of a conventional temporary data storage device.
FIG. 10 is a circuit diagram of an example of a conventional AND circuit.
FIG. 11 is a circuit diagram of an example of a conventional exclusive OR circuit;
[Explanation of symbols]
101, 103, 301, 303, 305, 307, 501, 503, 505, 507 Tristate inverter
102,107,302,304,306,308,502,504,506,508 Inverter
104, 309, 313, 509, 513 P-channel transistor
105, 106, 310, 311, 312, 314, 315, 316, 510, 511, 512, 514, 515, 516, 517, 518 N-channel transistors
108, 317, 318, 519, 520 Level latch
109,319,521Decode circuit
Claims (12)
前記クロック信号と前記第一のレベルラッチの出力信号を入力し、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は前記第一のレベルラッチからの入力信号の値を出力する第一のデコード回路と、
前記第一のデコード回路の出力信号を入力し、第一のノードおよびグラウンドに接続されている第一のトランジスタと、
前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第一のノードをプリチャージする第二のトランジスタと
からなることを特徴とする演算器。A first level latch that receives a clock signal and a data signal, writes data while the clock signal is in the first phase, and holds data when the clock signal is in a phase opposite to the first phase. When,
Inputting the clock signal and the output signal of the first level latch, outputting 0 when the clock signal is in the first phase, and period when the clock signal is opposite in phase to the first phase Is a first decode circuit that outputs the value of the input signal from the first level latch ;
Input an output signal of the first decoding circuit, a first transistor connected to the first node and ground; and
An arithmetic unit comprising: a second transistor that inputs the clock signal and precharges the first node during a period in which the clock signal is in a first phase .
クロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる第二のレベルラッチと、
前記クロック信号と前記第二のレベルラッチの出力信号を入力し、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は前記第二のレベルラッチからの入力信号の値を出力する第二のデコード回路と、
前記第二のデコード回路の出力信号を入力し、第二のノードおよびグラウンドに接続されている第三のトランジスタと、
前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第二のノードをプリチャージする第四のトランジスタと、
クロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる第三のレベルラッチと、
前記クロック信号と前記第三のレベルラッチの出力信号を入力し、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は前記第三のレベルラッチからの入力信号の値を出力する第三のデコード回路と、
前記第三のデコード回路の出力信号を入力し、前記第一のノードおよび前記第二のノードに接続されている第五のトランジスタと
からなることを特徴とする演算器。 The arithmetic unit according to claim 1, wherein
A second level latch that receives a clock signal and a data signal, writes data when the clock signal is in the first phase, and holds data when the clock signal is in a phase opposite to the first phase. When,
Before Symbol clock signal and inputs the output signal of said second level latch period the clock signal is in the first phase outputs 0, the clock signal is the first phase and antiphase a period of time and a second decoding circuit for outputting a value of the input signal from the second level latch,
Input the output signal of the second decoding circuit, a third transistor connected to the second node and ground; and
A fourth transistor that inputs the clock signal and precharges the second node during a period in which the clock signal is in a first phase;
A third level latch that receives a clock signal and a data signal, writes data when the clock signal is in the first phase, and holds data when the clock signal is in the opposite phase to the first phase. When,
Inputting the clock signal and the output signal of the third level latch, outputting 0 when the clock signal is in the first phase, and period when the clock signal is in phase opposite to the first phase Is a third decoding circuit that outputs the value of the input signal from the third level latch;
An arithmetic unit comprising an output signal of the third decoding circuit and a fifth transistor connected to the first node and the second node .
前記第一のトランジスタの入力、および前記第三のトランジスタの入力は、マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げを発生させる信号であり、
前記第五のトランジスタの入力は、前記マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げ信号を伝搬させる信号であり、
上位桁への桁上げ信号を出力することを特徴とする演算器。 The arithmetic unit according to claim 1, wherein:
The input of the first transistor and the input of the third transistor are signals for generating a carry of a carry chain of a Manchester carry adder,
The input of the fifth transistor is a signal for propagating the carry signal of the carry chain portion of the Manchester carry adder,
An arithmetic unit that outputs a carry signal to the upper digit .
