JP4914423B2 - Interconnect structure and logic circuit device - Google Patents

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本発明は、外部配線と複数の論理セルを含む論理セル群(例えば、粒度可変論理セル(Variable Grain Logic Cell:通常、VGLCと略記される))とを相互に接続するための相互接続構造、外部配線と当該論理セル群とを相互に接続するための相互接続部を有する論理回路装置、ならびに、複数の論理回路装置をクラスタ化して相互に接続することによってクラスタ構造が形成される論理回路装置に関する。   The present invention provides an interconnect structure for interconnecting external wiring and a logic cell group including a plurality of logic cells (for example, a variable grain logic cell (usually abbreviated as VGLC)), A logic circuit device having an interconnection for interconnecting external wiring and the logic cell group, and a logic circuit device in which a cluster structure is formed by clustering and connecting a plurality of logic circuit devices About.

さらに詳しくいえば、本発明は、複数の論理セルにより論理のファンクションを表現する際の柔軟性を大幅に低下させることなく、論理セル群の配線リソースのオーバヘッドを低減させて論理回路の面積、消費電力、およびメモリ量等の節減を実現するための一手法について言及する。   More specifically, the present invention reduces the logic resource area and power consumption by reducing the wiring resource overhead of a group of logic cells without significantly reducing the flexibility in expressing a logic function with a plurality of logic cells. A method for realizing power and memory savings will be described.

近年、プログラマブル論理回路装置は、内部回路を電気的にプログラムすることでユーザの様々な要求に応じた論理回路を実現することができるデバイスとして注目されている。このプログラマブル論理回路装置は、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、DRP(Dynamically Reconfigurable Processor)、或いは、DAP/DNA(Digital Application Processor/Distributed Network Architecture)として知られており、ハードウェアの試作に対する利用を越えて、それ自体で様々な機能を有する大規模な回路を構成するためにも使用されている。   In recent years, programmable logic circuit devices have attracted attention as devices that can implement logic circuits that meet various user requirements by electrically programming internal circuits. This programmable logic circuit device is known as PLD (Programmable Logic Device), FPGA (Field Programmable Gate Array), DRP (Dynamically Reconfigurable Processor), or DAP / DNA (Digital Application Processor / Distributed Network Architecture). It is also used to construct a large-scale circuit having various functions by itself, beyond the use for trial manufacture of wear.

そして、プログラマブル論理回路装置は、一般に、リコンフィギャラブルロジックデバイス(Reconfigurable Logic Device:、通常、RLDと略記される)と呼ばれる。   And the programmable logic circuit device is generally called a reconfigurable logic device (Reconfigurable Logic Device: usually abbreviated as RLD).

RLD(リコンフィギャラブルロジックデバイス)は、回路構成を書き換えることができるという特徴を有しており、この特徴を活かし、幅広い分野の産業機器、電子デバイス等で使用されてきた。従来のプログラマブル論理回路装置を構成するRLDは、細粒度(Fine-grain)方式および粗粒度(Coarse-grain)方式の2種類に大別される。細粒度方式はビット単位の入力に対して非常に高い柔軟性をもち、ランダムロジックを効率良く実装可能である。また一方で、粗粒度方式はバイト単位の演算を高速に実行するのに適している。しかしながら、通常、RLDは粒度方式が固定されており、実装に適するアプリケーションが制限されるという不都合が生ずる。このような不都合な事態を解消するために、従来のFPGA等のプログラマブル論理回路装置に代わる、新たなリコンフィギャラブルロジックとしてVGLC(粒度可変論理セル)が提案されている。VGLCでは、アプリケーションに合わせた粒度で実装するため、性能向上が期待できる。   RLD (Reconfigurable Logic Device) has a feature that the circuit configuration can be rewritten, and has been used in a wide range of industrial equipment, electronic devices and the like by utilizing this feature. RLDs constituting a conventional programmable logic circuit device are roughly classified into two types, that is, a fine-grain method and a coarse-grain method. The fine-grained method has very high flexibility for input in bit units, and can implement random logic efficiently. On the other hand, the coarse-grain method is suitable for executing byte-unit operations at high speed. However, the granularity method of RLD is usually fixed, and there is a disadvantage that applications suitable for implementation are limited. In order to eliminate such an inconvenient situation, VGLC (granularity variable logic cell) has been proposed as a new reconfigurable logic that replaces a programmable logic circuit device such as a conventional FPGA. Since VGLC is implemented with a granularity that matches the application, performance improvement can be expected.

しかしながら、VGLCは、論理セルの論理のファンクション表現の柔軟性に起因して論理セル群の入力線および出力線の数が増大し、配線リソースのオーバヘッドという問題が生じてくる。特に、最近は、製造プロセスの微細化により配線遅延の影響が増大しており、この配線遅延の影響を無視することができない。このため、論理セルの論理のファンクション表現の柔軟性を保ちつつ、論理セル群の配線リソースのオーバヘッドを低減させて論理回路の面積、消費電力、およびメモリ量等を節減することが要求される。   However, in the VGLC, the number of input lines and output lines of the logic cell group increases due to the flexibility of the logic function expression of the logic cell, resulting in a problem of wiring resource overhead. In particular, recently, the influence of wiring delay has increased due to miniaturization of the manufacturing process, and the influence of this wiring delay cannot be ignored. For this reason, it is required to reduce logic circuit area, power consumption, memory amount and the like by reducing the overhead of the wiring resources of the logic cell group while maintaining the flexibility of the logic function expression of the logic cell.

ここで、前述のような従来のプログラマブル論理回路装置に関連した下記の特許文献1〜特許文献5を先行技術文献として呈示する。   Here, the following Patent Documents 1 to 5 related to the conventional programmable logic circuit device as described above are presented as prior art documents.

特許文献1では、論理セルブロックにおいて隣接論理素子への直接接続または間接接続を有するフィールドプログラマブルゲートアレーのタイル型構造が開示されている。しかしながら、この構造では、論理セルブロックが細粒度方式に固定されている。   Patent Document 1 discloses a tile-type structure of a field programmable gate array having a direct connection or an indirect connection to an adjacent logic element in a logic cell block. However, in this structure, the logic cell block is fixed to the fine granularity method.

特許文献2では、複数のLUT(Look-up Table)を1つの論理セルブロックとしてクラスタ化し、クロスバーやマルチプレクサで構成される相互接続ブロックを論理セルブロックの内部に有するプログラマブルロジック集積回路デバイスの相互接続構造が開示されている。これによって、複数のLUTで入力共有が可能となり、論理セルブロックの入力線の数がある程度削減される。しかしながら、この構造では、論理セルにおける高い柔軟性を保持したままでは配線リソースのオーバヘッドが大きくなる。   In Patent Document 2, a plurality of LUTs (Look-up Tables) are clustered as one logic cell block, and a programmable logic integrated circuit device having an interconnection block composed of a crossbar and a multiplexer inside the logic cell block. A connection structure is disclosed. This allows input sharing among a plurality of LUTs, and the number of input lines of the logic cell block is reduced to some extent. However, with this structure, the overhead of wiring resources becomes large while maintaining high flexibility in the logic cell.

特許文献3では、マクロセルを用いたアンチフューズ型FPGAを有するFPGAのアーキテクチャが開示されている。しかしながら、このアーキテクチャでは、クロスバー内の全ての交点にスイッチを配置しているので、スイッチ数が増大する。   Patent Document 3 discloses an FPGA architecture having an antifuse type FPGA using a macro cell. However, in this architecture, since the switches are arranged at all the intersections in the crossbar, the number of switches increases.

特許文献4では、リコンフィギャラブルロジックデバイス(RLD)内で信号の設定を変化させることにより、異なる回路を構成するようにしたリコンフィギャラブルロジックが開示されている。しかしながら、このリコンフィギャラブルロジックでは、外部配線と論理セル群とを相互に接続するための相互接続構造に関する問題点に対して、何の対策も講じていない。   Patent Document 4 discloses reconfigurable logic in which different circuits are configured by changing signal settings in a reconfigurable logic device (RLD). However, in this reconfigurable logic, no countermeasure is taken against the problem related to the interconnection structure for connecting the external wiring and the logic cell group to each other.

特許文献5では、プログラマブル論理素子を階層的構造にし、各階層での相互接続構造を形成するようにしたプログラマブル論理素子が開示されている。このプログラマブル論理素子では、各階層での相互接続構造のスイッチ配置を疑似ランダム方式で行っている。   Patent Document 5 discloses a programmable logic element in which programmable logic elements have a hierarchical structure and an interconnection structure in each hierarchy is formed. In this programmable logic element, the switch arrangement of the interconnect structure in each layer is performed by a pseudo-random method.

したがって、特許文献1〜特許文献4のいずれにおいても、前述のような従来のプログラマブル論理回路装置と同様の問題が発生する。また、特許文献5においては、本発明とスイッチ配置の方式が異なっている。   Therefore, in any of Patent Documents 1 to 4, problems similar to those of the conventional programmable logic circuit device described above occur. In Patent Document 5, the switch arrangement method is different from that of the present invention.

特表平8−509344号公報JP-T 8-509344 特開2006−246534号公報JP 2006-246534 A 特表2004−517543号公報Special table 2004-517543 gazette 特開2007−166579号公報JP 2007-166579 A 特開平10−92943号公報JP-A-10-92943

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、複数の論理セルにより論理のファンクションを表現する際の柔軟性を大幅に低下させることなく、論理セル群の配線リソースへのオーバヘッドを低減させて論理回路の面積、消費電力、およびメモリ量等の節減を図ることが可能な相互接続構造および論理回路装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and reduces the overhead to the wiring resources of the logic cell group without significantly reducing the flexibility in expressing the logic function by a plurality of logic cells. An object of the present invention is to provide an interconnection structure and a logic circuit device capable of reducing the area of the logic circuit, power consumption, memory amount, and the like.

上記問題点を解決するために、本発明の態様に係る相互接続構造は、外部配線と複数の論理セルを含む論理セル群の入力線とを相互に接続するための相互接続部を有し、この相互接続部は、上記外部配線と上記論理セル群の入力線との相互接続関係を規定する接続規定手段と、上記論理セル群の出力線の一部を上記相互接続部の入力線にフィードバックするためのフィードバック部と、を有しており、上記フィードバック部によって、フィードバック信号を外部から取り入れる必要がなく、上記相互接続部の入力線の数が削減されるように構成され、上記複数の論理セルの中で対象となる論理のファンクションを考慮して、ファンクション表現に関する柔軟性を保ちつつ、上記接続規定手段により規定される組み合わせ数が上記相互接続部の入出力の全ての組み合わせ数より少ない構成が実現されるように構成される。 In order to solve the above problems, an interconnect structure in accordance with aspects of the present invention has a cross-connection for connecting the input line of the logic cell group including the external wiring and a plurality of logic cells each other the interconnect part is the external wiring and the connection defining means for defining the interconnection relationship between the input line of the logic cell group, the input lines of the interconnect part of the logic cell group output lines A feedback unit for feeding back to the interconnection unit, and the feedback unit is configured to reduce the number of input lines of the interconnect unit without the need to incorporate a feedback signal from the outside, The number of combinations specified by the connection specifying means is determined in consideration of the target logic function in the logic cell while maintaining flexibility regarding function expression. Configured smaller configuration than all of the number of combinations of input and output can be realized.

好ましくは、本発明の態様に係る相互接続構造において、上記相互接続部の入力線の数および出力線の数は、任意に設定される。   Preferably, in the interconnect structure according to an aspect of the present invention, the number of input lines and the number of output lines of the interconnect portion are arbitrarily set.

さらに、好ましくは、本発明の態様に係る相互接続構造において、上記論理セル群は、再構成論理セル(例えば、上記論理セルによる演算の粒度が可変に設定される粒度可変論理セル)により構成される。   Further preferably, in the interconnect structure according to an aspect of the present invention, the logic cell group is configured by a reconfigurable logic cell (for example, a variable-granularity logic cell in which the granularity of operation by the logic cell is variably set). The

さらに、好ましくは、本発明の態様に係る相互接続構造において、上記相互接続部の特定の入力線を所定のレベルにクランプすることによって、上記相互接続部の入力線の数を削減することが可能である。   Further preferably, in the interconnect structure according to an aspect of the present invention, it is possible to reduce the number of input lines of the interconnect portion by clamping a specific input line of the interconnect portion to a predetermined level. It is.

さらに、好ましくは、本発明の態様に係る相互接続構造において、上記複数の論理セルの論理のファンクションの中で特定のファンクションを選択することによって、上記接続規定手段により規定される組み合わせ数を削減することが可能である。   Further preferably, in the interconnection structure according to an aspect of the present invention, the number of combinations defined by the connection defining means is reduced by selecting a specific function from among the logic functions of the plurality of logic cells. It is possible.

さらに、好ましくは、本発明の態様に係る相互接続構造において、上記複数の論理セルの論理関数を、異なる入力信号の順列を取る論理関数の集団に属する特定の論理関数に集約することによって、上記接続規定手段により規定される組み合わせ数を削減することが可能である。   Further preferably, in the interconnection structure according to an aspect of the present invention, the logic functions of the plurality of logic cells are aggregated into specific logic functions belonging to a group of logic functions that take permutations of different input signals. It is possible to reduce the number of combinations defined by the connection defining means.

さらに、好ましくは、本発明の態様に係る相互接続構造において、デコーダ回路により上記複数のスイッチのオン・オフ動作を制御することによって、上記相互接続部のコンフィギュレーションメモリのメモリ数を削減することが可能である。   Furthermore, preferably, in the interconnect structure according to an aspect of the present invention, the number of configuration memories in the interconnect portion can be reduced by controlling the on / off operation of the plurality of switches by a decoder circuit. Is possible.

さらに、好ましくは、本発明の態様に係る相互接続構造において、上記相互接続部または上記論理セル群の後段に遅延回路を設けるようにしている。   Further preferably, in the interconnect structure according to an aspect of the present invention, a delay circuit is provided in the subsequent stage of the interconnect portion or the logic cell group.

さらに、好ましくは、本発明の態様に係る相互接続構造において、上記遅延回路は、固定遅延素子または可変遅延素子により構成される。   Still preferably, in an interconnection structure according to an aspect of the present invention, the delay circuit is configured by a fixed delay element or a variable delay element.

