JP4266250B2 - Interface circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号を伝送する信号線間に介在するインターフェイス回路に関し、さらに詳しくは、半導体チップ上に形成されたバス間に設けられたインタフェース回路によりモジュール回路間の情報の授受を円滑に実行することのできる半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体回路を半導体基盤上に高密度に形成する微細化技術の急速な発展により、高機能の半導体集積回路を単一の半導体チップ上に実現することが可能となった。集積回路の各機能はその目的により分類され、例えば中央処理回路、記憶回路、入出力回路等に分けられる。これらの各機能はさらに詳細に区分されてモジュール回路として実現される。集積回路の利用者・製造者は、その目的を達成する機能をモジュール回路から選択し、所望の機能を実現する単一の集積回路を半導体基盤上に構成する。
【0003】
これらのモジュール回路はその機能を実現するために情報を相互に交換する必要があり、その情報を相互に伝送するための信号線、いわゆるバスに接続される。バスは、伝送される情報に対応してアドレス・バス、データ・バス、制御バスなどに分けられる。
【0004】
信号線自身が有する抵抗と浮遊容量はバス上を伝搬する信号を遅延させる。集積回路の高密度化とともに動作周波数の上昇は、バスの配線距離が制約されるという事態を招いた。また、信号伝搬の遅延や信号波形の劣化により、集積回路全体の動作を適正に維持することが困難となり、誤動作の原因を招いた。このような不具合に対処するため、バス上に信号の受信/送信を行うインターフェイス回路が設けられ、バスの伝送長を短く区切ることにより、上記課題を回避する。例えば、特開平8ー123591(多重化バス回路)では、バス上に回路部を設置し、バスの伝送長を短くすることにより、信号波形の劣化およびタイムマージンの減少を防止しようとする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記回路部はバスを伝送するアドレス、データ、制御の各情報をラッチ回路に一時的に記憶し、所定クロック・サイクル後にバス上に送出する構成を採用する。特に、アドレス情報およびはデータ情報は双方向でラッチされ、所定クロック・サイクル後にバス上に送出する構成を有する。このような構成では、例えば、メモリに格納されたデータを読み取る場合、中央処理装置の読み取り命令が送信されてから所望のデータが中央処理装置に読み取られるまでに少なくとも2回の遅延が上記回路部において行われ、集積回路全体の処理速度を不必要に低下させることになる。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、上記課題を解決するためになされたもので、中央処理装置から伝送される情報については、インターフェイス回路において時間遅延を与えられず、拡張側バスから中央処理装置へ送られる情報についてはインターフェイスにおいて所定の時間遅延を施すことにより、バス全体の伝送長を確保するとともに集積回路全体の処理速度の低下を緩和することのできるインターフェイスを提供する。
【0007】
【実施例】
本願発明の構成および特徴は、以下に示す記述と図面を参照することにより理解される。図1は、本願発明を説明するための構成ブロック図であり、特にインターフェイス・モジュールを使用するバス構成を有する集積回路10を示す。本願発明は、中央処理装置(CPU)11に接続されたバスをメイン・バス12と称し、インターフェイス・モジュール13を介して構成されるバスを拡張バス14というが、特にこれらの名称に限定される必要はなく、情報を処理する程度の高い処理モジュール(図1においてはCPU11に相当する。)に結合されたバスをここではメイン・バスと称する。図1では、説明の簡素化のため、メイン・バス12にはCPU11の他にスタティック・ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)15が結合されているが、さらに他の処理モジュールが接続されてもよい。拡張バス14側には、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)16および入力/出力(I/O)ポート17などが接続される。そのほかの処理モジュールを結合してもよいが、簡略化のため省略されている。
【0008】
CPU11は、プログラム・ステップに従って処理を実行するために、SRAM15、DRAM16、I/Oポート17などに命令を発し、それらの命令はメイン・バス12、インターフェイス・モジュール13、および拡張バス14を介して所定の処理モジュールに伝送される。インターフェイス・モジュール13は、CPU11からの命令などの情報は、そのまま拡張バス14へ引き渡し、所定の処理モジュールへ伝える。処理モジュール、例えば、DRAM16の所定のアドレスに格納された情報をCPU11へ送る場合、その情報はDRAM16から拡張バス14中のデータ・バスに送出され、インターフェイス・モジュール13に伝えられる。インターフェイス・モジュール13は、受信したデータを所定時間だけ記憶保持した後、メイン・バス12に出力する。所定時間は、例えばクロック・サイクルに同期して計時することが容易である。出力されたデータは、メイン・バス12からCPU11によって取り込まれ、データ取り込みの一連の処理シーケンスを終了する。
【0009】
図2は、インターフェイス・モジュール13の詳細なブロック図である。メイン・バス12および拡張バス14は、それぞれインターフェイス・モジュール13に接続されるが、図2に示されるように、制御バス21、データ・バス22、およびアドレス・バス23から構成される。各バスは、信号の内容によって区分され、それぞれ各種制御信号、データ情報およびアドレス情報を伝送するための経路として使用される。インターフェイス・モジュール13の内部構成を大きく分けると、制御バス21、データ・バス22、およびアドレス・バス23に結合された回路ブロックから成る。すなわち、インターフェイス・モジュール13は、制御バス21に接続されるタイミング制御24、データ・バス22に接続されるラッチ25とデータ・ドライバ26、およびアドレス・バス23に接続されるアドレス・ドライバ27を有する。タイミング制御24、ラッチ25、データ・ドライバ26、アドレス・ドライバ27は当業者であれば容易に構成できる通常の入力回路部及び出力回路部を有し、制御、データ及びアドレス・バスにそれぞれに接続される。タイミング制御24は、所定の制御信号がある条件を満たす場合、制御信号を信号線28、および信号線29を介してラッチ25およびデータ・ドライバ26にそれぞれ送出する。信号線28を経由して送られるラッチ制御信号は、拡張バス14側のデータ・バス22上のデータ情報をラッチ25内のメモリ部に格納記憶するタイミングを与える。さらに、信号線29から供給されるデータ制御信号は、データ・バス22上のデータ情報の伝送方向を切り替えるための信号で、ラッチ25が記憶したデータ情報をメイン・バス12側のデータ・バス22に送出する期間データ・ドライバ26の動作を停止させる。これにより、メイン・バス12側のデータ・バス22に送り出されたデータが拡張バス14側のデータ・バス22に回帰するのを防止する。