前記第一のレベルラッチの数と同数のデータ入力端子および任意の複数の出力端子を有し、前記クロック信号と前記複数の第一のレベルラッチの各出力信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記各出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、前記各出力端子がそれぞれ前記複数の第一のレベルラッチからの各入力信号の値のそれぞれ異なる論理演算結果を出力する第一のデコード回路と、
前記第一のデコード回路の出力信号を入力し、第一のノードおよびグラウンドに接続されている第一のトランジスタと、
前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第一のノードをプリチャージする第二のトランジスタと
からなることを特徴とする演算器。Each receives a clock signal and a data signal, data writing is performed during a period in which the clock signal is in the first phase, and data holding is performed in a period in which the clock signal is in the opposite phase to the first phase . A level latch,
The first has a first level the plurality of output terminals the number of the same number as the data input terminal and any of the latches, and inputs each output signal of said clock signal and said plurality of first level latch, the clock signal period but is the first phase, the respective output terminals outputs a 0, respectively, the period the clock signal is in the first phase and opposite phase, the first output terminals of the plurality respectively respectively first decoding circuit for outputting different logic operation result of the value of each input signal from the level latch,
Input an output signal of the first decoding circuit, a first transistor connected to the first node and ground; and
An arithmetic unit comprising: a second transistor that inputs the clock signal and precharges the first node during a period in which the clock signal is in a first phase .
各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる複数の第二のレベルラッチと、Each receives a clock signal and a data signal, data writing is performed during a period in which the clock signal is in the first phase, and data holding is performed in a period in which the clock signal is in the opposite phase to the first phase. A second level latch,
前記第二のレベルラッチの数と同数のデータ入力端子および任意の複数の出力端子を有し、前記クロック信号と前記複数の第二のレベルラッチの各出力信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記各出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、前記各出力端子がそれぞれ前記複数の第二のレベルラッチからの各入力信号の値のそれぞれ異なる論理演算結果を出力する第二のデコード回路と、It has the same number of data input terminals and any number of output terminals as the number of the second level latches, inputs the clock signal and each output signal of the plurality of second level latches, and the clock signal In the period that is the first phase, each of the output terminals outputs 0, and in the period in which the clock signal is in the opposite phase to the first phase, each of the output terminals has the plurality of second phases. A second decoding circuit for outputting a different logical operation result of each input signal value from the level latch;
前記第二のデコード回路の出力信号を入力し、第二のノードおよびグラウンドに接続されている第三のトランジスタと、Input the output signal of the second decoding circuit, a third transistor connected to the second node and ground; and
前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第二のノードをプリチャージする第四のトランジスタと、A fourth transistor that inputs the clock signal and precharges the second node during a period in which the clock signal is in a first phase;
各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる複数の第三のレベルラッチと、Each receives a clock signal and a data signal, data writing is performed during a period in which the clock signal is in the first phase, and data holding is performed in a period in which the clock signal is in the opposite phase to the first phase. Three level latches,
前記第三のレベルラッチの数と同数のデータ入力端子および任意の複数の出力端子を有し、前記クロック信号と前記複数の第三のレベルラッチの各出力信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記各出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、前記各出力端子がそれぞれ前記複数の第三のレベルラッチからの各入力信号の値のそれぞれ異なる論理演算結果を出力する第三のデコード回路と、It has the same number of data input terminals and any number of output terminals as the number of the third level latches, inputs the clock signal and each output signal of the plurality of third level latches, and the clock signal In the period that is the first phase, each of the output terminals outputs 0, and in the period in which the clock signal is in the opposite phase to the first phase, each of the output terminals is each of the plurality of third phases. A third decoding circuit for outputting a different logical operation result of each input signal value from the level latch;
前記第三のデコード回路の出力信号を入力し、前記第一のノードおよび前記第二のノードに接続されている第五のトランジスタとA fifth transistor that receives an output signal of the third decoding circuit and is connected to the first node and the second node;
からなることを特徴とする演算器。An arithmetic unit comprising:
前記第一のトランジスタの入力、および前記第三のトランジスタの入力は、マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げを発生させる信号であり、The input of the first transistor and the input of the third transistor are signals for generating a carry of a carry chain of a Manchester carry adder,
前記第五のトランジスタの入力は、前記マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げ信号を伝搬させる信号であり、The input of the fifth transistor is a signal for propagating the carry signal of the carry chain portion of the Manchester carry adder,
上位桁への桁上げ信号を出力することを特徴とする演算器。An arithmetic unit that outputs a carry signal to the upper digit.