また一方で、本発明の第1の態様に係る論理回路装置は、複数の論理セルを含む論理セル群と、外部配線と上記論理セル群の入力線とを相互に接続するための相互接続部とを有し、この相互接続部は、上記外部配線と上記論理セル群の入力線との相互接続関係を規定する接続規定手段と、上記論理セル群の出力線の一部を上記相互接続部の入力線にフィードバックするためのフィードバック部と、を有しており、上記フィードバック部によって、フィードバック信号を外部から取り入れる必要がなく、上記相互接続部の入力線の数が削減されるように構成され、上記複数の論理セルの中で対象となる論理のファンクションを考慮して、ファンクション表現に関する柔軟性を保ちつつ、上記接続規定手段により規定される組み合わせ数が上記相互接続部の入出力の全ての組み合わせ数より少ない構成が実現されるように構成される。 On the other hand, the logic circuit device according to the first aspect of the present invention includes a logic cell group including a plurality of logic cells, and an interconnection unit for mutually connecting an external wiring and an input line of the logic cell group. has the door, the interconnect section, said external wiring and the connection defining means for defining the interconnection relationship between the input line of the logic cell group, the interconnecting portion of the logic cell group output lines A feedback unit for feeding back to the input line of the unit, and the feedback unit is configured to reduce the number of input lines of the interconnection unit without the need for receiving a feedback signal from the outside. The number of combinations defined by the connection defining means is determined in consideration of the function of the target logic among the plurality of logic cells while maintaining flexibility regarding function expression. Configured smaller configuration than all of the number of combinations of input and output connection unit is realized.

好ましくは、本発明の第1の態様に係る論理回路装置において、上記相互接続部の入力線の数および出力線の数は、任意に設定される。   Preferably, in the logic circuit device according to the first aspect of the present invention, the number of input lines and the number of output lines of the interconnection section are arbitrarily set.

さらに、好ましくは、本発明の第1の態様に係る論理回路装置において、上記論理セル群は、再構成論理セル(例えば、上記論理セルによる演算の粒度が可変に設定される粒度可変論理セル)により構成される。   Further preferably, in the logic circuit device according to the first aspect of the present invention, the logic cell group includes a reconfigurable logic cell (for example, a granularity variable logic cell in which a granularity of operation by the logic cell is variably set). Consists of.

さらに、好ましくは、本発明の第1の態様に係る論理回路装置において、上記相互接続部の特定の入力線を所定のレベルにクランプすることによって、上記相互接続部の入力線の数を削減することが可能である。   Further preferably, in the logic circuit device according to the first aspect of the present invention, the number of input lines of the interconnecting section is reduced by clamping a specific input line of the interconnecting section to a predetermined level. It is possible.

さらに、好ましくは、本発明の第1の態様に係る論理回路装置において、上記複数の論理セルの論理のファンクションの中で特定のファンクションを選択することによって、上記接続規定手段により規定される組み合わせ数を削減することが可能である。   Further preferably, in the logic circuit device according to the first aspect of the present invention, the number of combinations defined by the connection defining means by selecting a specific function among the logic functions of the plurality of logic cells. Can be reduced.

さらに、好ましくは、本発明の第1の態様に係る論理回路装置において、上記複数の論理セルの論理関数を、異なる入力信号の順列を取る論理関数の集団に属する特定の論理関数に集約することによって、上記接続規定手段により規定される組み合わせ数を削減することが可能である。   Further preferably, in the logic circuit device according to the first aspect of the present invention, the logic functions of the plurality of logic cells are aggregated into specific logic functions belonging to a group of logic functions taking different permutations of input signals. Thus, it is possible to reduce the number of combinations defined by the connection defining means.

さらに、好ましくは、本発明の第1の態様に係る論理回路装置において、デコーダ回路により上記複数のスイッチのオン・オフ動作を制御することによって、上記相互接続部のコンフィギュレーションメモリのメモリ数を削減することが可能である。   Further preferably, in the logic circuit device according to the first aspect of the present invention, the number of configuration memories in the interconnect portion is reduced by controlling the on / off operation of the plurality of switches by a decoder circuit. Is possible.

さらに、好ましくは、本発明の第1の態様に係る論理回路装置において、上記相互接続部または上記論理セル群の後段に遅延回路を設けるようにしている。   Further preferably, in the logic circuit device according to the first aspect of the present invention, a delay circuit is provided in the subsequent stage of the interconnector or the logic cell group.

さらに、好ましくは、本発明の第1の態様に係る論理回路装置において、上記遅延回路は、固定遅延素子または可変遅延素子により構成される。   Further preferably, in the logic circuit device according to the first aspect of the present invention, the delay circuit is configured by a fixed delay element or a variable delay element.

また一方で、本発明の第2の態様に係る論理回路装置は、複数の論理セルを含む論理セル群と、外部配線と上記論理セル群の入力線とを相互に接続するための相互接続部を有する論理回路装置を1つのクラスタとし、複数のクラスタを相互に接続することによってクラスタ構造が形成され、各々の上記クラスタ内の上記相互接続部は、上記外部配線と上記論理セル群の入力線との相互接続関係を規定する接続規定手段と、各々の上記クラスタ内の上記論理セル群の出力線の一部を上記相互接続部の入力線にフィードバックするためのフィードバック部と、を有しており、上記フィードバック部によって、フィードバック信号を外部から取り入れる必要がなく、上記相互接続部の入力線の数が削減されるように構成され、各々の上記クラスタ内における上記論理セル群の上記複数の論理セルの中で対象となる論理のファンクションを考慮して、ファンクション表現に関する柔軟性を保ちつつ、上記相互接続部の入出力の全ての組み合わせ数より少ない構成が実現されるように構成される。 On the other hand, the logic circuit device according to the second aspect of the present invention provides a logic cell group including a plurality of logic cells, an interconnect for connecting an external wiring and an input line of the logic cell group to each other. And a plurality of clusters are connected to each other to form a cluster structure. The interconnections in each of the clusters are connected to the external wiring and the input lines of the logic cell group. A connection defining means for defining an interconnection relationship with each other, and a feedback section for feeding back a part of the output line of the logic cell group in each of the clusters to the input line of the interconnect section. cage, by the feedback unit, there is no need to incorporate a feedback signal from the outside, it is configured so that the number of input lines of the interconnect is reduced, in each of the clusters Taking into account the logical function to be in a definitive said logic cell group of the plurality of logic cells, One One maintaining flexibility in function expressions, less than all of the number of combinations of the upper Symbol interconnect input and output configured such configuration is achieved.

好ましくは、本発明の第2の態様に係る論理回路装置において、各々の上記クラスタ内の上記相互接続部の入力線の数および出力線の数は、任意に設定される。   Preferably, in the logic circuit device according to the second aspect of the present invention, the number of input lines and the number of output lines of the interconnection section in each of the clusters are arbitrarily set.

さらに、好ましくは、本発明の第2の態様に係る論理回路装置において、各々の上記クラスタ内の上記論理セル群は、再構成論理セル(例えば、上記論理セルによる演算の粒度が可変に設定される粒度可変論理セル)により構成される。   Further preferably, in the logic circuit device according to the second aspect of the present invention, the logic cell group in each of the clusters has a reconfigurable logic cell (for example, the granularity of operation by the logic cell is variably set). Variable grain logic cell).

さらに、好ましくは、本発明の第2の態様に係る論理回路装置において、各々の上記クラスタ内の上記相互接続部の特定の入力線を所定のレベルにクランプすることによって、上記相互接続部の入力線の数を削減することが可能である。   Further preferably, in the logic circuit device according to the second aspect of the present invention, the input of the interconnect unit is clamped to a predetermined level at a specific input line of the interconnect unit in each of the clusters. It is possible to reduce the number of lines.

さらに、好ましくは、本発明の第2の態様に係る論理回路装置において、各々の上記クラスタ内における上記論理セル群の上記複数の論理セルの論理のファンクションの中で特定のファンクションを選択することによって、上記接続規定手段により規定される組み合わせ数を削減することが可能である。   Further preferably, in the logic circuit device according to the second aspect of the present invention, by selecting a specific function from among the logic functions of the plurality of logic cells in the logic cell group in each of the clusters. The number of combinations defined by the connection defining means can be reduced.

さらに、好ましくは、本発明の第2の態様に係る論理回路装置において、各々の上記クラスタ内における上記複数の論理セルの論理関数を、異なる入力信号の順列を取る論理関数の集団に属する特定の論理関数に集約することによって、上記接続規定手段により規定される組み合わせ数を削減することが可能である。   Furthermore, preferably, in the logic circuit device according to the second aspect of the present invention, the logic functions of the plurality of logic cells in each of the clusters are specified as belonging to a group of logic functions taking a permutation of different input signals. By combining the logical functions, it is possible to reduce the number of combinations defined by the connection defining means.

さらに、好ましくは、本発明の第2の態様に係る論理回路装置において、各々の上記クラスタ内に設けられたデコーダ回路により上記複数のスイッチのオン・オフ動作を制御することによって、上記相互接続部のコンフィギュレーションメモリのメモリ数を削減することが可能である。   Further preferably, in the logic circuit device according to the second aspect of the present invention, the interconnection unit is controlled by controlling on / off operations of the plurality of switches by a decoder circuit provided in each of the clusters. It is possible to reduce the number of configuration memories.

さらに、好ましくは、本発明の第2の態様に係る論理回路装置において、各々の上記クラスタ内の上記相互接続部または上記論理セル群の後段に遅延回路を設けるようにしている。   Further preferably, in the logic circuit device according to the second aspect of the present invention, a delay circuit is provided in the subsequent stage of the interconnect section or the logic cell group in each of the clusters.

要約すれば、本発明では、複数の論理セルにより論理のファンクションを表現する際の柔軟性を保ちつつ、外部配線からの入力線の数を削減することができるようになり、論理回路装置の配線の総トラック数の節減が図れる。   In summary, according to the present invention, it is possible to reduce the number of input lines from the external wiring while maintaining flexibility in expressing a logic function by a plurality of logic cells. The total number of tracks can be saved.

さらに、本発明では、論理セル群の出力側の信号の一部を入力側にフィードバックするためのフィードバック部によって、フィードバック信号を外部から取り入れる必要がなく、外部配線からの入力線の数が削減される。さらに、フィードバック部のローカル配線を用いた信号伝播により、信号の伝播速度が増加して論理セル群を通過する信号の高速化が図れる。   Furthermore, in the present invention, the feedback unit for feeding back a part of the signal on the output side of the logic cell group to the input side eliminates the need to incorporate a feedback signal from the outside, thereby reducing the number of input lines from the external wiring. The Furthermore, the signal propagation using the local wiring of the feedback unit increases the signal propagation speed, thereby increasing the speed of the signal passing through the logic cell group.

さらに、本発明では、相互接続部の入力線の数が相互接続部の出力線の数より少ない構成、または、複数のスイッチ等の接続規定手段により規定される組み合わせ数が相互接続部の入出力の全ての組み合わせ数より少ない構成が実現されるので、複数の論理セルにより論理のファンクションを表現する際の柔軟性を保ちつつ、論理回路の面積、消費電力、およびメモリ量等の節減を図ることが可能になる。   Further, according to the present invention, the number of input lines of the interconnection unit is less than the number of output lines of the interconnection unit, or the number of combinations defined by connection defining means such as a plurality of switches is the input / output of the interconnection unit. Since a configuration smaller than the number of all combinations of the above is realized, the logic circuit area, power consumption, memory amount, etc. can be saved while maintaining the flexibility of expressing the logic function with multiple logic cells. Is possible.

以下、本発明の実施例の構成および動作等を添付図面(図1〜図26)に従って詳述する。   The configuration and operation of the embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings (FIGS. 1 to 26).

図1は、本発明に係る相互接続構造の一実施例を示すブロック図である。図1の相互接続構造の一実施例は、複数の論理セルを有する論理セル群2と、外部配線EDと論理セル群2の入力線とを相互に接続するためのリコンフィギャラブルスイッチ群(本発明の相互接続部に対応する)1と、このリコンフィギャラブルスイッチ群1の経路設定を行うコンフィギレーションメモリ4とを備えている。さらに、図1の実施例は、外部配線EDを通る信号を論理セル群2に伝播するコネクションブロック(以後、CBと略記する)5−1と、論理セル群2から出力される信号を外部に伝播する他のCB5−2とを備えている。また一方で、図1の実施例では、論理セル群2から出力される信号をリコンフィギャラブルスイッチ群1の入力側にフィードバックするためのフィードバック線を有するフィードバック部3が設けられている。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an interconnection structure according to the present invention. One embodiment of the interconnection structure of FIG. 1 is a reconfigurable switch group (this book) for mutually connecting a logic cell group 2 having a plurality of logic cells, an external wiring ED and an input line of the logic cell group 2. 1 corresponding to the interconnection section of the invention, and a configuration memory 4 for setting the route of the reconfigurable switch group 1. Further, in the embodiment of FIG. 1, a connection block (hereinafter abbreviated as CB) 5-1 that propagates a signal passing through the external wiring ED to the logic cell group 2, and a signal output from the logic cell group 2 to the outside Other CB5-2 which propagates are provided. On the other hand, in the embodiment of FIG. 1, a feedback unit 3 having a feedback line for feeding back a signal output from the logic cell group 2 to the input side of the reconfigurable switch group 1 is provided.