【0010】
次にインターフェイス・モジュール13の動作を図3および図4のタイミング・チャートを用いて説明する。まず、CPU11が拡張バス14側に接続されたDRAM16に格納されたデータを取り込む処理シーケンスを説明する。図3は、CPU11がDRAM16に格納されたデータを読み取るシーケンスを示すが、メイン・バス12上と拡張バス14上との信号波形をそれぞれ示す。拡張バス上の信号波形は、CPU11から離れて位置するので信号線の抵抗および浮遊容量などにより若干の伝達遅延がみられるが、図3では理解を容易にするため、メイン・バス12と拡張バス14における信号波形の遅延を強調して示す。
【0011】
CPU11は、その内部または外部において生成されたクロック(CLK)信号を基準として処理ステップを進める。CPU11がDRAM16に格納されたデータを読み取る場合、まずアドレス(ADD−R)信号がアドレス・バス23に送出されるとともに、データ転送要求を示す制御信号の一種であるTREQ信号が時刻t1においてアサート(信号を論理的に「真」にすることを意味する。ここでは信号レベルが高から低になる。)される。さらにCPU11が読み取りモードなのか書き込みモードなのかを示すリード/ライト信号(R/(反転)W信号)をアドレス信号が有効に出力されている期間アサートされる(信号レベルが高レベルに維持される。)。上記TREQ信号およびリード/ライト信号は、タイミング制御24を経由して拡張バス14側の制御バスに伝達される。同様にアドレス信号もアドレス・ドライバ27を介して拡張バス14側のアドレス・バス23へ送り出される。メイン・バス12と拡張バス14とは若干の時間遅延を有しているので、例えば、時刻t1でアサートされたTREQ信号は、拡張バスでは、時刻t2でアサートされる。
【0012】
クロック信号およびアドレス信号も同様の時間遅延を経て拡張バス側に伝送され、DRAM16に与えられる。DRAM16は、クロック信号が時刻t3で遷移する時のアドレス信号を取り込み、そのアドレスに格納されたデータ(DATA−R)信号をデータ・バス22に出力するとともにそのデータ信号が適正に送出されたことを示すアクノリッジ(ACK)信号が時刻t4でアサートされる(信号レベルが低になる。)。タイミング制御24は、アクノリッジ信号を受信し、クロック信号が時刻t5で低から高に遷移するタイミングでデータ・バス上のデータ信号を取り込み所定の記憶場所に格納する。データ信号が出力されている期間、アクノリッジ信号はアサートされる。時刻t6でデータ信号の出力が終了すると同時にアクノリッジ信号も終了する。その終了は、アボート(ABORT)信号の生成を導き、少なくともCPU11がリード・モードを完了するまでの所定期間、他の処理モジュールが動作を開始するのを禁止する役割を果たす。
【0013】
タイミング制御24は、所定期間、例えばクロック信号の1サイクル経過した時刻t7において、格納したデータ信号をメイン・バス12側のデータ・バス22に送出する。なお、本実施例では、クロック信号の1サイクル期間データ信号を保持する構成を示すが、上記クロック信号より短いサイクルの基準信号も作成されるのが通常であるので上記クロック信号の1サイクルより短い期間だけ遅延させる構成にすることも可能である。データ信号の送出と同時に、タイミング制御24はアクノリッジ信号を生成し、メイン・バス12側に出力する。CPU11は、アクノリッジ信号がアサート(信号レベルが低)されていることを確認した後、クロック信号が低から高に遷移する時刻t8においてデータ・バス22上に伝送されるデータ信号を取り込む。この取り込みによりCPU11は、一連のリード・モードを完了する。
【0014】
上記説明したデータも読み取りモードにおいては、CPU11から出されるアドレス信号、制御信号等はインターフェイス・モジュール13によって、一時的に記憶保管されることはなく、受信とともに直ちに拡張バス側へ転送されるが、拡張バス側からメイン・バス側へ伝送される信号は所定時間保持された後メイン・バス側へ出力される。
【0015】
次に、CPU11がDRAM16にデータを書き込むライト・モードの処理ステップを図2および図4を参照して説明する。図4は、図3におけるのと同様に、メイン・バス12および拡張バス14における信号線上のそれぞれの信号波形を表わすタイミング・チャートである。
【0016】
CPU11は、書き込むべきデータのアドレス(ADD−W)信号をアドレス・バス23に出力する。このアドレス信号は、インターフェイス・モジュール13のアドレス・ドライバ27を経由して拡張側のアドレス・バス23に伝えられる。DRAM16は、クロック信号が低から高に遷移する時刻t11に、このアドレス信号を取り込む。CPU11は、時刻t11の1サイクル後の時刻t12に書き込みデータ(DATA−W)信号をデータ・バスに送出する。このデータ信号は、データ・ドライバ26を介して拡張バス14側のデータ・バスに伝送される。DRAM16は、クロック信号が低から高に遷移する時刻t13に、データ・バス上のデータ信号を入力し、既に取り込んであるアドレス信号に対応する所定の番地にそのデータを書き込む。データの格納が行われると、DRAM16は、CPU11に対しデータが適正に書き込まれたことを示すアクノリッジ信号を出力する。このアクノリッジ信号は、リード・モードで説明したように所定時間ラッチされた後メイン・バス12側に送出され、CPU11にデータが正しく書き込まれたことを知らせる。さらにインターフェイス・モジュール13は、アクノリッジ信号が出力された後データ信号がデータ・バスに存在する期間、他のモジュールが動作を開始しないようにアボート信号を生成する。このアクノリッジ信号がCPU11に受信されることにより、CPU11の書き込みモードは終了する。
【0017】
次に、本願発明が半導体チップ上でどのように配置されるかを図5に示す。図5は、半導体チップ30の上部からみた平面図をあらわす。メイン・バスおよび拡張バスは、それらに結合される処理モジュールによってチップ上にいかようにも構成できるが、換言すれば、集積回路に持たせる機能に依存するが、図5では、2つの拡張バス31,32がインターフェイス・モジュール33,34を介してメイン・バス35に結合される様子を示す。メイン・バス35には、CPU36およびメモリ37が接続される。拡張バス31には、メモリ38およびI/O39が、拡張バス32にはメモリ40がそれぞれ接続される。図5では、メイン・バスに拡張バスが接続される場合を提示するが、拡張バスにさらにインターフェイス・モジュールを介して拡張バスを結合し、バスを延伸させることも当業者であれば容易に可能である。
