JP4724128B2 - 論理モジュール搭載用ボード - Google Patents

Description

本発明は、プログラム可能な複数の論理素子に検証対象の論理を展開し、大規模集積回路の論理の検証を行うハードウェアエミュレーション用の論理モジュールを搭載するための論理モジュール搭載用ボードに関するものである。

近年、サーバやネットワーク等の情報処理装置に適用する大規模集積回路（ＬＳＩ）の大規模化、多ピン化、小形化が進んでいる。このようなＬＳＩ等の論理素子を設計する際に、ＬＳＩの論理検証精度を向上させるために、従来のソフトウェアエミュレーション技術に加え、プログラム可能な論理素子であるＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を用いたハードウェアエミュレーションをＬＳＩの論理検証に適用する方式が用いられている。しかしながら、近年のＬＳＩの内部回路のゲート規模の増大に伴い、論理検証には多数のＦＰＧＡを必要とするようになった。

このゲート規模の増大に伴い複数のＦＰＧＡを組み合わせるためには、複数のＦＰＧＡを搭載した論理モジュールを複数用意し、この複数の論理モジュールに論理分割して、これらを論理モジュールの外部接続用のコネクタを介して多段接続してハードウェアエミュレーション装置を構築し、論理検証対象のシステムボードに接続する必要があった。

この種の検証用論理モジュールは、例えば特許文献１に記載されている。従来の手法では、複数存在する論理モジュールを論理モジュールの外部接続用コネクタを介し論理モジュールを多段に接続し論理モジュールの上段または下段に積み上げてゲート規模の増大に対処していた。
特開２００１−３１８１２４号公報

従来のように複数の論理モジュールを上下に積み上げて多段接続する方式の場合、ゲート規模の更なる増大に対処するためには論理モジュールを更に上下に積み上げる必要があり、装置全体が縦型となって設置上不安定となる。そこで、複数の論理モジュールを平面配置し論理モジュールの上下の積上げを止め、あるいは積上げ多段を軽減することが考えられる。しかしながら、複数の論理モジュールを平面配置すると、今度は平面配置した複数の論理モジュール間を相互に接続しなければならない。これらの論理モジュール間をコネクタで単純に接続した場合、各論理モジュールから出力される論理信号がぶつかり入出力に不都合が生ずるという問題がある。

従って本発明の目的は、各論理モジュールから出力される論理信号がぶつかり無く入出力され得る論理モジュール搭載用ボードを提供することにある。

上記目的は、第１の論理モジュールに接続可能なマスタコネクタ群と、複数の第２の論理モジュールにそれぞれ接続可能な複数のスレーブコネクタ群とを備え、前記マスタコネクタ群の各マスタコネクタと前記各スレーブコネクタ群の所定のスレーブコネクタとの間をそれぞれ同一ピン番号で接続し、前記各スレーブコネクタ群の前記所定のスレーブコネクタ以外の対応するスレーブコネクタ間を異なるピン番号で接続した論理モジュール搭載用ボードにより達成される。

ここで、前記異なるピン番号で接続されたスレーブコネクタは互いに前記各スレーブコネクタ群中の同じポジションのものとすることができる。また、前記複数の第２の論理モジュールに電力を供給可能な共通の電力供給源を設けることができる。さらに、前記複数の第２の論理モジュールにクロック信号を供給可能な共通のクロック供給源を設けることができる。

本発明によれば、各論理モジュールから出力される論理信号がぶつかり無く入出力され得る論理モジュール搭載用ボードを得ることができる。本発明では、ボードの両面に、論理モジュールを多段搭載可能であり、論理モジュール搭載用のスレーブコネクタ間の接続ピン番号を交差させて異なるピン番号で接続することにより、論理検証用ハードウェアエミュレーション装置におけるリピート論理構成の論理モジュールに対し論理信号のぶつかり無く入出力が可能となるクロスバー結線を実現することができる。また、その際搭載する各論理モジュールに等しく電源及びクロック信号を供給することができる。