ここで、リコンフィギャラブルスイッチ群1は、外部配線EDと論理セル群2の入力線との相互接続関係を規定する接続規定手段として機能する。より具体的には、リコンフィギャラブルスイッチ群1は、CB5−1の出力線と論理セル群2の入力線との交点に配置される複数のスイッチを有する。リコンフィギャラブルスイッチ群1の入力配線(ここでは、論理セル群2の入力線と混同しないようにするために、「リコンフィギャラブルスイッチ群1の入力配線」と称する)の本数はl、出力配線(同様に、論理セル群2の出力線と混同しないようにするために、「リコンフィギャラブルスイッチ群1の出力配線」と称する)の本数はmとし、lとmとの組み合わせは任意である。通常、l<mの関係になっている(例えば、l=10、m=21)。また一方で、論理セル群2の出力線の本数はnとする。   Here, the reconfigurable switch group 1 functions as a connection defining means for defining an interconnection relationship between the external wiring ED and the input lines of the logic cell group 2. More specifically, the reconfigurable switch group 1 has a plurality of switches arranged at the intersections of the output line of the CB5-1 and the input line of the logic cell group 2. The number of input wirings of the reconfigurable switch group 1 (herein referred to as “input wirings of the reconfigurable switch group 1” so as not to be confused with the input lines of the logic cell group 2) is l, and the output wiring Similarly, in order not to be confused with the output line of the logic cell group 2, the number of "output wiring of the reconfigurable switch group 1" is m, and the combination of l and m is arbitrary. . Normally, the relationship is l <m (for example, l = 10, m = 21). On the other hand, the number of output lines of the logic cell group 2 is n.

図2は、図1の相互接続構造の具体例を示すブロック図である。なお、これ以降、前述した構成要素と同様のものについては、同一の参照番号を付して表すこととする。   FIG. 2 is a block diagram showing a specific example of the interconnection structure of FIG. Hereinafter, the same components as those described above are denoted by the same reference numerals.

図2の具体例では、図1のリコンフィギャラブルスイッチ群1として、ローカルコネクションブロック(以後、LCBと略記する)10が設けられている。さらに、図2の具体例では、論理セル群2として、粒度可変論理セル(以後、VGLCと略記する)20が設けられている。また一方で、図2の具体例では、図1のフィードバック部3として、VGLC20の出力線(LCB10の出力側の出力配線OUT)から出力される信号をLCB10の入力側の入力配線INDにフィードバックするためのフィードバック線を有するローカルフィードバック30が設けられている。   In the specific example of FIG. 2, a local connection block (hereinafter abbreviated as LCB) 10 is provided as the reconfigurable switch group 1 of FIG. Further, in the specific example of FIG. 2, a variable granularity logic cell (hereinafter abbreviated as VGLC) 20 is provided as the logic cell group 2. On the other hand, in the specific example of FIG. 2, as the feedback unit 3 of FIG. 1, a signal output from the output line of the VGLC 20 (output wiring OUT on the output side of the LCB 10) is fed back to the input wiring IND on the input side of the LCB 10. A local feedback 30 having a feedback line is provided.

LCB10は、図2のように、VGLC20と外部配線EDとの間に実装され、VGLC20の入力ピン数(例えば、21本)より少ない数の入力信号を外部から取り込み、VGLC20に伝播する役割を有する。これによって、配線のトラック数が削減され、デバイス(論理回路装置)の小型化が可能となる。さらに、前述のように、VGLC20の出力側からLCB10の入力側までのローカルフィードバック30が設けられている。これによって、VGLC20から出力される信号のフィードバック時には外部配線を通る必要がないため、伝播遅延が改善され、デバイスの速度向上が見込める。   As shown in FIG. 2, the LCB 10 is mounted between the VGLC 20 and the external wiring ED, and has a role of capturing an input signal having a number smaller than the number of input pins (for example, 21) of the VGLC 20 from outside and propagating it to the VGLC 20. . As a result, the number of tracks of wiring is reduced, and the device (logic circuit device) can be downsized. Further, as described above, the local feedback 30 from the output side of the VGLC 20 to the input side of the LCB 10 is provided. As a result, it is not necessary to pass through the external wiring when the signal output from the VGLC 20 is fed back, so that the propagation delay can be improved and the speed of the device can be improved.

図3は、図2の具体例の全体的な構成を示すブロック図である。図3の(a)では、1個のタイル7が図示され、図3の(b)では、複数のタイル7Aが図示されている。   FIG. 3 is a block diagram showing the overall configuration of the specific example of FIG. In FIG. 3A, one tile 7 is illustrated, and in FIG. 3B, a plurality of tiles 7A are illustrated.

図3の(a)では、前述の図2のLCB10、VGLC20およびCB5−1、5−2以外に、信号の伝播の経路設定を行うスイッチブロック(SB)6−1〜6−4が追加されている。スイッチブロック6−1〜6−4の構成要素を含む論理回路装置は、1個のタイル7として定義される。複数のタイルをアレイ状に配置した構造を有する論理回路装置は、複数のタイル7Aとして定義される。   In FIG. 3A, switch blocks (SB) 6-1 to 6-4 for setting a signal propagation path are added in addition to the LCB 10, VGLC 20, and CB 5-1, 5-2 of FIG. ing. A logic circuit device including the components of the switch blocks 6-1 to 6-4 is defined as one tile 7. A logic circuit device having a structure in which a plurality of tiles are arranged in an array is defined as a plurality of tiles 7A.

図4は、LCBの内部構成を示すブロック図である。 図4に示すように、LCB10は、複数のスイッチを有するスイッチ部11と、このスイッチ部11内の複数のスイッチを制御する制御部とを備えている。ただし、これ以降は簡単化のため、スイッチ部11にのみ焦点を当てる。また一方で、これ以降の図面では、VGLCの外部への出力線は省略する。   FIG. 4 is a block diagram showing the internal configuration of the LCB. As shown in FIG. 4, the LCB 10 includes a switch unit 11 having a plurality of switches and a control unit that controls the plurality of switches in the switch unit 11. However, for the sake of simplicity, only the switch unit 11 will be focused thereafter. On the other hand, in the subsequent drawings, output lines to the outside of the VGLC are omitted.

ここで、図5〜図8を参照しながら、本発明に適用されるLCBのネットワーク構造に関する4つの例を説明する。   Here, four examples of the LCB network structure applied to the present invention will be described with reference to FIGS.

図5は、クロスバーを用いた場合のLCBの実装構造の例を示す回路ブロック図である。図5に示すLCB10aは、入力配線IND(例えば、12入力)と出力配線OUDとの各接点にnMOSスイッチ素子等のスイッチ15aを用いたクロスバー11aにより構成される。LCB10aの入力配線INDは、グローバル配線GDからなる外部配線、VGLC20aのフィードバック線、および電源線VDDとアース線GNDである。外部配線との接続は、フルクロスバー51aで構成されたCB50aを用いて行われる。VGLC20aのフィードバック線として、VGLC20aの出力側からLCB10aの入力側までのローカルフィードバック30aが設けられている。LCB10aでは、VGLC20aの各入力ピンごとに、入力される信号を1つだけ選択する。通常、例えば4個のスイッチ制御を行うデコーダ回路を用いて、特定のスイッチのみがオン(ON)状態になるような制御を行う。これによって、個々のスイッチを個々のメモリ(例えば、SRAM(Static Random Access Memory))で制御する場合と比較して、例えばコンフィグレーションメモリ4(図1参照)のメモリ数を削減することが可能になる。   FIG. 5 is a circuit block diagram showing an example of an LCB mounting structure when a crossbar is used. The LCB 10a shown in FIG. 5 includes a crossbar 11a using a switch 15a such as an nMOS switch element at each contact point between an input wiring IND (for example, 12 inputs) and an output wiring OUD. The input wiring IND of the LCB 10a is an external wiring composed of the global wiring GD, a feedback line of the VGLC 20a, a power supply line VDD, and a ground line GND. Connection to the external wiring is performed using a CB 50a configured with a full cross bar 51a. As a feedback line of the VGLC 20a, a local feedback 30a from the output side of the VGLC 20a to the input side of the LCB 10a is provided. In the LCB 10a, only one input signal is selected for each input pin of the VGLC 20a. Usually, for example, using a decoder circuit that controls four switches, control is performed so that only a specific switch is turned on. This makes it possible to reduce the number of memories of the configuration memory 4 (see FIG. 1), for example, as compared with the case where individual switches are controlled by individual memories (for example, SRAM (Static Random Access Memory)). Become.

図5においては、CB50aからの入力配線INDとVGLC20aへの入力ピンとの交点の全てにスイッチ15aを配置している。この場合、非常に高い柔軟性を保持しているため、任意の経路設定が可能になる。しかしながら、その一方で、非常に多くの回路リソースが必要になる。   In FIG. 5, the switches 15a are arranged at all the intersections between the input wiring IND from the CB 50a and the input pins to the VGLC 20a. In this case, since an extremely high flexibility is maintained, an arbitrary route can be set. However, on the other hand, a great deal of circuit resources are required.

図6は、マルチプレクサ(MUX)を用いた場合のLCBの実装構造の例を示す回路ブロック図である。図5に示すLCB10bは、入力配線IND(例えば、12入力)と出力配線OUDとを選択的に接続するための切替選択部11bを有するマルチプレクサ11bにより構成される。LCB10bの入力配線INDは、グローバル配線GDからなる外部配線、およびVGLC20bのローカルフィードバック30a等のフィードバック線である。外部配線との接続は、フルクロスバー51bで構成されたCB50bを用いて行われる。図6のLCB10bでは、クロスバーを用いた場合よりも回路リソース量が少なくて済む。   FIG. 6 is a circuit block diagram showing an example of an LCB mounting structure when a multiplexer (MUX) is used. The LCB 10b illustrated in FIG. 5 includes a multiplexer 11b having a switching selection unit 11b for selectively connecting an input wiring IND (for example, 12 inputs) and an output wiring OUD. The input wiring IND of the LCB 10b is an external wiring including the global wiring GD and a feedback line such as the local feedback 30a of the VGLC 20b. Connection to the external wiring is performed using a CB 50b constituted by a full cross bar 51b. In the LCB 10b of FIG. 6, the circuit resource amount is smaller than that in the case of using the crossbar.

図7は、Clos網を用いた場合のLCBの実装構造の例を示す回路ブロック図である。図7に示すLCB10cは、入力配線IND(例えば、12入力)と出力配線OUDとを選択的に接続するためのClos網11cにより構成される。このClos網11cは、入力部13−2と、切替選択部13−2とを有する。LCB10cの入力配線INDは、グローバル配線GDからなる外部配線、およびVGLC20cのローカルフィードバック30c等のフィードバック線である。   FIG. 7 is a circuit block diagram showing an example of the LCB mounting structure when the Clos network is used. The LCB 10c shown in FIG. 7 includes a Clos network 11c for selectively connecting an input wiring IND (for example, 12 inputs) and an output wiring OUD. The Clos network 11c includes an input unit 13-2 and a switching selection unit 13-2. The input wiring IND of the LCB 10c is a feedback line such as an external wiring including the global wiring GD and a local feedback 30c of the VGLC 20c.

図8は、Benes網を用いた場合のLCBの実装構造の例を示す回路ブロック図である。図8に示すLCB10dは、入力配線IND(例えば、12入力)と出力配線OUDとを選択的に接続するためのBenes網11dにより構成される。このBenes網11dは、入力部14−1と、Benes回路素子14−2と、切替選択部14−3とを有する。LCB10dの入力配線INDは、グローバル配線GDからなる外部配線、およびVGLC20dのローカルフィードバック30d等のフィードバック線である。   FIG. 8 is a circuit block diagram illustrating an example of an LCB mounting structure when the Benes network is used. The LCB 10d shown in FIG. 8 includes a Benes network 11d for selectively connecting an input wiring IND (for example, 12 inputs) and an output wiring OUD. The Benes network 11d includes an input unit 14-1, a Benes circuit element 14-2, and a switching selection unit 14-3. The input wiring IND of the LCB 10d is a feedback line such as an external wiring including the global wiring GD and a local feedback 30d of the VGLC 20d.

図9は、デコーダ回路によるスイッチ制御の様子を説明するための回路ブロック図である。スイッチ制御用のメモリの総数を減少させることは、データ量の節減につながる。そこで、AND(論理積)ゲートを用いたデコーダ回路によってスイッチを制御し、メモリ数を削減する。図9では、ANDゲート82−1〜82−4を用いたデコーダ回路8を、クロスバーを用いたLCBに適用した実装例が図示されている。   FIG. 9 is a circuit block diagram for explaining the state of switch control by the decoder circuit. Reducing the total number of memories for switch control leads to a reduction in the amount of data. Therefore, the switches are controlled by a decoder circuit using AND (logical product) gates to reduce the number of memories. FIG. 9 shows an implementation example in which the decoder circuit 8 using the AND gates 82-1 to 82-4 is applied to an LCB using a crossbar.

ここでは、スイッチを用いた動作を説明したが、現実には組み合わせ論理回路を用いても、全く同様の機能の実現は可能であり、添付の特許請求の範囲は、スイッチを用いた例に限定されないのはもちろんである。また、他の図のスイッチを用いた制御部についても同様である。   Here, the operation using the switch has been described. However, in reality, even if a combinational logic circuit is used, the same function can be realized, and the appended claims are limited to the example using the switch. Of course not. The same applies to the control units using the switches in the other figures.

図9においては、2ビットのSRAM等のメモリ80を用いて4個のスイッチ制御を行う場合のデコーダ回路8を示す。このデコーダ回路8は、2個のインバータ81−1、81−2と、4個のANDゲート82−1〜82−4と、4個のnMOSスイッチ素子83−1〜83−4等のスイッチとを有する単純な構造である。このデコーダ回路8によって、メモリ値がデコードされ、特定の1つのスイッチのみがオン状態になる。このデコーダ回路8により、入力配線INDと出力配線OUD(VGLC20eの入力線)との交点に配置されるクロスバーの複数のスイッチ15eを有するLCB10eの制御が行われる。   FIG. 9 shows a decoder circuit 8 when four switches are controlled using a memory 80 such as a 2-bit SRAM. The decoder circuit 8 includes two inverters 81-1, 81-2, four AND gates 82-1 to 82-4, switches such as four nMOS switch elements 83-1 to 83-4, and the like. Is a simple structure. The memory value is decoded by the decoder circuit 8, and only one specific switch is turned on. The decoder circuit 8 controls the LCB 10e having a plurality of crossbar switches 15e arranged at the intersections of the input wiring IND and the output wiring OUD (the input line of the VGLC 20e).