【0018】
【発明の効果】
上述したように、インターフェイス回路を信号線中に介在させ、信号の一方向のみに伝達遅延を与え、他方向については時間遅延を与えずそのまま伝送させる構成を採用したので、インターフェイス回路の回路構成が簡易になるとともにコストの低減を図ることができる。また、上記インターフェイス回路を用いて信号線を延伸させることができるので、より機能の高い電子装置を構成することができる。さらに、信号線の伝達特性とは関係なく、拡張した信号線にさまざま機能を有する回路を接続することができるので、電子装置の開発期間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の全体構成を説明するためのブロック図である。
【図2】本願発明にかかるインターフェイス・モジュールの一実施例をあらわす詳細なブロック図である。
【図3】中央処理装置がDRAMに格納されたデータを読み取るタイミング・シーケンスである。
【図4】中央処理装置がDRAMにデータを書き込むタイミング・シーケンスである。
【図5】半導体基板上のインターフェイス・モジュールおよび処理モジュールの配置を示す平面図である。
【符号の説明】
10 集積回路
11 中央処理装置(CPU)
12 メイン・バス
13 インターフェイス・モジュール
14 拡張バス
15 SRAM
16 DRAM
17 I/Oポート
21 制御バス
22 データ・バス
23 アドレス・バス
24 タイミング制御
25 ラッチ
26 ドライバ
27 ドライバ
28 信号線
29 信号線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an interface circuit interposed between signal lines for transmitting signals, and more specifically, smoothly transfers information between module circuits by an interface circuit provided between buses formed on a semiconductor chip. The present invention relates to a semiconductor device capable of performing
[0002]
[Prior art]
With the rapid development of miniaturization technology for forming semiconductor circuits on a semiconductor substrate at high density, it has become possible to realize highly functional semiconductor integrated circuits on a single semiconductor chip. Each function of the integrated circuit is classified according to its purpose, for example, a central processing circuit, a storage circuit, an input / output circuit, and the like. Each of these functions is further divided into details and realized as a module circuit. The user / manufacturer of the integrated circuit selects a function that achieves the object from the module circuit, and configures a single integrated circuit that realizes the desired function on the semiconductor substrate.
[0003]
These module circuits need to exchange information with each other in order to realize their functions, and are connected to signal lines for transmitting the information to each other, so-called buses. The bus is divided into an address bus, a data bus, a control bus, and the like corresponding to information to be transmitted.
[0004]
The resistance and stray capacitance of the signal line itself delay the signal propagating on the bus. The increase in operating frequency as the density of integrated circuits increases increases the bus wiring distance. Further, due to signal propagation delay and signal waveform deterioration, it becomes difficult to maintain the operation of the entire integrated circuit properly, causing a malfunction. In order to deal with such a problem, an interface circuit for receiving / transmitting signals is provided on the bus, and the above-described problem is avoided by dividing the transmission length of the bus into a short length. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-123591 (multiplexed bus circuit) attempts to prevent signal waveform deterioration and time margin reduction by installing a circuit unit on the bus and shortening the transmission length of the bus.