図１は、本発明に係る論理モジュール搭載用ボードの一実施例を示す図である。図示のように、論理モジュール搭載ボード１００は、ボード１００の一方の面（下面）で論理モジュール３００に接続されるマスタコネクタ１５０、１５１、１５２、１５３を有するマスタコネクタ群、並びに、ボード１００の他方の面（上面）で論理モジュール２００に接続されるスレーブコネクタ１１０、１１１、１１２、１１３を有するスレーブコネクタ群、および図示しない論理モジュールにそれぞれ接続可能なスレーブコネクタ１２０、１２１、１２２、１２３を有するスレーブコネクタ群、スレーブコネクタ１３０、１３１、１３２、１３３を有するスレーブコネクタ群、スレーブコネクタ１４０、１４１、１４２、１４３を有するスレーブコネクタ群を備える。論理モジュール３００はシステムボード４００上に配置されている。論理モジュール２００はＦＰＧＡ２５０を搭載する。論理モジュール３００等の他の論理モジュールも同様にＦＰＧＡを搭載する。

図２は、マスタコネクタおよびスレーブコネクタの接続関係の一例を示す図である。図示のように、マスタコネクタ１５０はスレーブコネクタ１１０と接続され、マスタコネクタ１５１はスレーブコネクタ１２０と接続され、マスタコネクタ１５２はスレーブコネクタ１３０と接続され、マスタコネクタ１５３はスレーブコネクタ１４０と接続される。このマスタコネクタ１５０、１５１、１５２、１５３とスレーブコネクタ１１０、１２０、１３０、１４０との間は、後述するようにそれぞれ同一ピン番号で接続される。一方、スレーブコネクタ１１１はスレーブコネクタ１２１と接続され、スレーブコネクタ１１２はスレーブコネクタ１３２と接続され、スレーブコネクタ１１３はスレーブコネクタ１４３と接続され、スレーブコネクタ１２２はスレーブコネクタ１４２と接続され、スレーブコネクタ１２３はスレーブコネクタ１３３と接続され、およびスレーブコネクタ１３１はスレーブコネクタ１４１と接続される。つまりこの接続は各スレーブコネクタ群中の同じポジションのスレーブコネクタ同士で行われる。この各スレーブコネクタ間は、後述するように異なるピン番号で接続される。すなわち、これらのスレーブコネクタ間はピン番号を交差して接続する。

このように構成された論理モジュール搭載ボード１００により、システムボード４００から発生される論理信号は、外部接続方式論理モジュール３００を経由しマスタコネクタ１５０、１５１、１５２、１５３へ伝搬される。マスタコネクタ１５０へ伝搬された論理信号は、同じピン番号同士で接続されたスレーブコネクタ１１０へ伝搬され、スレーブコネクタ１１０、１１１、１１２、１１３に搭載された外部接続方式論理モジュール２００はマスタコネクタ１５０の論理信号をそのまま受け、協調動作が可能となる。この時、マスタコネクタ１５１、１５２、１５３は、論理検証用プログラムにて未使用扱いとし、外部接続方式論理モジュールの搭載されていないスレーブコネクタへの論理信号伝搬は行わない。外部接続方式論理モジュールの搭載されたスレーブコネクタ１１１、１１２、１１３においても前記同様、論理検証プログラムにて未使用扱いとする。また、これと同様に外部接続方式論理モジュール２００をスレーブコネクタ１２０、１２１、１２２、１２３、スレーブコネクタ１３０、１３１、１３２、１３３、およびスレーブコネクタ１４０、１４１、１４２、１４３にそれぞれ搭載した場合においても協調動作が可能となる。