図5〜図8のLCBを使用した場合のネットワーク構造と、クロスバーを用いた場合のLCBにデコーダ回路を適用した場合のネットワーク構造のスイッチ段数、使用メモリ数、および使用トランジスタ(Tr)数の比較結果を下記の表1に示す。ただし、ここでは、Benes網とClos網を形成するための複数のスイッチからなるスイッチ群は、クロスバーにより構成した場合とマルチプレクサ(MUX)により構成した場合とを想定している。   The number of switch stages, the number of used memories, and the number of used transistors (Tr) in the network structure when the LCB of FIGS. 5 to 8 is used and when the decoder circuit is applied to the LCB when the crossbar is used. The comparison results are shown in Table 1 below. However, here, it is assumed that a switch group including a plurality of switches for forming the Benes network and the Clos network is configured by a crossbar and a multiplexer (MUX).

Figure 0004914423
Figure 0004914423

この表1から明らかなように、クロスバーを用いた場合のLCBにデコーダ回路を適用した場合には、メモリ数はおよそ4分の1まで節減されるが、使用されるトランジスタ数は2倍になるという結果になる。メモリ数を節減することは、コンフィギュレーション時の消費電力の節減につながる。なお、これ以降、LCBはデコーダ回路を含む構成とする。   As apparent from Table 1, when the decoder circuit is applied to the LCB using the crossbar, the number of memories is reduced to about one quarter, but the number of transistors used is doubled. Result. Reducing the number of memories leads to a reduction in power consumption during configuration. Hereinafter, the LCB includes a decoder circuit.

前述のように、LCBの入力配線と出力配線との交点の全てに複数のスイッチを配置した場合、非常に高い柔軟性を保持している一方で、非常に多くの回路リソースが必要になる。それゆえに、LCB内の複数のスイッチのスイッチ数を従来の場合よりも少なくするように構成することは、LCBの回路リソースを抑えるために有用である。そこで、LCBのスイッチ数が少なくなるように構成することとそれに伴う柔軟性への影響について検討する。スイッチ数を従来の場合よりも少なくすることにおいて、例えばスイッチを何個使用し、当該スイッチをどの位置に配置するかを考慮する必要がある。そこで、本明細書では、LCBの小型化の4通りのアプローチを以下の図10〜図13に例示する。なお、LCB内のスイッチ制御に際してデコーダ回路を用いた場合を想定している。   As described above, when a plurality of switches are arranged at all the intersections of the LCB input wiring and output wiring, very high circuit resources are required while maintaining very high flexibility. Therefore, configuring the plurality of switches in the LCB so that the number of switches is smaller than that in the conventional case is useful for reducing the circuit resources of the LCB. Therefore, the configuration to reduce the number of LCB switches and the influence on the flexibility associated therewith will be examined. In order to reduce the number of switches as compared with the conventional case, it is necessary to consider, for example, how many switches are used and where the switches are arranged. Therefore, in this specification, four approaches for reducing the size of the LCB are illustrated in FIGS. It is assumed that a decoder circuit is used for switch control in the LCB.

図10は、ミスセイニアス・ロジック(以後、必要に応じてMisc.Logicと略記する)を全て表現するためのLCB内のスイッチの構成を示す回路図である。   FIG. 10 is a circuit diagram showing the configuration of the switches in the LCB for expressing all of the missenious logic (hereinafter abbreviated as Misc.Logic as necessary).

VGLCの機能の1つであるMisc.Logicモードは、入力方法やコンフィグレーションメモリの設定により、外部変数EVを使用して様々な論理を実現することが可能であるモードである。しかしながら、様々な論理のファンクション表現が可能であるMisc.Logicモードには、相当数の出力論理の重複が存在する。この重複を取り除くために一部のスイッチ15を省略することにより、LCB10の柔軟性をある程度下げることができるようになり、LCBの小型化につながる。   Misc. Is one of the functions of VGLC. The Logic mode is a mode in which various logics can be realized using the external variable EV depending on the input method and the setting of the configuration memory. However, Misc. Is capable of expressing various logic functions. There are a considerable number of output logic overlaps in the Logic mode. By omitting some of the switches 15 to eliminate this duplication, the flexibility of the LCB 10 can be reduced to some extent, leading to a reduction in the size of the LCB.

図10に小型化したLCB10のクロスバーの複数のスイッチ15の配置を示す。LCB10内のスイッチ数はおよそ半分に削減される。特に注目すべき点はフィードバック線の接続である。前述の図5とは異なり、フィードバック線の接続に多くのスイッチを使用している。これは、外部信号とフィードバック信号の柔軟性を等価にするためである。ここで、LCB10の出力配線OUDのw[0]、c[0]、x[0]、y[0]、z[0]、……、AS、およびShiftは、VGLCの入力ピンに入力される各種の信号を表している。   FIG. 10 shows the arrangement of the plurality of switches 15 of the crossbar of the downsized LCB 10. The number of switches in the LCB 10 is reduced to approximately half. Of particular note is the connection of feedback lines. Unlike FIG. 5 described above, many switches are used to connect the feedback lines. This is to make the flexibility of the external signal and the feedback signal equivalent. Here, w [0], c [0], x [0], y [0], z [0],..., AS, and Shift of the output wiring OUD of the LCB 10 are input to the input pins of the VGLC. Represents various signals.

好ましくは、図10〜図14の各々において、LCB10の最上部の2本の入力配線は、電源電圧の電位およびアース電位(0V)に固定されている。これによって、論理セル群の特定の入力線の論理を「1」または「0」にクランプすることが可能になる。このような電源電圧の電位及びアース電位への入力配線を設けることにより、ロジックレベル「0」または「1」をグローバル配線経由で供給する必要はなくなり、グローバル配線からのLCBへの入力が減少し、回路の小型化、配線の短縮による低消費電力化に寄与する。   Preferably, in each of FIGS. 10 to 14, the two uppermost input wirings of the LCB 10 are fixed to the potential of the power supply voltage and the ground potential (0 V). As a result, the logic of a specific input line of the logic cell group can be clamped to “1” or “0”. By providing the input wiring to the potential of the power supply voltage and the ground potential, it is not necessary to supply the logic level “0” or “1” via the global wiring, and the input to the LCB from the global wiring is reduced. Contributes to lower power consumption by reducing circuit size and wiring.

図11は、算術演算モードとランダムロジックモードのみを考慮したLCB内のスイッチの構成を示す回路図である。   FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a switch in the LCB considering only the arithmetic operation mode and the random logic mode.

図11においては、Misc.Logicモードを全く考慮せず、外部変数EVを使用した算術演算モードおよびランダムロジック(カノニカルフォーム(Canonical Form:CF))モードにのみに焦点を当て、LCB10の柔軟性を限界まで下げるようにしている。すなわち、図11のアプローチは、VGLCの機能に制約をかけることで、LCB10内のスイッチ15のスイッチ数を削減するものである。算術演算モードおよびランダムロジックモードでは入力ピンの使用方法が明確に決まっている。このため、LCB10の柔軟性を高くする必要はない。また一方で、Misc.Logicでは、各々の入力ピンの使用方法が実装する論理により大きく異なる。このため、LCB10の柔軟性を高くする必要がある。そこで、Misc.Logicモードの使用を禁止することにより、LCB10内のスイッチのスイッチ数の削減を図るようにしている。外部入力に対し、各々のVGLCの入力ピンにスイッチを一つずつ配置している。フィードバック用のスイッチ数は、図10の場合よりさらに多くなる。   In FIG. 11, Misc. Without considering the Logic mode at all, the focus is only on the arithmetic operation mode using the external variable EV and the random logic (Canonical Form (CF)) mode, and the flexibility of the LCB 10 is reduced to the limit. . That is, the approach of FIG. 11 is to reduce the number of switches 15 in the LCB 10 by constraining the function of VGLC. In the arithmetic operation mode and the random logic mode, the usage method of the input pin is clearly determined. For this reason, it is not necessary to increase the flexibility of the LCB 10. On the other hand, Misc. In Logic, the method of using each input pin varies greatly depending on the logic implemented. For this reason, it is necessary to increase the flexibility of the LCB 10. Therefore, Misc. By prohibiting the use of the Logic mode, the number of switches in the LCB 10 is reduced. One switch is arranged at each VGLC input pin for external input. The number of feedback switches is further increased than in the case of FIG.

図12は、一部のミスセイニアス・ロジック(Misc.Logic)に対応したLCB内のスイッチの構成を示す回路図である。   FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a switch in the LCB corresponding to a part of Missius Logic (Misc. Logic).

前述の図10、図11では、Misc.Logicを全て考慮した場合と全く考慮しない場合のLCBの構造を紹介した。ここでは、VGLCに対して予めアプリケーションをマッピングし、使用されるMisc.Logicの統計を取る。この統計による結果をもとに、頻繁に利用されるMisc.Logicだけには対応することができるように、複数のスイッチ15を有するLCB10の構造を決定する。   In FIG. 10 and FIG. 11 described above, Misc. The LCB structure was introduced when all of Logic was considered and when it was not considered at all. Here, the application is pre-mapped to VGLC and used in Misc. Take Logic statistics. Based on this statistical result, frequently used Misc. The structure of the LCB 10 having a plurality of switches 15 is determined so that only Logic can be handled.

図12のアプローチは、前述の図11のアプローチとは異なり、Misc.Logicモードの一部の論理を実装可能にする。実装可能にする論理として、アプリケーション実装に頻繁に用いられるものを採用する。   The approach of FIG. 12 is different from the approach of FIG. Allows implementation of some logic in Logic mode. As the logic that enables implementation, the logic frequently used for application implementation is adopted.

図12のアプローチは、前述の図10のアプローチに比べてVGLCの機能性は高くないが、前述の図11のアプローチよりは高い。図12のLCB10では、前述の図11のLCBに対し、数個のスイッチを追加している。図12におけるフィードバック用のスイッチのスイッチ数は、前述の図11の場合と同じである。   The approach of FIG. 12 is not as functional as VGLC compared to the approach of FIG. 10 described above, but is higher than the approach of FIG. In the LCB 10 of FIG. 12, several switches are added to the LCB of FIG. 11 described above. The number of feedback switches in FIG. 12 is the same as that in FIG.

図13は、デコーダ回路の構造を考慮したLCB内のスイッチ素子の構成を示す回路図である。   FIG. 13 is a circuit diagram showing the configuration of the switch element in the LCB in consideration of the structure of the decoder circuit.

図13に示すLCB10の構造は、前述の図10の構造とほぼ同等の柔軟性を保持しつつ、さらにLCB10の小型化を行ったものである。この図10の構造のキーポイントは、デコーダ回路の構造である。前述の図9に示したように、デコーダ回路はクロスバーのスイッチを列単位で制御し、デコーダ回路は構造上、2のべき乗個のスイッチ制御に向いている。そこで、図13のLCB10の構造では、クロスバー1列につき8個のスイッチを配置する。   The structure of the LCB 10 shown in FIG. 13 is obtained by further reducing the size of the LCB 10 while maintaining substantially the same flexibility as the structure of FIG. The key point of the structure of FIG. 10 is the structure of the decoder circuit. As shown in FIG. 9 described above, the decoder circuit controls the switches of the crossbar in units of columns, and the decoder circuit is suitable for the control of the power of 2 power switches. Therefore, in the structure of the LCB 10 in FIG. 13, eight switches are arranged for one row of the crossbar.

デコーダ回路の特徴は、N個のメモリを使用してN2個のスイッチを制御することが可能な点である。しかしながら、N個のメモリに対し制御するスイッチ数がN2個より少ない場合は、メモリの利用効率を下げることになる。そこで、メモリを最大限活用するため、LCB10のスイッチ数をN2個にする。図13のアプローチでのLCBは、VGLCの各入力ピンに対し、10本の外部変数EDの入力配線と電源線(VDD)およびアース線(GND)の計12本の信号線が存在する。これよりVGLCの各入力ピンに対し、スイッチを8個ずつ配置する。4通りのアプローチの中では、図13のアプローチは、最も多くのスイッチ15を使用している。また、スイッチ15を中央部に集めることで、フィードバックに使用するスイッチ数を削減している。 A feature of the decoder circuit is that N 2 switches can be controlled using N memories. However, if the number of switches controlled for N memories is less than N 2 , the memory utilization efficiency is lowered. Therefore, in order to make maximum use of the memory, the number of switches of the LCB 10 is set to N 2 . The LCB in the approach of FIG. 13 has a total of 12 signal lines including 10 input lines for the external variable ED, a power supply line (VDD), and a ground line (GND) for each input pin of the VGLC. Thus, eight switches are arranged for each input pin of the VGLC. Of the four approaches, the approach of FIG. 13 uses the most switches 15. Further, by collecting the switches 15 in the central portion, the number of switches used for feedback is reduced.

図10〜図13のリソース比較を行った結果を下記の表2に示すと共に、柔軟性比較を行った結果を表3に示す。表2および表3において、アプローチA、B、CおよびDは、それぞれ、前述の図10のアプローチ、図11のアプローチ図12のアプローチ、および図13のアプローチに対応している。柔軟性については、それぞれのアプローチに関するLCB(クロスバー部、フィードバック部およびトータル)を実装した場合に、VGLCが表現可能なP代表元数で定量化を行っている。ここでは、それぞれのアプローチに関するLCBの構造に対し、12種の中規模MCNCベンチマーク回路を用いてアプリケーションの実装評価を行っている。   The results of the resource comparison of FIGS. 10 to 13 are shown in Table 2 below, and the results of the flexibility comparison are shown in Table 3. In Tables 2 and 3, approaches A, B, C, and D correspond to the approach of FIG. 10, the approach of FIG. 11, the approach of FIG. 12, and the approach of FIG. 13, respectively. Regarding the flexibility, when the LCB (crossbar part, feedback part, and total) related to each approach is mounted, quantification is performed using P representative elements that can be expressed by VGLC. Here, the implementation of the application is evaluated using 12 kinds of medium-scale MCNC benchmark circuits for the LCB structure related to each approach.

Figure 0004914423
Figure 0004914423

*注)表2のフィードバック部のフィードバック変数は、外部変数と同様の柔軟性を持たせておく必要がある。外部変数はCBで柔軟性を確保しているが、フィードバック変数については、フィードバック線の接続部分とクロスバーの部分で柔軟性を確保しなければならない。このため、クロスバーの部分のリソース量が少ないものは逆に、フィードバック線のリソース量が増える。   * Note) The feedback variables in the feedback section of Table 2 must have the same flexibility as external variables. The external variable CB ensures flexibility, but the feedback variable must ensure flexibility at the connection portion of the feedback line and the crossbar portion. For this reason, on the contrary, the resource amount of the feedback line increases when the crossbar portion has a small resource amount.