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the circuit unit employs a configuration in which each information of address, data, and control for transmitting the bus is temporarily stored in the latch circuit and is sent out on the bus after a predetermined clock cycle. In particular, the address information and the data information are latched bidirectionally and sent out on the bus after a predetermined clock cycle. In such a configuration, for example, when data stored in a memory is read, there is at least two delays from when a read command of the central processing unit is transmitted until the desired data is read by the central processing unit. This unnecessarily reduces the processing speed of the entire integrated circuit.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. For information transmitted from the central processing unit, information that is not given a time delay in the interface circuit and is sent from the expansion side bus to the central processing unit is provided. By providing a predetermined time delay in the interface, an interface is provided which can secure the transmission length of the entire bus and can alleviate the decrease in the processing speed of the entire integrated circuit.
[0007]
【Example】
The configuration and characteristics of the present invention will be understood with reference to the following description and drawings. FIG. 1 is a block diagram for explaining the present invention, and particularly shows an integrated
[0008]
The
[0009]
FIG. 2 is a detailed block diagram of the
[0010]
Next, the operation of the
[0011]
The
[0012]
The clock signal and the address signal are also transmitted to the expansion bus side through a similar time delay and are given to the
[0013]
The
[0014]
In the reading mode as described above, the address signal, control signal and the like issued from the
[0015]
Next, processing steps in the write mode in which the
[0016]
The
[0017]
Next, FIG. 5 shows how the present invention is arranged on a semiconductor chip. FIG. 5 is a plan view of the
[0018]
【The invention's effect】
As described above, since the interface circuit is interposed in the signal line, a transmission delay is given only in one direction of the signal, and transmission is performed without giving a time delay in the other direction. This simplifies and can reduce the cost. In addition, since the signal line can be extended using the interface circuit, an electronic device with higher function can be configured. Furthermore, since a circuit having various functions can be connected to the extended signal line regardless of the transmission characteristic of the signal line, the development period of the electronic device can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram for explaining an overall configuration of the present invention;
FIG. 2 is a detailed block diagram showing an embodiment of an interface module according to the present invention.