図３は、論理モジュール搭載用ボードのスレーブコネクタ配置面の一例を示す図である。図示のように、論理モジュール搭載用ボード１００のスレーブコネクタ配置面には、スレーブコネクタ群１１５、１２５、１３５、１４５が配置されている。スレーブコネクタ群１１５はスレーブコネクタ１１０、１１１、１１２、１１３を有し、スレーブコネクタ群１２５はスレーブコネクタ１２０、１２１、１２２、１２３を有し、スレーブコネクタ群１３５はスレーブコネクタ１３０、１３１、１３２、１３３を有し、スレーブコネクタ群１４５はスレーブコネクタ１４０、１４１、１４２、１４３を有する。ここで、各スレーブコネクタとそれに対応するスレーブコネクタとの接続関係およびマスタコネクタとの接続関係は上記図２の説明で述べたとおりである。各スレーブコネクタ同士を接続する配線は図３中の点線で示す。各配線は本例ではボード１００内部に形成しているが、ボード上面または下面に形成することもできる。

図４は、論理モジュール搭載用ボードのマスタコネクタ配置面の一例を示す図である。図示のように、論理モジュール搭載用ボード１００のマスタコネクタ配置面には、マスタコネクタ群１５５が配置されている。マスタコネクタ群１５５はマスタコネクタ１５０、１５１、１５２、１５３を有する。マスタコネクタ１５０、１５１、１５２、１５３は、上述のとおりスレーブコネクタ１１０、１２０、１３０、１４０との間で、それぞれ同一ピン番号で接続される。

また、論理モジュール搭載用ボード１００のマスタコネクタ配置面には、搭載される複数の論理モジュールに電力を供給可能な共通の電力供給源が配置されている。図４において、この電力供給源としての外部給電コネクタ１６０より給電される電力は、電源回路１６１、１６２、１６３、１６４およびこれらにそれぞれ接続されたスレーブコネクタ群１１５、１２５、１３５、１４５を介して対応する論理モジュールに供給される。これにより、各論理モジュールへ等しく安定した電力を供給することが可能となる。

さらに、論理モジュール搭載用ボード１００のマスタコネクタ配置面には、搭載される複数の論理モジュールにクロック信号を供給可能な共通のクロック供給源が配置されている。図４において、このクロック供給源としてのクロック信号増幅装置１７０は、マスタコネクタ１５３より供給される１つのクロック信号を増幅する装置である。クロック信号増幅装置１７０の出力は各スレーブコネクタ１１０、１２０、１３０、１４０へそれぞれ同時刻に到達可能な構成である。これにより各スレーブコネクタ１１０、１２０、１３０、１４０は共通のクロック信号を持つことができ、リピート論理構成の多段の外部接続方式論理モジュールを搭載した場合でも同じクロック信号を同じ遅延時間で各外部接続方式論理モジュールへ供給する事が可能となる。

図５は、マスタコネクタとスレーブコネクタ間のピン番号接続例を示す図である。図示のように、マスタコネクタとスレーブコネクタはそれぞれ複数のピン番号１〜８０を有し、各ピン番号に対応してそれぞれ信号番号Ｓ１〜Ｓ８０が割り当てられている。マスタコネクタはスレーブコネクタとの間で、同じピン番号同士で接続される。すなわち、マスタコネクタのピン番号１、信号番号Ｓ１は、対応するスレーブコネクタのピン番号１、信号番号Ｓ１へ接続され、順次同様にして両者接続され、最後にマスタコネクタのピン番号８０、信号番号Ｓ８０が、スレーブコネクタのピン番号８０、信号番号Ｓ８０へ接続される。両者が同一ピン番号に接続されることにより、マスタコネクタ１５０、１５１、１５２、１５３とスレーブコネクタ１１０、１２０、１３０、１４０とが協調して動作することが可能となる。

図６は、スレーブコネクタ間のピン番号接続例を示す図である。本例では、各スレーブコネクタ群中の同じポジションにあるスレーブコネクタ（Ｉ）とスレーブコネクタ（ＩＩ）間を接続し、その際接続ピン番号を変えて接続する。図示のように、スレーブコネクタ（Ｉ）は複数のピン番号１〜８０を有し、各ピン番号に対応してそれぞれ信号番号Ｓ１〜Ｓ８０が割り当てられている。一方、スレーブコネクタ（ＩＩ）は複数のピン番号１〜８０を有し、ピン番号１〜４０に対応してそれぞれ信号番号Ｓ４１〜Ｓ８０が割り当てられ、またピン番号４１〜８０に対応してそれぞれ信号番号Ｓ１〜Ｓ４０が割り当てられている。これでスレーブコネクタ（Ｉ）とスレーブコネクタ（ＩＩ）間は、異なるピン番号で接続される。ここで、スレーブコネクタ（Ｉ）とスレーブコネクタ（ＩＩ）間とは、図２に示すように、スレーブコネクタ１１１と１２１間、スレーブコネクタ１１２と１３２間、スレーブコネクタ１１３と１４３間、スレーブコネクタ１２２と１４２間、スレーブコネクタ１２３と１３３間、およびスレーブコネクタ１３１と１４１間である。