Figure 0004914423
Figure 0004914423

ここで、P代表元について説明する。Misc.Logicモードが表現可能な論理は限られている。このため、ブーリアンマッチングにより論理回路中の論理をMisc.Logicモードで実装可能か否かの判定を行う必要がある。通常、ブーリアンマッチング手法として、P(Permutation)代表元が用いられている。 例えば、ある論理関数f(x1; x2); g(x1; x2)について、f(x1; x2)≠g(x1; x2)、f(x1; x2) = g(x2; x1) が成り立つとする。この場合、2種の論理関数は同じP 同値類に属するとみなされる。そして、同じP 同値類に属す論理関数から、出力論理が最小となる1つの論理関数を代表元として扱う。これをP代表元と称する。これによって、複数の論理関数をP代表元に集約することが可能であるため、ブーリアンマッチングが容易になる。   Here, the P representative source will be described. Misc. The logic that the Logic mode can express is limited. Therefore, the logic in the logic circuit is changed to Misc. It is necessary to determine whether mounting is possible in the Logic mode. Usually, a P (Permutation) representative is used as a Boolean matching method. For example, for a logical function f (x1; x2); g (x1; x2), f (x1; x2) ≠ g (x1; x2), f (x1; x2) = g (x2; x1) To do. In this case, the two logical functions are considered to belong to the same P equivalence class. Then, from the logical functions belonging to the same P equivalence class, one logical function having the smallest output logic is treated as a representative element. This is called a P representative. As a result, it is possible to aggregate a plurality of logical functions into the P representative element, which facilitates Boolean matching.

表2のLCBの回路リソース量の比較結果から明らかなように、スイッチ(SW)数、メモリ数、トランジスタ(Tr)数ともに最小となるのはアプローチBである。ただし、アプローチBはスイッチ数が少ないために柔軟性は最も低い。また、アプローチAとアプローチDとを比較すると、トータルのスイッチ数はアプローチDの方が多いが、トランジスタ数はアプローチAの方が大きい。これは、デコーダ回路の利用効率を考慮した結果によるものである。また、アプローチDは、LCB内部のスイッチのスイッチ数を多くすることで、フィードバックに使用されるスイッチ数が他と比べて半分以下となる。   As is clear from the comparison results of the circuit resource amounts of the LCBs in Table 2, approach B has the smallest number of switches (SW), the number of memories, and the number of transistors (Tr). However, approach B has the least flexibility due to the small number of switches. When approach A and approach D are compared, approach D has a larger total number of switches, but approach A has a larger number of transistors. This is due to the result of considering the utilization efficiency of the decoder circuit. In Approach D, by increasing the number of switches in the LCB, the number of switches used for feedback is less than half that of the others.

ついで、次に、LCBの柔軟性を評価する。一般には、LCB内のスイッチ数が多い程が柔軟性が高い。しかし、LUTとは異なりVGLCの入力ピンに等価性はなく、頻繁に使用する入力ピンとそうでない入力ピンが存在する。そのため、各入力ピンの使用頻度とスイッチ数で柔軟性の評価を行う必要がある。しかしながら、両者を直接評価することは難しい。そこで今回はVGLCが表現可能な代表元数によりLCBの柔軟性を評価する。表3にMisc.Logicモードの各ファンクション毎の評価結果を示す。   Next, the flexibility of the LCB is evaluated. In general, the greater the number of switches in the LCB, the higher the flexibility. However, unlike the LUT, the VGLC input pins are not equivalent, and there are input pins that are frequently used and input pins that are not. Therefore, it is necessary to evaluate flexibility based on the frequency of use of each input pin and the number of switches. However, it is difficult to evaluate both directly. Therefore, this time, the flexibility of the LCB is evaluated by the representative element that can be expressed by the VGLC. Table 3 shows Misc. The evaluation result for each function in the Logic mode is shown.

表3におけるファンクションの表記は以下の通りである。
N Misc-1: 1個の基本論理素子(Basic Logic Element:通常、BLEと略記される)を用いたN入力Misc.Logic
N Misc-2: 2個の基本論理素子(BLE)を用いたN入力Misc.Logic
表3中の値は、Misc.Logic モードが有する全P代表元に対する各アプローチで表現可能なP代表元のカバレッジを示す。なお、アプローチAは、全P代表元を表現可能なため、ここでは明記しない。結果としては、アプローチDは、アプローチAよりもスイッチ数が多いにもかかわらず、表現可能なP代表元数が少ないことが確認された。これによって、スイッチ数だけでなくスイッチをどこに配置するかが非常に重要であることがわかる。また、アプローチB、アプローチCに関しては相対値が非常に高いもの(例えば、3Misc-1)と非常に低いもの(例えば、5Misc-2)に大きく分かれた。このような結果になった理由は、BLEの入力ピン数と入力される信号数によるものである。3Misc-1 では1 個のBLE(ピン数:4本)で3入力論理を実装する。このため、どの信号をどのピンに入力するかの順列と1入力だけ共有することを考慮すれば良い。また一方で、5Misc-2では2個のBLE(ピン数:9本)で5入力論理を実装する。この場合、信号の並び替えだけでなく、4入力の共有を考慮する必要があり、1入力の場合と比較して、共有の組み合わせが非常に多い。このため、CBだけでなく、LCBの柔軟性が非常に重要となってくる。
The function notations in Table 3 are as follows.
N Misc-1: N input Misc. Using one basic logic element (usually abbreviated as BLE). Logic
N Misc-2: N input Misc. Using two basic logic elements (BLE). Logic
The values in Table 3 are Misc. The coverage of P representative elements that can be expressed by each approach for all P representative elements that the Logic mode has is shown. Note that approach A is not specified here because it can represent all P representatives. As a result, it was confirmed that the number of P representative elements that can be expressed is smaller in approach D than in approach A, although the number of switches is larger than that in approach A. This shows that not only the number of switches but also where the switches are arranged is very important. Further, approach B and approach C are largely divided into those having a very high relative value (for example, 3 Misc-1) and those having a very low relative value (for example, 5 Misc-2). The reason for this result is due to the number of BLE input pins and the number of input signals. 3Misc-1 implements 3 input logic with 1 BLE (4 pins). Therefore, it is only necessary to consider sharing only one input with the permutation of which signal is input to which pin. On the other hand, 5Misc-2 implements 5-input logic with 2 BLE (number of pins: 9). In this case, it is necessary to consider not only the rearrangement of signals but also sharing of four inputs, and the number of sharing combinations is very large compared to the case of one input. For this reason, not only CB but also the flexibility of LCB becomes very important.

表3のように、各々のLCBでは、表現可能なP代表元数が異なる。以下の図14〜図16では、各々のLCBを実装したVGLCにアプリケーションをマッピングし、このマッピングの結果より、表現可能な代表元数の違いによる影響を示す。P代表元の制限が実装時にどの程度影響するかを調べるため、12種の中規模MCNCベンチマーク回路(例えば、図14を参照のこと)を用いて実装評価を行っている。   As shown in Table 3, each LCB has a different P representative element number that can be expressed. In FIGS. 14 to 16 below, an application is mapped to a VGLC in which each LCB is mounted, and the influence of the difference in the number of representative elements that can be expressed is shown based on the mapping result. In order to investigate how much the limitation of the P representative is affected during mounting, mounting evaluation is performed using 12 kinds of medium-scale MCNC benchmark circuits (for example, see FIG. 14).

ここで、評価対象および評価項目は下記の通りである。
評価対象
A)P代表元を全て考慮したLCB(アプローチA)
B)算術演算モードとランダムロジックモードのみを考慮したLCB(アプローチB)
C)演算割合を考慮したLCB(アプローチC)
D)デコーダ回路の構造を考慮したLCB(アプローチD)
評価項目
・使用BLE数(テクノロジマッピング時)
・クリティカルパス遅延(テクノロジマッピング時)
・論理段数(クリティカルパス段数)(テクノロジマッピング時)
Here, evaluation objects and evaluation items are as follows.
Evaluation target A) LCB considering all P representatives (Approach A)
B) LCB considering only arithmetic operation mode and random logic mode (approach B)
C) LCB considering approach rate (Approach C)
D) LCB considering the structure of the decoder circuit (Approach D)
Evaluation items and number of BLEs used (when technology mapping)
・ Critical path delay (during technology mapping)
-Number of logical stages (number of critical path stages) (at the time of technology mapping)

図14は、4通りのLCB内のスイッチ数削減のアプローチに対する使用BLE数を比較するためのグラフ、4通りのLCB内のスイッチ数削減のアプローチに対するクリティカルパス遅延を比較するためのグラフ、そして、4通りのLCB内のスイッチ数削減のアプローチに対する論理段数を比較するためのグラフである。   FIG. 14 is a graph for comparing the number of BLEs used for the approach of reducing the number of switches in the four LCBs, a graph for comparing the critical path delay for the approach of reducing the number of switches in the four LCBs, and It is a graph for comparing the number of logical stages with respect to the approach of reducing the number of switches in four LCBs.

図14〜図16に示すように、12種の中規模MCNCベンチマーク回路を用いて実装評価を行った結果として、使用BLE数については、アプローチAとアプローチDは同じ結果となり、アプローチBはアプローチAと比較して平均で使用BLE数が14%増加、アプローチCはアプローチAと比較して平均で使用BLE数が11%増加した。表現可能なP代表元数の差に比べ、実装結果はほとんど変わらない。さらに、クリティカルパス遅延については、4通りのアプローチに対してほとんど差がない。さらに、論理段数は4通りのアプローチを比較してもほとんど差がなく、アプリケーションによっては1段または2段だけアプローチBとアプローチCの段数が多い。よって、表現可能なP代表元数は、論理段数にほとんど影響しないことがわかる。これは、Misc.Logicモードで表現可能なP代表元の中でも、ほとんど全ての場合一部のP代表元しか使用しないためである。アプローチBやアプローチCでも同程度のP代表元が表現可能であるため、実装結果にほとんど影響がない。これによって、LCBの柔軟性を低下させ、回路リソース量を減少させてもよいと考えられる。   As shown in FIGS. 14 to 16, as a result of implementation evaluation using 12 kinds of medium-scale MCNC benchmark circuits, approach A and approach D have the same results for the number of BLEs used, and approach B is approach A. The average number of BLE used was increased by 14% compared to that of Approach A, and that of Approach C was increased by 11% on average compared to Approach A. Compared to the difference in the number of P representative elements that can be expressed, the implementation results are almost the same. Furthermore, there is almost no difference in the critical path delay for the four approaches. Further, the number of logical stages is almost the same even when the four approaches are compared, and there are many stages of Approach B and Approach C by one or two stages depending on the application. Therefore, it can be seen that the number of P representative elements that can be expressed hardly affects the number of logical stages. This is because of Misc. This is because, among all P representatives that can be expressed in the Logic mode, only some P representatives are used in almost all cases. Since approach P and approach C can represent the same level of P representative elements, there is almost no effect on the mounting results. Thus, it is considered that the flexibility of the LCB may be reduced and the circuit resource amount may be reduced.

図17は、複数のVGLCのクラスタ化に関する概念図であり、図18は、複数のVGLCを有するクラスタ構造の一例を示すブロック図である。これまで、本明細書では、単体のVGLC20を対象としていた。図17の概念図に示すように、複数のVGLC20−1〜20−3をクラスタ化して形成されたクラスタ構造のLCB10−1〜10−3を実装する。   FIG. 17 is a conceptual diagram regarding clustering of a plurality of VGLCs, and FIG. 18 is a block diagram showing an example of a cluster structure having a plurality of VGLCs. Until now, in this specification, the single VGLC 20 was targeted. As shown in the conceptual diagram of FIG. 17, LCBs 10-1 to 10-3 having a cluster structure formed by clustering a plurality of VGLCs 20-1 to 20-3 are mounted.

さらに詳しく説明すると、図17の概念図では、複数の論理セルを含む単体のVGLC20と、外部配線とVGLC20とを相互に接続するためのLCB10とを有する論理回路装置を1つのクラスタ21とし、複数のクラスタ21−1〜21−3を相互に接続することによってクラスタ構造210が形成される。クラスタ21−1は、VGLC20およびLCB10を具備し、クラスタ21−2は、VGLC20−2およびLCB10−2を具備し、そして、クラスタ21−3は、VGLC20−3およびLCB10−3を具備する。   More specifically, in the conceptual diagram of FIG. 17, a logic circuit device having a single VGLC 20 including a plurality of logic cells and an LCB 10 for connecting the external wiring and the VGLC 20 to each other is defined as one cluster 21. The cluster structures 210 are formed by connecting the clusters 21-1 to 21-3 to each other. Cluster 21-1 includes VGLC 20 and LCB 10, cluster 21-2 includes VGLC 20-2 and LCB 10-2, and cluster 21-3 includes VGLC 20-3 and LCB 10-3.

図18の例では、各々がVGLC20およびLCB10を有する3つのクラスタによりクラスタ構造210が形成される。各々のクラスタは、複数の論理セルを含むVGLC20と、コネクションブロック(CB)5を介して外部配線EDと出力配線OUDとを相互に接続するためのLCB10と、複数の論理セルを含むVGLC20と、VGLC20の出力信号をLCB10の入力配線INDにフィードバックするためのフィードバック部30とを有する論理回路装置により構成される。このクラスタ構造210を形成することによって、VGLC20の内部だけでなく、隣接するVGLC間での入力線を共有することが可能になり、かつ、総トラック数の削減が見込める。また、異なるLCB間を接続する配線を用意することによって、信号の伝播速度も高速化される。   In the example of FIG. 18, a cluster structure 210 is formed by three clusters each having VGLC 20 and LCB 10. Each cluster includes a VGLC 20 including a plurality of logic cells, an LCB 10 for mutually connecting the external wiring ED and the output wiring OUD via a connection block (CB) 5, a VGLC 20 including a plurality of logic cells, The logic circuit device includes a feedback unit 30 for feeding back the output signal of the VGLC 20 to the input wiring IND of the LCB 10. By forming the cluster structure 210, not only the inside of the VGLC 20 but also the adjacent VGLCs can be shared, and the total number of tracks can be reduced. In addition, by providing a wiring for connecting different LCBs, the signal propagation speed is also increased.