FIG. 3 is a timing sequence in which the central processing unit reads data stored in a DRAM.
FIG. 4 is a timing sequence in which the central processing unit writes data to the DRAM.
FIG. 5 is a plan view showing an arrangement of interface modules and processing modules on a semiconductor substrate.
[Explanation of symbols]
10
12
16 DRAM
17 I /
Claims (15)
中央処理装置から前記メイン・バス中のデータ線上に伝送される第1データ情報を受信し、前記拡張バス中のデータ線へ遅延させずに前記第1データ情報を送出する第1ドライバ回路;
前記中央処理装置から前記メイン・バス中の制御線上に伝送される第1制御信号を受信し、前記拡張バス中の前記制御線へ前記第1制御信号を遅延させずに送出し、前記拡張バス中の前記データ線上に伝送される、前記中央処理装置への第2データ情報の伝送を制御するためのデータ・ラッチ信号を生成する制御回路;および
前記データ・ラッチ信号に応答して前記第2データ情報を記憶し、第1所定時間経過後に前記メイン・バス中のデータ線へ前記第2データ情報を送出するデータ・ラッチ回路;
から構成されることを特徴とするインターフェイス回路。 An interface circuit coupled to a main bus and an expansion bus formed in an electronic device:
Receiving a first data information transmitted from the central processing unit on the data line in the main bus, a first driver circuit for sending the first data information without delay to the data lines in said expansion bus;
Receiving said first control signal transmitted from the CPU on the control line in the main bus and sends without delay the first control signal to said control lines in said expansion bus, said expansion in response to and the data latch signal; transmitted on said data lines in Choba scan, the control circuit generates the data latch signal for controlling the transmission of the second data information to said central processing unit said second storing data information, the data latch circuit delivering the second data information to the data line in the main-bus after a first predetermined time;
An interface circuit comprising:
中央処理装置を含み、各々特定の処理を実行する第1の複数のモジュール回路;
前記第1の複数のモジュール回路にそれぞれ結合され、アドレス情報、データ情報、および制御信号を伝送する第1信号線;
各々特定の処理を実行する第2の複数のモジュール回路;
前記第2の複数のモジュール回路にそれぞれ結合され、前記アドレス情報、前記データ情報、および前記制御信号を伝送する第2信号線;および
前記第1信号線と前記第2信号線との間に介在し、前記アドレス情報、前記データ情報、および前記制御信号を相互に受け渡しするインターフェイス回路であって、前記第1信 号線上に伝送される前記データ情報および前記制御信号を受信し、前記第2信号線へ遅延させずに送出し、前記第2信号線上に伝送される前記データ情報および前記制御信号を記憶した後、所定期間経過後に前記第2信号線上に伝送される前記データ情報および前記制御信号を前記第1信号線へ送出する前記インターフェイス回路;
から構成されることを特徴とする集積回路。An integrated circuit formed on a semiconductor substrate comprising:
A first plurality of module circuits each including a central processing unit, each performing a specific process;
A first signal line coupled to each of the first plurality of module circuits for transmitting address information, data information, and a control signal;
A second plurality of module circuits each performing a specific process;
A second signal line coupled to each of the second plurality of module circuits for transmitting the address information, the data information, and the control signal; and interposed between the first signal line and the second signal line and, the address information, the data information, and the control signal a interface circuit to pass to each other, receiving the data information and the control signal is transmitted on the first signal Line, said second signal sent without delay to the line, the data information and after storing said control signal, said data information and said control signal is transmitted on the second signal line after the predetermined period of time is transmitted to the second signal line The interface circuit for sending to the first signal line;
An integrated circuit comprising:
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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JP4266250B2 true JP4266250B2 (en) | 2009-05-20 |
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Family Applications (1)
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JP15104399A Expired - Lifetime JP4266250B2 (en) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | Interface circuit |
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- 1999-05-31 JP JP15104399A patent/JP4266250B2/en not_active Expired - Lifetime
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