これらのスレーブコネクタ間では、図６に示すように、スレーブコネクタ（Ｉ）のピン番号１、信号番号Ｓ１は、スレーブコネクタ（ＩＩ）のピン番号４１、信号番号Ｓ１へ接続される。スレーブコネクタ（Ｉ）のピン番号４０、信号番号Ｓ４０は、スレーブコネクタ（ＩＩ）のピン番号１、信号番号Ｓ４１へ接続される。以下同様にスレーブコネクタ（Ｉ），（ＩＩ）間の接続を交差して行い、最後はスレーブコネクタ（Ｉ）のピン番号８０、信号番号Ｓ８０は、スレーブコネクタ（ＩＩ）のピン番号４０、信号番号Ｓ８０へ接続される。すなわち、図２に示す「交差」の欄に○印のないマスタコネクタとスレーブコネクタ間の接続以外の全てのスレーブコネクタ間の接続はピン番号を交差して両者間を異なるピン番号で接続する。これにより論理信号のぶつかり無くスレーブコネクタの入出力を実現することができる。このようにしないと論理信号のぶつかりが起きスレーブコネクタの入出力を実現することができない。ここで、論理信号のぶつかりとは、例えば図６に示すスレーブコネクタ（Ｉ）ピン番号１、信号番号Ｓ１とスレーブコネクタ（ＩＩ）ピン番号１、信号番号Ｓ１とが重なり合うことをいう。スレーブコネクタ（Ｉ）（ＩＩ）の同じピン番号同士を接続して、同じ論理信号を与えると、各論理モジュールは同じ動きになってしまう。もし、各論理モジュールにそれぞれ異なる動きをさせたい場合、同じピン番号同士で接続すると、例えば同じピン番号１に対して、矛盾した論理信号（入出力方向が異なる、Ｈｉ／Ｌｏｗが異なる）を、同時に与えることが必要なケースが出る。これを避けるためにスレーブコネクタ間の接続はピン番号を交差して両者間を異なるピン番号で接続する。

図７は、本発明に係る論理モジュール搭載用ボードに論理モジュールを多段実装した例を示す図である。本例では、図示のように、複数の論理モジュールを論理モジュール搭載用ボード１００上に４箇所３段、下１段を実装し、さらにシステムボード４００を接続している。このシステムボード４００に外部接続方式論理モジュール３００を接続し、その上段に論理モジュール搭載用ボード１００を配置して、その上に多段接続の外部接続方式論理モジュール８００、９００、１０００及び１１００を搭載する。

この構成においてシステムボード４００から発生される論理信号は外部接続方式論理モジュール３００を経由し、マスタコネクタ１５０、１５１、１５２、１５３から論理モジュール搭載ボード１００へ伝搬される。論理モジュール搭載ボード１００へ伝搬された論理信号は、マスタコネクタ１５０、１５１、１５２、１５３と同じピン番号同士がそれぞれ接続されるスレーブコネクタ１１０、１２０、１３０、１４０へ伝搬される。スレーブコネクタ１１０、１２０、１３０、１４０へ伝搬された論理信号は多段に接続した外部接続方式論理モジュール８００、９００、１０００、１１００内へ伝わる。この時、多段の外部接続方式論理モジュール８００、９００、１０００、１１００内に伝わった論理信号は、スレーブコネクタ１１１と１２１、１１２と１３２、１１３と１４３、１２２と１４２、１２３と１３３、１３１と１４１を図６に示すピン番号配列に従い交差して伝搬される。これにより各スレーブコネクタの入出力信号がぶつかることなくクロスバー結線を実現することができる。