図19は、VGLCとして形成されるキャリーセレクトアダーの実装例を示す回路ブロック図である。前述の図18のようなクラスタ構造は、算術演算、論理演算ともに効果的な実装が可能であることが望まれる。論理演算を実装するためには高い柔軟性を必要とする。しかし、柔軟性を高くすると、配線リソースのオーバヘッドが大きくなり、クラスタ化を行う利点が損なわれる可能性がある。そこで、本明細書では、規則的な回路構成を有する算術演算回路、特にキャリーセレクトアダーに焦点を当てる。このキャリーセレクトアダーの代表的な例を図19に示す。   FIG. 19 is a circuit block diagram showing a mounting example of the carry select adder formed as VGLC. It is desired that the cluster structure as shown in FIG. 18 described above can be effectively implemented for both arithmetic operations and logical operations. High flexibility is required to implement logical operations. However, when flexibility is increased, the overhead of wiring resources increases and the advantage of clustering may be impaired. Therefore, the present specification focuses on an arithmetic operation circuit having a regular circuit configuration, particularly a carry select adder. A typical example of the carry select adder is shown in FIG.

図19のキャリーセレクトアダーにおいては、下位桁からのキャリー信号Carryが「0」または「1」の場合に、2通りの計算を同時に行う必要がある。そこで、各々のクラスタ21−1、21−2において、アダー部として機能する2つの加算器(例えば、3ビットリップルキャリーアダー22−1、および23−1、3ビットリップルキャリーアダー22−2、23−2)を用意し、それぞれの加算器に「0」または「1」のキャリー信号Carryを供給する。下位桁の演算結果が確定した時点で、2つの加算結果のどちらを採用するかを、セレクタ部として機能するマルチプレクサユニット(例えば、4個の2:1マルチプレクサ(MUX)からなるマルチプレクサユニット24−1、24−2)により制御する。マルチプレクサユニット24−1、24−2に入力される信号として、2つの加算器の出力結果だけでなく、キャリー信号Carryを入力する必要がある。そこで、1つのVGLCに実装可能なマルチプレクサユニットの個数を考慮し、加算器は3 ビットとする。最下位桁に位置するクラスタ21−3では、1つの3ビットリップルキャリーアダー22−3を用意するだけでよい。このように、2つの加算器とマルチプレクサユニットを1つのセットにすると、規則的な接続が可能であるため、3つのVGLCを1つのクラスタ構造として扱うことが可能になる。   In the carry select adder of FIG. 19, when the carry signal Carry from the lower digit is “0” or “1”, it is necessary to perform two kinds of calculations simultaneously. Therefore, in each cluster 21-1, 21-2, two adders (for example, 3-bit ripple carry adders 22-1 and 23-1, 3-bit ripple carry adders 22-2, 23 function as adder units). -2) is prepared, and a carry signal Carry of “0” or “1” is supplied to each adder. When the operation result of the lower digit is determined, which of the two addition results is adopted is determined as a multiplexer unit (for example, a multiplexer unit 24-1 including four 2: 1 multiplexers (MUX)). , 24-2). As signals input to the multiplexer units 24-1 and 24-2, it is necessary to input not only the output results of the two adders but also the carry signal Carry. Therefore, considering the number of multiplexer units that can be mounted on one VGLC, the adder is 3 bits. In the cluster 21-3 located at the least significant digit, only one 3-bit ripple carry adder 22-3 needs to be prepared. In this way, when two adders and a multiplexer unit are combined into one set, regular connection is possible, so that three VGLCs can be handled as one cluster structure.

図20は、基本論理素子(以後、BLEと略記する)を基本単位として構成されたVGLCの構成例を示す回路ブロック図である。   FIG. 20 is a circuit block diagram showing a configuration example of a VGLC configured with basic logic elements (hereinafter abbreviated as BLE) as basic units.

図20においては、4つのハイブリッドセル(HC)26−1〜26−4をカスケード接続し、前段にEXOR(排他的論理和)ゲート25−1〜25−4を含む前置ロジックを追加し、後段に出力セレクタおよび4ビットレジスタ(FF(フリップフロップ))29を追加したVGLCが例示されている。ここで、ハイブリットセルに前置ロジックを追加した回路素子を「BLE」と呼んでいる。   In FIG. 20, four hybrid cells (HC) 26-1 to 26-4 are cascade-connected, and a pre-logic including EXOR (exclusive OR) gates 25-1 to 25-4 is added to the preceding stage. A VGLC in which an output selector and a 4-bit register (FF (flip flop)) 29 are added to the subsequent stage is illustrated. Here, the circuit element in which the pre-logic is added to the hybrid cell is called “BLE”.

図20に示すように、BLE9を基本単位として構成されたVGLCは、4つのハイブリッドセル(HC)26−1〜26−4をカスケード接続し、かつ、EXORゲート25−1〜25−4、マルチプレクサ(MUX)25−6〜25−8、スイッチ素子25−5、ならびにコンフィグレーションメモリビット用のメモリ27−1、27−2を前段に追加し、さらに、マルチプレクサ(MUX)28−1〜28−3、ならびに出力セレクタおよび4ビットレジスタ29を後段に追加した構成になっている。このような構成のVGLCは、入力信号として、3本のW、各々4本ずつのX、Y、ZおよびC、加減算の切替を行う切替信号AS、シフトレジスタを制御する制御信号Shift ctrl、ならびに4本の出力信号Oを有する。また、その他の信号Carry in、Carry out、Shift in、Shift outは、隣接するVGLCとカスケード接続されており、加減算器やシフトレジスタを多ビット拡張することができる。切替信号ASおよびクロックパルスCPは、4個のBLEに共通に入力される。   As shown in FIG. 20, VGLC configured with BLE9 as a basic unit cascades four hybrid cells (HC) 26-1 to 26-4, and includes EXOR gates 25-1 to 25-4, multiplexers. (MUX) 25-6 to 25-8, switch element 25-5, and memories 27-1 and 27-2 for configuration memory bits are added to the preceding stage, and multiplexers (MUX) 28-1 to 28- 3 and an output selector and a 4-bit register 29 are added to the subsequent stage. The VGLC configured as described above has three W, four X, Y, Z, and C each as an input signal, a switching signal AS that switches between addition and subtraction, a control signal Shift ctrl that controls the shift register, and There are four output signals O. Further, the other signals Carry in, Carry out, Shift in, and Shift out are cascade-connected to the adjacent VGLC, and the adder / subtracter and the shift register can be extended by multiple bits. The switching signal AS and the clock pulse CP are input in common to the four BLEs.

図21は、VGLCが有するファンクションの例を示す回路図である。図21の(a)、(b)、(c)、(d)および(e)に示すように、VGLCは、それぞれ、算術演算モード、シフトレジスタモード、ランダムロジックモード、Misc.Logic(ミスセイニアス・ロジック)モード、およびワイドレンジ・マルチプレクサ(MUX)モードの5種類のファンクションを有する。   FIG. 21 is a circuit diagram illustrating an example of a function included in the VGLC. As shown in (a), (b), (c), (d), and (e) of FIG. 21, VGLC has arithmetic operation mode, shift register mode, random logic mode, Misc. It has five functions: Logic (Missenious Logic) mode and Wide Range Multiplexer (MUX) mode.

図21の(a)の算術演算モードでは、4つのBLEを全加算器200として使用し、4ビット加減算を構成する。また、VGLC間のキャリーラインを使用することによりビット拡張が可能になる。図21の(b)のシフトレジスタモードでは、4個のFFと出力セレクタにより構成されるVGLCの出力選択部が、4ビットシフトレジスタ201として使用される。加えて、制御信号shift ctrlによりシリアル-パラレル変換回路を構成することが可能である。図21の(c)のランダムロジックモードでは、VGLCをリード−ミュラー(Reed−Muller)標準形202として使用することができる。BLE単体では、VGLCを2入力標準形(カノニカルフォーム、以後、CFと略記する)回路として使用することが可能である。これにシャノン展開を用いることで2個のBLEで3入力の任意の論理を表現することが可能であり、4個のBLEで4入力の任意の論理を表現することが可能である。さらに、2入力の論理と3入力の論理との組み合わせを表現することも可能である。   In the arithmetic operation mode shown in FIG. 21A, four BLEs are used as the full adder 200 to constitute 4-bit addition / subtraction. Also, bit extension is possible by using a carry line between VGLCs. In the shift register mode shown in FIG. 21B, a VGLC output selection unit including four FFs and an output selector is used as the 4-bit shift register 201. In addition, a serial-parallel conversion circuit can be configured by the control signal shift ctrl. In the random logic mode of FIG. 21 (c), VGLC can be used as the Reed-Muller standard form 202. In BLE alone, VGLC can be used as a 2-input standard type (canonical form, hereinafter abbreviated as CF) circuit. By using Shannon expansion, it is possible to express arbitrary logic of three inputs with two BLEs, and it is possible to express arbitrary logic of four inputs with four BLEs. It is also possible to express a combination of 2-input logic and 3-input logic.

図21の(d)のMisc.Logicモードは、BLEのゲート構造を利用して論理演算を実装する。1つのBLEは4入力2出力のモジュール203であるため、3、4入力の論理を表現することが可能である。ランダムロジックモードとは異なり、表現可能な論理は制限されるが、実装面積を抑えることができる。ランダムロジックモードと同様にシャノン展開を用いて、4入力と5入力のMisc. Logicを実現することが可能である。図21の(e)のワイドレンジ・マルチプレクサ(MUX)モードは,BLEを2入力1出力のマルチプレクサ204として用い、3個のマルチプレクサ(例えば、図20のマルチプレクサ28−1〜28−3)を使用して最大8入力のワイドレンジ・マルチプレクサを構成するものである。 また、 BLEを4個並列に使用することにより、データパス回路で必要となる多ビットのマルチプレクサとしても動作可能である。   Misc. Of FIG. The Logic mode implements logical operations using the BLE gate structure. Since one BLE is a module 203 with 4 inputs and 2 outputs, it is possible to express logic with 3 and 4 inputs. Unlike the random logic mode, the logic that can be expressed is limited, but the mounting area can be reduced. Using the Shannon expansion as in the random logic mode, the 4-input and 5-input Misc. Logic can be realized. The wide range multiplexer (MUX) mode in FIG. 21E uses BLE as a 2-input 1-output multiplexer 204 and uses three multiplexers (for example, multiplexers 28-1 to 28-3 in FIG. 20). Thus, a wide range multiplexer having a maximum of 8 inputs is configured. Further, by using four BLEs in parallel, it is possible to operate as a multi-bit multiplexer required in the data path circuit.

図22は、ハイブリッドセルの構成例を示す回路図である。全加算器、2入力リード−ミュラー(Reed−Muller)標準形、およびハイブリッドセルの構成例が、それぞれ、図22の(a)、(b)および(c)に図示されている。   FIG. 22 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a hybrid cell. Examples of configurations of a full adder, a 2-input Reed-Muller standard type, and a hybrid cell are shown in FIGS. 22 (a), 22 (b), and 22 (c), respectively.

図22の(a)の全加算器は、算術演算ハードウェアアルゴリズムによく用いられ、図22の(b)の2入力リード−ミュラー標準形は、4つの構成メモリを利用することにより、任意の2入力論理を実装することが可能である。図22の(c)のハイブリッドセルとは、全加算器と2入力リード−ミュラー標準形の両方の特徴を併せ持つ論理セルである。これによって、算術演算および論理演算のいずれも効率の良い実装が期待できる。   The full adder shown in FIG. 22A is often used in an arithmetic hardware algorithm, and the 2-input Reed-Muller standard form shown in FIG. 22B uses an arbitrary configuration memory by using four configuration memories. Two-input logic can be implemented. The hybrid cell in FIG. 22 (c) is a logic cell having the characteristics of both a full adder and a 2-input Reed-Muller standard type. As a result, efficient implementation of both arithmetic and logical operations can be expected.

さらに詳しく説明すると、VGLCでは、図22の(a)に示すような算術演算の基本単位である全加算器は、出力段のEXORゲート206と、このEXORゲート206に接続される3つのANDゲート205−1、205−2および205−3と、桁上げ用のANDゲート207、208とを有する。また一方で、図22の(b)に示すような2入力リード−ミュラー標準形は、出力段のEXORゲート213と、このEXORゲート213に接続される3つのANDゲート212−1、212−2および212−3と、4ビットのメモリ211−1〜211−4とを有する。全加算器および2入力リード−ミュラー標準形を比較すると、出力段のEXORゲートとそれにつながるANDゲート(図22の(a)の論理回路209と、図22の(b)の論理回路213とを比較参照のこと)を共通に持つことがわかる。そこで、図22の(a)に4ビットのメモリを搭載することにより、図22の(c)のように、全加算器および2入力リード−ミュラー標準形が表現可能なハイブリッドセルを構成することができる。このハイブリッドセルは、出力段のEXORゲート216と、このEXORゲート216に接続される3つのANDゲート215−1、215−2および215−3と、桁上げ用のANDゲート217、218と、4ビットのメモリ214−1〜214−4とを有する。   More specifically, in the VGLC, a full adder which is a basic unit of arithmetic operation as shown in FIG. 22A includes an EXOR gate 206 at the output stage and three AND gates connected to the EXOR gate 206. 205-1, 205-2 and 205-3, and AND gates 207 and 208 for carry. On the other hand, the 2-input Reed-Muller standard form as shown in FIG. 22B has an EXOR gate 213 in the output stage and three AND gates 212-1 and 212-2 connected to the EXOR gate 213. And 212-3, and 4-bit memories 211-1 to 211-4. Comparing the full adder and the 2-input Reed-Muller standard form, the EXOR gate of the output stage and the AND gate connected thereto (the logic circuit 209 in FIG. 22A and the logic circuit 213 in FIG. 22B) It can be seen that they have a common reference). Therefore, by installing a 4-bit memory in (a) of FIG. 22, a hybrid cell capable of expressing a full adder and 2-input Reed-Muller standard form as shown in (c) of FIG. Can do. This hybrid cell includes an EXOR gate 216 at the output stage, three AND gates 215-1, 215-2 and 215-3 connected to the EXOR gate 216, AND gates 217 and 218 for carry, Bit memory 214-1 to 214-4.