前記2つの第一のレベルラッチの各出力信号をそれぞれ入力する2つのデータ入力端子と2つの出力端子を有し、前記クロック信号と前記2つの第一のレベルラッチの各出力信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記2つの出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、一方の出力端子が前記2つの第一のレベルラッチからの入力信号の論理積を出力し、他方の出力端子が前記2つの第一のレベルラッチからの入力信号の論理和を出力する第一のデコード回路と、Two data input terminals for inputting the output signals of the two first level latches and two output terminals, respectively, for inputting the clock signal and the output signals of the two first level latches In the period in which the clock signal is in the first phase, the two output terminals each output 0, and in the period in which the clock signal is in the opposite phase to the first phase, A first decoding circuit that outputs a logical product of input signals from two first level latches, and whose other output terminal outputs a logical sum of input signals from the two first level latches;
前記第一のデコード回路の出力信号を入力し、第一のノードおよびグラウンドに接続されている第一のトランジスタと、Input an output signal of the first decoding circuit, a first transistor connected to the first node and ground; and
前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第一のノThe clock signal is input, and the period in which the clock signal is in the first phase is the first node. ードをプリチャージする第二のトランジスタとA second transistor that precharges the node and
からなることを特徴とする演算器。An arithmetic unit comprising:
各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる2つの第二のレベルラッチと、Each receives a clock signal and a data signal, data is written when the clock signal is in the first phase, and data is held when the clock signal is in the opposite phase to the first phase. A second level latch,
前記2つの第二のレベルラッチの各出力信号をそれぞれ入力する2つのデータ入力端子と2つの出力端子を有し、前記クロック信号と前記2つの第二のレベルラッチの各出力信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記2つの出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、一方の出力端子が前記2つの第二のレベルラッチからの入力信号の論理積を出力し、他方の出力端子が前記2つの第二のレベルラッチからの入力信号の論理和を出力する第二のデコード回路と、Two data input terminals for inputting the output signals of the two second level latches and two output terminals, respectively, and the clock signal and the output signals of the two second level latches are inputted. In the period in which the clock signal is in the first phase, the two output terminals each output 0, and in the period in which the clock signal is in the opposite phase to the first phase, A second decoding circuit that outputs a logical product of the input signals from the two second level latches, and whose other output terminal outputs a logical sum of the input signals from the two second level latches;
前記第二のデコード回路の出力信号を入力し、第二のノードおよびグラウンドに接続されている第三のトランジスタと、Input the output signal of the second decoding circuit, a third transistor connected to the second node and ground; and
前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第二のノードをプリチャージする第四のトランジスタと、A fourth transistor that inputs the clock signal and precharges the second node during a period in which the clock signal is in a first phase;
各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる2つの第三のレベルラッチと、Each receives a clock signal and a data signal, data is written when the clock signal is in the first phase, and data is held when the clock signal is in the opposite phase to the first phase. Three level latches,
前記2つの第三のレベルラッチの各出力信号をそれぞれ入力する2つのデータ入力端子と2つの出力端子を有し、前記クロック信号と前記2つの第三のレベルラッチの各出力信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記2つの出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、一方の出力端子が前記2つの第三のレベルラッチからの入力信号の論理積を出力し、他方の出力端子が前記2つの第三のレベルラッチからの入力信号の論理和を出力する第三のデコード回路と、Two data input terminals and two output terminals for inputting the output signals of the two third level latches, respectively, and receiving the clock signal and the output signals of the two third level latches In the period in which the clock signal is in the first phase, the two output terminals each output 0, and in the period in which the clock signal is in the opposite phase to the first phase, A third decoding circuit that outputs a logical product of the input signals from the two third level latches, and whose other output terminal outputs a logical sum of the input signals from the two third level latches;
前記第三のデコード回路の出力信号を入力し、前記第一のノードおよび前記第二のノードに接続されている第五のトランジスタとA fifth transistor that receives an output signal of the third decoding circuit and is connected to the first node and the second node;
からなることを特徴とする演算器。An arithmetic unit comprising:
前記第一のトランジスタの入力、および前記第三のトランジスタの入力は、マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げを発生させる信号であり、The input of the first transistor and the input of the third transistor are signals for generating a carry of a carry chain of a Manchester carry adder,
前記第五のトランジスタの入力は、前記マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げ信号を伝搬させる信号であり、The input of the fifth transistor is a signal for propagating the carry signal of the carry chain portion of the Manchester carry adder,
上位桁への桁上げ信号を出力することを特徴とする演算器。An arithmetic unit that outputs a carry signal to the upper digit.