このように、多段の外部接続方式論理モジュール８００、９００、１０００、１１００に同一のリピート論理を搭載しても、多段の複数式外部接続方式論理モジュール間の論理信号が論理モジュール搭載用ボードを経由することによりぶつかることなく論理検証用ハードウェアエミュレーション装置を構築することができる。この時、多段の複数式外部接続方式論理モジュール８００、９００、１０００、１１００と各スレーブコネクタ１１０、１１１、１１２、１１３、１２０、１２１、１２２、１２３、１３０、１３１、１３２、１３３、１４０、１４１、１４２、１４３及び各マスタコネクタ１５０、１５１、１５２、１５３のピン番号管理は論理検証用プログラムが行う。

以上のようにして、ボードの両面にそれぞれマスタコネクタとスレーブコネクタを接続し、マスタコネクタとスレーブコネクタに搭載した論理モジュールが協調して動作するハードウェアエミュレーション装置を提供することができる。さらに２つ以上のマスタコネクタと２つ以上のスレーブコネクタにリピート論理構成の論理モジュールを複数搭載しても、信号のぶつかり無く入出力が可能となる論理検証用ハードウェアエミュレーション装置を提供することができる。

本発明は、プログラム可能な複数の論理素子に検証対象の論理を展開し、大規模集積回路の論理の検証を行うハードウェアエミュレーション用の論理モジュールを搭載するための論理モジュール搭載用ボードに関するものであり、産業上の利用可能性がある。

本発明に係る論理モジュール搭載用ボードの一実施例を示す図である。 マスタコネクタおよびスレーブコネクタの接続関係の一例を示す図である。 論理モジュール搭載用ボードのスレーブコネクタ配置面の一例を示す図である。 論理モジュール搭載用ボードのマスタコネクタ配置面の一例を示す図である。 マスタコネクタとスレーブコネクタ間のピン番号接続例を示す図である。 スレーブコネクタ間のピン番号接続例を示す図である。 本発明に係る論理モジュール搭載用ボードに論理モジュールを多段実装した例を示す図である。

符号の説明

１００・・・論理モジュール搭載用ボード
１１０、１１１、１１２、１１３、１２０、１２１、１２２、１２３、１３０、１３１、１３２、１３３、１４０、１４１、１４２、１４３・・・スレーブコネクタ
１１５、１２５、１３５、１４５・・・スレーブコネクタ群
１５０、１５１、１５２、１５３・・・マスタコネクタ
１５５・・・マスタコネクタ群
１６０・・・外部給電コネクタ
１６１、１６２、１６３、１６４・・・電源回路
１７０・・・クロック増幅器
２００、３００・・・外部接続方式論理モジュール
２５０・・・ＦＰＧＡ
４００・・・システムボード
８００、９００、１０００、１１００・・・多段外部接続方式論理モジュール

Claims (4)

1. 第１の論理モジュールに接続可能なマスタコネクタ群と、複数の第２の論理モジュールにそれぞれ接続可能な複数のスレーブコネクタ群とを備え、前記マスタコネクタ群の各マスタコネクタと前記各スレーブコネクタ群の所定のスレーブコネクタとの間をそれぞれ同一ピン番号で接続し、前記各スレーブコネクタ群の前記所定のスレーブコネクタ以外の対応するスレーブコネクタ間を異なるピン番号で接続したことを特徴とする論理モジュール搭載用ボード。
2. 前記異なるピン番号で接続されたスレーブコネクタが互いに前記各スレーブコネクタ群中の同じポジションのものであることを特徴とする請求項１に記載の論理モジュール搭載用ボード。
3. 前記複数の第２の論理モジュールに電力を供給可能な共通の電力供給源が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の論理モジュール搭載用ボード。
4. 前記複数の第２の論理モジュールにクロック信号を供給可能な共通のクロック供給源が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の論理モジュール搭載用ボード。

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