図23は、BLEの構成例とファンクションとの関係を示す回路図である。前述のように、ハイブリットセルに前置ロジックを追加した回路素子をBLEと呼んでいる。図23の(a)に示すように、BLEは、ハイブリッドセル、マルチプレクサ223、224、EXORゲート221、225および226、ANDゲート220−1〜220−3、ならびに5ビットメモリ222により構成される。入力信号として、C、X、YおよびZを有し、加減算の切替を行う切替信号としてASを有し、かつ、出力信号として、TおよびSを有する。キャリー信号Carryは、マルチプレクサ223に入力される。それぞれの入力信号として変数を入れるか、或いは、特定の入力信号のレベルを「1」または「0」にクランプすることにより、図23の(b)の加減算(ADD/SUB)227、2入力リード−ミュラー標準形(2RMCF)228、およびマルチプレクサ(MUX)229の3種類のファンクションを実行することができる。   FIG. 23 is a circuit diagram illustrating a relationship between a configuration example of BLE and a function. As described above, a circuit element in which a pre-logic is added to a hybrid cell is called BLE. As shown in FIG. 23A, the BLE is composed of hybrid cells, multiplexers 223 and 224, EXOR gates 221, 225 and 226, AND gates 220-1 to 220-3, and a 5-bit memory 222. It has C, X, Y, and Z as input signals, AS as a switching signal for switching between addition and subtraction, and T and S as output signals. Carry signal Carry is input to multiplexer 223. By adding a variable as each input signal or clamping the level of a specific input signal to “1” or “0”, the addition / subtraction (ADD / SUB) 227, 2-input lead of FIG. -Three types of functions can be performed: Mueller standard form (2RMCF) 228 and multiplexer (MUX) 229.

ここで、図23の加減算(ADD/SUB)227およびマルチプレクサ(MUX)229について着目する。加減算(ADD/SUB)227の場合は、入力信号としてX、Yが使用されており、マルチプレクサ(MUX)の場合は、X、ZおよびCが使用されている。後述の図24に示すように、LCBへの入力がl,mおよびnとした場合にマルチプレクサ(MUX)が実現されるとして、1がX、mがZ、およびnがCに接続されていたとする。また一方で、加減算(ADD/SUB)227の場合、Xがlに接続されるとして、Yはmまたはnのいずれかに接続されてもよい。   Here, attention is focused on addition / subtraction (ADD / SUB) 227 and multiplexer (MUX) 229 in FIG. In the case of addition / subtraction (ADD / SUB) 227, X and Y are used as input signals, and in the case of a multiplexer (MUX), X, Z and C are used. As shown in FIG. 24 described later, assuming that the multiplexer (MUX) is realized when the input to the LCB is 1, m, and n, 1 is connected to X, m is connected to Z, and n is connected to C. To do. On the other hand, in the case of addition / subtraction (ADD / SUB) 227, Y may be connected to either m or n, assuming that X is connected to l.

図24は、スイッチ配置箇所のパターンを示す模式図である。○は結線が必要な部分であり、△はどちらかに結線すればよい部分である。l、mおよびnとX、ZおよびCとの組み合わせは6通りあるので、図24の(a)〜(f)に全てのパターンを記載している。これによって、例えば、図24(g)のように結線することができれば、図24の(a)〜(f)の全てのパターンを実現することが可能である。これは、LCBにおいて、入力配線と出力配線の全てを接続しなくてもよいことを示している。   FIG. 24 is a schematic diagram showing a pattern of switch arrangement locations. ○ is a portion that needs to be connected, and Δ is a portion that only needs to be connected to either. Since there are six combinations of l, m, and n and X, Z, and C, all patterns are shown in (a) to (f) of FIG. Thus, for example, if the wiring can be made as shown in FIG. 24G, all the patterns shown in FIGS. 24A to 24F can be realized. This indicates that it is not necessary to connect all of the input wiring and the output wiring in the LCB.

ここで、LCBを実装した場合に評価されるP同値類およびP代表元に関して、さらに詳しく説明する。P同値類は、異なる入力の順列を取る論理関数の集合として定義される。
− − −
例:f(x1,x2,x3)=x123 v x1
− − −
g(x3,x2,x1)=x321 v x3
上記2つの関数は入力変数の並びだけが異なる。この場合、この2つの関数を「同じ同値類に属する」といい、同じ同値類に属する関数の集合をP同値類と呼ぶ。
また一方で、P代表元は、同じP同値類に属す関数のうち、関数の出力を2進数と見なした場合、その値が最小となるものをそのP同値類のP代表元と呼ぶ。
関数の2進表現について、下記の関数の出力値をまとめるとm01…m7になる。このビット列を2進数と見なし、P代表元を決める基準とする。
− − − − −
f(x1,x2,x3)=m0・x123 v m1・x123 v…vm7・x123
上記例においてそれぞれの2進数表現は、(10001111)(10110011)(11010101)なので、最小値である代表元は(10001111)である。
Here, the P equivalence class and the P representative element evaluated when the LCB is mounted will be described in more detail. A P equivalence class is defined as a set of logical functions taking permutations of different inputs.
− − −
Example: f (x 1 , x 2 , x 3 ) = x 1 x 2 x 3 v x 1
− − −
g (x 3 , x 2 , x 1 ) = x 3 x 2 x 1 v x 3
The above two functions differ only in the sequence of input variables. In this case, these two functions are referred to as “belonging to the same equivalence class”, and a set of functions belonging to the same equivalence class is referred to as a P equivalence class.
On the other hand, among the functions belonging to the same P equivalence class, the P representative element is referred to as a P representative element of the P equivalence class when the output of the function is regarded as a binary number.
For the binary representation of the function, the output values of the following functions are summarized as m 0 m 1 ... M 7 . This bit string is regarded as a binary number and is used as a reference for determining the P representative element.
− − − − −
f (x 1 , x 2 , x 3 ) = m 0 · x 1 x 2 x 3 vm 1 · x 1 x 2 x 3 v ... vm 7 · x 1 x 2 x 3
In the above example, since each binary number representation is (100001111) (10110011) (11010101), the representative element that is the minimum value is (100001111).

図25は、各々のファンクションの使用割合を示すグラフである。ここでは、前述の図12のLCB構造を決定する上で用いられたMisc.Logicの事前評価の説明を行うこととする。   FIG. 25 is a graph showing the usage ratio of each function. Here, the Misc. Used for determining the LCB structure of FIG. We will explain Logic's prior evaluation.

このMisc.Logicの事前評価ではまず、40種のMCNCベンチマーク回路を使用し、テクノロジマッピングを行った。このテクノロジマッピングの結果から、使用された各ファンクション(Misc.Logic、CF)の使用割合の統計を取った。図25の円グラフには、各々のファンクションの使用頻度が図示されている。ただし、ここでは、使用頻度の高い7種類のファンクションのみを円グラフに表示し、使用頻度の低いファンクションの記載は省略する。   This Misc. In Logic's prior evaluation, first, technology mapping was performed using 40 MCNC benchmark circuits. From the results of this technology mapping, statistics on the usage rate of each function used (Misc. Logic, CF) were taken. The pie chart in FIG. 25 shows the frequency of use of each function. However, here, only seven types of functions that are frequently used are displayed in a pie chart, and descriptions of functions that are not frequently used are omitted.

図25のグラフより、使用割合の高い7種類のファンクションは以下のとおりである。
・2CF 10.1% ・5Misc-2 2.52%
・3Misc-1 38.9% ・4CF 2.04%
・3CF 18.0% ・5Misc-4 10.0%
・4Misc-2 15.1%
本実施例では、上記ファンクションより、2CF、3Misc-1、3CFおよび4CFを考慮する。
From the graph of FIG. 25, the seven types of functions having a high usage rate are as follows.
・ 2CF 10.1% ・ 5Misc-2 2.52%
・ 3Misc-1 38.9% ・ 4CF 2.04%
・ 3CF 18.0% ・ 5Misc-4 10.0%
・ 4Misc-2 15.1%
In the present embodiment, 2CF, 3Misc-1, 3CF and 4CF are considered from the above function.

図26は、本発明に係る相互接続構造の他の実施例を示すブロック図である。図26の他の実施例では、前述の図2の場合と同様に、入力配線INDと出力配線OUDとを相互に接続するためのローカルコネクションブロック(LCB)10と、複数の粒度可変論理セル(VGLC)20とが設けられている。また一方で、VGLC20の出力線から出力される信号をLCB10の入力側の入力配線INDにフィードバックするためのフィードバック線を有するローカルフィードバック30が設けられている。LCB10の入力配線INDは、外部配線ED、VGLC20のフィードバック線、および電源線VDDとアース線GNDである。   FIG. 26 is a block diagram showing another embodiment of an interconnection structure according to the present invention. In another embodiment of FIG. 26, as in the case of FIG. 2 described above, a local connection block (LCB) 10 for mutually connecting the input wiring IND and the output wiring OUD, and a plurality of granularity variable logic cells ( VGLC) 20. On the other hand, a local feedback 30 having a feedback line for feeding back a signal output from the output line of the VGLC 20 to the input wiring IND on the input side of the LCB 10 is provided. The input wiring IND of the LCB 10 is the external wiring ED, the feedback line of the VGLC 20, the power supply line VDD and the ground line GND.

図26のようなリコンフィギュラブル構造を有する論理セル群では、ディジタルフィルタへの応用も多い。このディジタルフィルタは、遅延回路を応用して構成される。また、この遅延回路35の遅延量は特性により変更する場合も多い。本実施例は、遅延回路35をLCB10の後段またはVGLC20の後段に付加し、論理段数を調節することによってディジタルフィルタを構成し易くするものである。この遅延回路35は、固定遅延素子によりで構成してもよいし、可変遅延素子により構成してもよい。   The logic cell group having a reconfigurable structure as shown in FIG. 26 has many applications to digital filters. This digital filter is configured by applying a delay circuit. Further, the delay amount of the delay circuit 35 is often changed depending on characteristics. In this embodiment, a delay circuit 35 is added to the subsequent stage of the LCB 10 or the subsequent stage of the VGLC 20, and the digital filter is easily configured by adjusting the number of logical stages. The delay circuit 35 may be constituted by a fixed delay element or a variable delay element.

本発明は、外部配線と複数の論理セルを含むVGLCやディジタルフィルタ等の論理セル群とを相互に接続するためのLCB等の相互接続構造を備えたプログラマブル論理回路装置に適用することが可能である。さらに、本発明は、複数の論理回路装置をクラスタ化して相互に接続することにより形成されるクラスタ構造に対しても適用することが可能である。   The present invention can be applied to a programmable logic circuit device having an interconnection structure such as LCB for mutually connecting external wiring and a logic cell group such as VGLC and digital filter including a plurality of logic cells. is there. Furthermore, the present invention can also be applied to a cluster structure formed by clustering a plurality of logic circuit devices and connecting them together.

本発明に係る相互接続構造の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of the interconnection structure which concerns on this invention. 図1の相互接続構造の具体例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific example of the interconnection structure of FIG. 図2の具体例の全体的な構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an overall configuration of a specific example of FIG. 2. LCBの内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of LCB. クロスバーを用いた場合のLCBの実装構造の例を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the example of the mounting structure of LCB at the time of using a crossbar. マルチプレクサを用いた場合のLCBの実装構造の例を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the example of the mounting structure of LCB at the time of using a multiplexer. Clos網を用いた場合のLCBの実装構造の例を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the example of the mounting structure of LCB at the time of using Clos network. Benes網を用いた場合のLCBの実装構造の例を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the example of the mounting structure of LCB at the time of using a Benes network. デコーダ回路によるスイッチ制御の様子を説明するための回路ブロック図である。It is a circuit block diagram for demonstrating the mode of switch control by a decoder circuit. ミスセイニアス・ロジックを全て表現するためのLCB内のスイッチの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the switch in LCB for expressing all the missenius logics. 算術演算モードとランダムロジックモードのみを考慮したLCB内のスイッチの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the switch in LCB considering only the arithmetic operation mode and the random logic mode. 一部のミスセイニアス・ロジックに対応したLCB内のスイッチの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the switch in LCB corresponding to a part of Missius logic. デコーダ回路の構造を考慮したLCB内のスイッチの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the switch in LCB considering the structure of the decoder circuit. 4通りのLCB内のスイッチ数削減のアプローチに対する使用BLE数を比較するためのグラフである。It is a graph for comparing the number of BLEs used for approaches of reducing the number of switches in four LCBs. 4通りのLCB内のスイッチ数削減のアプローチに対するクリティカルパス遅延を比較するためのグラフである。6 is a graph for comparing critical path delays for approaches to reducing the number of switches in four LCBs. 4通りのLCB内のスイッチ数削減のアプローチに対する論理段数を比較するためのグラフである。It is a graph for comparing the number of logical stages with respect to the approach of reducing the number of switches in four LCBs. 複数のVGLCのクラスタ化に関する概念図である。It is a conceptual diagram regarding clustering of several VGLC. 複数のVGLCを有するクラスタ構造の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the cluster structure which has several VGLC. キャリーセレクトアダーの実装例を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the example of mounting of a carry select adder. BLEを基本単位として構成されたVGLCの構成例を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the structural example of VGLC comprised by making BLE a basic unit. VGLCが有するファンクションの例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the example of the function which VGLC has. ハイブリッドセルの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of a hybrid cell. BLEの構成例とファンクションとの関係を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the relationship between the structural example of BLE and a function. スイッチ配置箇所のパターンを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the pattern of a switch arrangement location. 各々のファンクションの使用割合を示すグラフである。It is a graph which shows the usage rate of each function. 本発明に係る相互接続構造の他の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other Example of the interconnection structure which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 リコンフィギャラブルスイッチ群
2 論理セル群
3 フィードバック部
4 コンフィギュレーションメモリ
5 コネクションブロック(CB)
5−1、5−2 コネクションブロック(CB)
6−1〜6−4 スイッチブロック
7 タイル
8 デコーダ回路
9 基本論理素子(BLE)
10 ローカルコネクションブロック(LCB)
11 スイッチ部
12 制御部
15 スイッチ
20 粒度可変論理セル(VGLC)
21 クラスタ
22−1〜22−4 3ビットリップルキャリーアダー(RCA)
23−1、23−2 3ビットリップルキャリーアダー(RCA)
24−1、24−2 マルチプレクサ(MUX)ユニット
26−1〜26−4 ハイブリッドセル(HC)
29 出力セレクタおよび4ビットレジスタ
30 ローカルフィードバック
35 遅延回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reconfigurable switch group 2 Logic cell group 3 Feedback part 4 Configuration memory 5 Connection block (CB)
5-1, 5-2 Connection block (CB)
6-1 to 6-4 Switch block 7 Tile 8 Decoder circuit 9 Basic logic element (BLE)
10 Local connection block (LCB)
11 switch unit 12 control unit 15 switch 20 granularity variable logic cell (VGLC)
21 clusters 22-1 to 22-4 3-bit ripple carry adder (RCA)
23-1, 23-2 3-bit ripple carry adder (RCA)
24-1, 24-2 Multiplexer (MUX) units 26-1 to 26-4 Hybrid cells (HC)
29 Output selector and 4-bit register 30 Local feedback 35 Delay circuit