前記2つの第一のレベルラッチの各出力信号をそれぞれ入力する2つのデータ入力端子と前記各出力信号の反転信号をそれぞれ入力する2つの反転信号入力端子と2つの出力端子を有し、前記クロック信号と前記各出力信号と前記各反転信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記2つの出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、一方の出力端子が前記2つの第一のレベルラッチからの入力信号の論理積を出力し、他方の出力端子が前記2つの第一のレベルラッチからの入力信号の排他的論理和を出力する第一のデコード回路と、The clock signal having two data input terminals for inputting the output signals of the two first level latches, two inverted signal input terminals for inputting inverted signals of the output signals, and two output terminals, respectively; Signal, each output signal, and each inverted signal are input, and during the period in which the clock signal is in the first phase, the two output terminals each output 0, and the clock signal is in the first phase. During the period opposite to the phase, one output terminal outputs a logical product of the input signals from the two first level latches, and the other output terminal inputs the input signals from the two first level latches. A first decoding circuit that outputs an exclusive OR of
前記第一のデコード回路の出力信号を入力し、第一のノードおよびグラウンドに接続されている第一のトランジスタと、Input an output signal of the first decoding circuit, a first transistor connected to the first node and ground; and
前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第一のノードをプリチャージする第二のトランジスタとA second transistor that inputs the clock signal and precharges the first node during a period in which the clock signal is in a first phase;
からなることを特徴とする演算器。An arithmetic unit comprising:
各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる2つの第二のレベルラッチと、Each receives a clock signal and a data signal, data is written when the clock signal is in the first phase, and data is held when the clock signal is in the opposite phase to the first phase. A second level latch,
前記2つの第二のレベルラッチの各出力信号をそれぞれ入力する2つのデータ入力端子と前記各出力信号の反転信号をそれぞれ入力する2つの反転信号入力端子と2つの出力端子を有し、前記クロック信号と前記各出力信号と前記各反転信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記2つの出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、一方の出力端子が前記2つの第二のレベルラッチからの入力信号の論理積を出力し、他方の出力端子が前記2つの第二のレベルラッチからの入力信号の排他的論理和を出力する第二のデコード回路と、The clock signal having two data input terminals for inputting the output signals of the two second level latches, two inverted signal input terminals for inputting inverted signals of the output signals, and two output terminals, respectively. Signal, each output signal, and each inverted signal are input, and during the period in which the clock signal is in the first phase, the two output terminals each output 0, and the clock signal is in the first phase. During a period opposite to the phase, one output terminal outputs a logical product of the input signals from the two second level latches, and the other output terminal inputs the input signals from the two second level latches. A second decoding circuit that outputs an exclusive OR of
前記第二のデコード回路の出力信号を入力し、第二のノードおよびグラウンドに接続されている第三のトランジスタと、Input the output signal of the second decoding circuit, a third transistor connected to the second node and ground; and
前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間は前記第二のノードをプリチャージする第四のトランジスタと、A fourth transistor that inputs the clock signal and precharges the second node during a period in which the clock signal is in a first phase;
各々がクロック信号とデータ信号を入力し、前記クロック信号が第一の位相である期間はデータ書き込みとなり、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間はデータ保持となる2つの第三のレベルラッチと、Each receives a clock signal and a data signal, data is written when the clock signal is in the first phase, and data is held when the clock signal is in the opposite phase to the first phase. Three level latches,
前記2つの第三のレベルラッチの各出力信号をそれぞれ入力する2つのデータ入力端子と前記各出力信号の反転信号をそれぞれ入力する2つの反転信号入力端子と2つの出力端子を有し、前記クロック信号と前記各出力信号と前記各反転信号を入力して、前記クロック信号が前記第一の位相である期間は、前記2つの出力端子がそれぞれ0を出力し、前記クロック信号が前記第一の位相と逆位相である期間は、一方の出力端子が前記2つの第三のレベルラッチからの入力信号の論理積を出力し、他方の出力端子が前記2つの第三のレベルラッチからの入力信号の排他的論理和を出力する第三のデコード回路と、The clock signal having two data input terminals for inputting the output signals of the two third level latches, two inverted signal input terminals for inputting inverted signals of the output signals, and two output terminals, respectively. Signal, each output signal, and each inverted signal are input, and during the period in which the clock signal is in the first phase, the two output terminals each output 0, and the clock signal is in the first phase. During a period that is opposite to the phase, one output terminal outputs a logical product of the input signals from the two third level latches, and the other output terminal inputs an input signal from the two third level latches. A third decoding circuit that outputs an exclusive OR of
前記第三のデコード回路の出力信号を入力し、前記第一のノードおよび前記第二のノードに接続されている第五のトランジスタとA fifth transistor that receives an output signal of the third decoding circuit and is connected to the first node and the second node;
からなることを特徴とする演算器。An arithmetic unit comprising:
前記第一のトランジスタの入力、および前記第三のトランジスタの入力は、マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げを発生させる信号であり、The input of the first transistor and the input of the third transistor are signals for generating a carry of a carry chain of a Manchester carry adder,
前記第五のトランジスタの入力は、前記マンチェスタ桁上げ加算器の桁上げ連鎖部の桁上げ信号を伝搬させる信号であり、The input of the fifth transistor is a signal for propagating the carry signal of the carry chain portion of the Manchester carry adder,
上位桁への桁上げ信号を出力することを特徴とする演算器。An arithmetic unit that outputs a carry signal to the upper digit.
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