Claims (28)

外部配線と複数の論理セルを含む論理セル群の入力線とを相互に接続するための相互接続部を有する相互接続構造において、
前記相互接続部は、前記外部配線と前記論理セル群の入力線との相互接続関係を規定する接続規定手段と、
前記論理セル群の出力線の一部を前記相互接続部の入力線にフィードバックするためのフィードバック部と、を有しており、
前記フィードバック部によって、フィードバック信号を外部から取り入れる必要がなく、前記相互接続部の入力線の数が削減されるように構成され、
前記複数の論理セルの中で対象となる論理のファンクションを考慮して、ファンクション表現に関する柔軟性を保ちつつ、前記接続規定手段により規定される組み合わせ数が前記相互接続部の入出力の全ての組み合わせ数より少ない構成が実現されるように構成されることを特徴とする相互接続構造
In interconnect structure having interconnects for connecting the input line of the logic cell group to each other with external wiring and a plurality of logic cells,
The interconnect section includes a connection defining means for defining the interconnection relationship between the input line of the logic cell group and the external wiring,
A feedback unit for feeding back a part of the output line of the logic cell group to the input line of the interconnection unit,
The feedback unit is configured to reduce the number of input lines of the interconnect unit without the need to incorporate a feedback signal from the outside.
The number of combinations defined by the connection defining means is all combinations of the inputs and outputs of the interconnecting part while maintaining flexibility regarding function expression in consideration of the function of the target logic in the plurality of logic cells. interconnect structure wherein the less than the number configuration is configured to be realized.
前記相互接続部の入力線の数および出力線の数は、任意に設定されることを特徴とする請求項1に記載の相互接続構造The number of the number and the output line of the input line of the interconnects, the interconnect structure according to claim 1, characterized in that is arbitrarily set. 前記論理セルは、再構成可能な論理セルであることを特徴とする請求項1に記載の相互接続構造The logic cell interconnection structure according to claim 1, characterized in that the reconfigurable logic cells. 前記相互接続部の特定の入力線を所定のレベルにクランプすることによって、前記相互接続部の入力線の数を削減することが可能であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の相互接続構造4. The number of input lines of the interconnect portion can be reduced by clamping a specific input line of the interconnect portion to a predetermined level. interconnect structure according to claim. 前記複数の論理セルの論理のファンクションの中で特定のファンクションを選択することによって、前記接続規定手段により規定される組み合わせ数を削減することが可能であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の相互接続構造4. The number of combinations defined by the connection defining means can be reduced by selecting a specific function among logic functions of the plurality of logic cells. An interconnect structure according to any one of the preceding claims . 前記複数の論理セルの論理関数を、異なる入力信号の順列を取る論理関数の集団に属する特定の論理関数に集約することによって、前記接続規定手段により規定される組み合わせ数を削減することが可能であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の相互接続構造It is possible to reduce the number of combinations defined by the connection defining means by aggregating the logic functions of the plurality of logic cells into specific logic functions belonging to a group of logic functions that take different permutations of input signals. The interconnect structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the interconnect structure is provided . デコーダ回路により前記複数のスイッチのオン・オフ動作を制御することによって、前記相互接続部のコンフィギュレーションメモリのメモリ数を削減することが可能であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の相互接続構造4. The number of configuration memories in the interconnect portion can be reduced by controlling on / off operations of the plurality of switches by a decoder circuit. 5. An interconnect structure according to claim 1 . 前記相互接続部または前記論理セル群の後段に遅延回路を設けることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の相互接続構造The interconnect structure according to any one of claims 1 to 7, characterized in that providing a delay circuit in the subsequent stage of the interconnect or the logical cell groups. 前記遅延回路は、固定遅延素子により構成されることを特徴とする請求項8に記載の相互接続構造The delay circuit interconnect structure according to claim 8, characterized in that it is constituted by a fixed delay element. 前記遅延回路は、可変遅延素子により構成されることを特徴とする請求項8に記載の相互接続構造The delay circuit interconnect structure according to claim 8, characterized in that it is constituted by a variable delay element. 複数の論理セルを含む論理セル群と、外部配線と前記論理セル群の入力線とを相互に接続するための相互接続部とを有する論理回路装置において、
前記相互接続部は、前記外部配線と前記論理セル群の入力線との相互接続関係を規定する接続規定手段と、
前記論理セル群の出力線の一部を前記相互接続部の入力線にフィードバックするためのフィードバック部と、を有しており、
前記フィードバック部によって、フィードバック信号を外部から取り入れる必要がなく、前記相互接続部の入力線の数が削減されるように構成され、
前記複数の論理セルの中で対象となる論理のファンクションを考慮して、ファンクション表現に関する柔軟性を保ちつつ、前記接続規定手段により規定される組み合わせ数が前記相互接続部の入出力の全ての組み合わせ数より少ない構成が実現されるように構成されることを特徴とする論理回路装置。
In a logic circuit device having a logic cell group including a plurality of logic cells, and an interconnection part for mutually connecting an external wiring and an input line of the logic cell group,
The interconnect section includes a connection defining means for defining the interconnection relationship between the input line of the logic cell group and the external wiring,
A feedback unit for feeding back a part of the output line of the logic cell group to the input line of the interconnection unit,
The feedback unit is configured to reduce the number of input lines of the interconnect unit without the need to incorporate a feedback signal from the outside.
The number of combinations defined by the connection defining means is all combinations of the inputs and outputs of the interconnecting part while maintaining flexibility regarding function expression in consideration of the function of the target logic in the plurality of logic cells. A logic circuit device configured to realize a configuration less than a number.
前記相互接続部の入力線の数および出力線の数は、任意に設定されることを特徴とする請求項11に記載の論理回路装置。   12. The logic circuit device according to claim 11, wherein the number of input lines and the number of output lines of the interconnecting unit are arbitrarily set. 前記論理セルは、再構成可能な論理セルであることを特徴とする請求項11に記載の論理回路装置。   The logic circuit device according to claim 11, wherein the logic cell is a reconfigurable logic cell. 前記相互接続部の特定の入力線を所定のレベルにクランプすることによって、前記相互接続部の入力線の数を削減することが可能であることを特徴とする請求項11から13のいずれか一項に記載の論理回路装置。   14. The number of input lines of the interconnect portion can be reduced by clamping a specific input line of the interconnect portion to a predetermined level. The logic circuit device according to item. 前記複数の論理セルの論理のファンクションの中で特定のファンクションを選択することによって、前記接続規定手段により規定される組み合わせ数を削減することが可能であることを特徴とする請求項11から13のいずれか一項に記載の論理回路装置。   14. The number of combinations defined by the connection defining means can be reduced by selecting a specific function from among the logic functions of the plurality of logic cells. The logic circuit device according to any one of the above. 前記複数の論理セルの論理関数を、異なる入力信号の順列を取る論理関数の集団に属する特定の論理関数に集約することによって、前記接続規定手段により規定される組み合わせ数を削減することが可能であることを特徴とする請求項11から13のいずれか一項に記載の論理回路装置。   It is possible to reduce the number of combinations defined by the connection defining means by aggregating the logic functions of the plurality of logic cells into specific logic functions belonging to a group of logic functions that take different permutations of input signals. The logic circuit device according to claim 11, wherein the logic circuit device is provided. デコーダ回路により前記複数のスイッチのオン・オフ動作を制御することによって、前記相互接続部のコンフィギュレーションメモリのメモリ数を削減することが可能であることを特徴とする請求項11から13のいずれか一項に記載の論理回路装置。   14. The number of configuration memories in the interconnect portion can be reduced by controlling on / off operations of the plurality of switches by a decoder circuit. The logic circuit device according to one item. 前記相互接続部または前記論理セル群の後段に遅延回路を設けることを特徴とする請求項11から17のいずれか一項に記載の論理回路装置。   18. The logic circuit device according to claim 11, wherein a delay circuit is provided in a subsequent stage of the interconnection unit or the logic cell group. 前記遅延回路は、固定遅延素子により構成されることを特徴とする請求項18に記載の論理回路装置。   The logic circuit device according to claim 18, wherein the delay circuit includes a fixed delay element. 前記遅延回路は、可変遅延素子により構成されることを特徴とする請求項18に記載の論理回路装置。   The logic circuit device according to claim 18, wherein the delay circuit includes a variable delay element. 複数の論理セルを含む論理セル群と、外部配線と前記論理セル群の入力線とを相互に接続するための相互接続部を有する論理回路装置を1つのクラスタとし、複数のクラスタを相互に接続することによってクラスタ構造が形成される論理回路装置において、
各々の前記クラスタ内の前記相互接続部は、前記外部配線と前記論理セル群の入力線との相互接続関係を規定する接続規定手段と、
各々の前記クラスタ内の前記論理セル群の出力線の一部を前記相互接続部の入力線にフィードバックするためのフィードバック部と、を有しており、
前記フィードバック部によって、フィードバック信号を外部から取り入れる必要がなく、前記相互接続部の入力線の数が削減されるように構成され、
各々の前記クラスタ内における前記論理セル群の前記複数の論理セルの中で対象となる論理のファンクションを考慮して、ファンクション表現に関する柔軟性を保ちつつ、前記接続規定手段により規定される組み合わせ数が前記相互接続部の入出力の全ての組み合わせ数より少ない構成が実現されるように構成されることを特徴とする論理回路装置。
A logic circuit device including a logic cell group including a plurality of logic cells, and an interconnection part for mutually connecting an external wiring and an input line of the logic cell group is defined as one cluster, and the plurality of clusters are connected to each other. In a logic circuit device in which a cluster structure is formed by
The interconnection part in each of the clusters includes connection defining means for defining an interconnection relationship between the external wiring and the input line of the logic cell group;
A feedback unit for feeding back a part of an output line of the logic cell group in each of the clusters to an input line of the interconnection unit;
The feedback unit is configured to reduce the number of input lines of the interconnect unit without the need to incorporate a feedback signal from the outside.
The number of combinations defined by the connection defining means is determined while considering the function of the target logic in the plurality of logic cells of the logic cell group in each of the clusters, while maintaining flexibility regarding function expression. A logic circuit device configured to realize a configuration smaller than the total number of combinations of inputs and outputs of the interconnection section.
各々の前記クラスタ内の前記相互接続部の入力線の数および出力線の数は、任意に設定されることを特徴とする請求項21に記載の論理回路装置。   22. The logic circuit device according to claim 21, wherein the number of input lines and the number of output lines of the interconnection section in each cluster are arbitrarily set. 各々の前記クラスタ内の前記論理セルは、再構成可能な論理セルであることを特徴とする請求項21に記載の論理回路装置。   The logic circuit device according to claim 21, wherein the logic cell in each of the clusters is a reconfigurable logic cell. 各々の前記クラスタ内の前記相互接続部の特定の入力線を所定のレベルにクランプすることによって、前記相互接続部の入力線の数を削減することが可能であることを特徴とする請求項21から23のいずれか一項に記載の論理回路装置。   The number of input lines of the interconnect can be reduced by clamping a particular input line of the interconnect in each of the clusters to a predetermined level. 24. The logic circuit device according to any one of 1 to 23. 各々の前記クラスタ内における前記論理セル群の前記複数の論理セルの論理のファンクションの中で特定のファンクションを選択することによって、前記接続規定手段により規定される組み合わせ数を削減することが可能であることを特徴とする請求項21から23のいずれか一項に記載の論理回路装置。   It is possible to reduce the number of combinations defined by the connection defining means by selecting a specific function among the logic functions of the plurality of logic cells of the logic cell group in each cluster. 24. The logic circuit device according to any one of claims 21 to 23, wherein: 各々の前記クラスタ内における前記複数の論理セルの論理関数を、異なる入力信号の順列を取る論理関数の集団に属する特定の論理関数に集約することによって、前記接続規定手段により規定される組み合わせ数を削減することが可能であることを特徴とする請求項21から23のいずれか一項に記載の論理回路装置。   By combining the logic functions of the plurality of logic cells in each of the clusters into a specific logic function belonging to a group of logic functions taking different permutations of input signals, the number of combinations defined by the connection defining means is obtained. 24. The logic circuit device according to claim 21, wherein the logic circuit device can be reduced. 各々の前記クラスタ内に設けられたデコーダ回路により前記複数のスイッチのオン・オフ動作を制御することによって、前記相互接続部のコンフィギュレーションメモリのメモリ数を削減することが可能であることを特徴とする請求項21から23のいずれか一項に記載の論理回路装置。   By controlling the on / off operation of the plurality of switches by a decoder circuit provided in each of the clusters, it is possible to reduce the number of configuration memories in the interconnect section The logic circuit device according to any one of claims 21 to 23. 各々の前記クラスタ内の前記相互接続部または前記論理セル群の後段に遅延回路を設けることを特徴とする請求項21から27のいずれか一項に記載の論理回路装置。   28. The logic circuit device according to claim 21, wherein a delay circuit is provided in a subsequent stage of the interconnect section or the logic cell group in each of the clusters.
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