JP5522050B2 - クロック分周回路、クロック分配回路、クロック分周方法及びクロック分配方法 - Google Patents

Description

本発明は、クロック分周回路、クロック分配回路、クロック分周方法及びクロック分配方法に関し、特に、複数の機能ブロックのそれぞれに周波数の異なるクロック信号を生成し分配するクロック分周回路、クロック分配回路、クロック分周方法及びクロック分配方法に関する。

半導体装置に集積された複数の回路（機能ブロック）のそれぞれに、周波数の異なるクロック信号を分配する方法として、ある周波数のクロック信号から、機能ブロック毎に、より低い周波数のクロック信号を分周して生成し、それぞれの機能ブロックに分配する方法が提案されている。

ある周波数のクロック信号から、より低い周波数のクロック信号を分周するクロック分周回路において、分周比、すなわち分周前のクロック信号の周波数と分周後のクロック信号の周波数の比が１／Ｍ（Ｍは整数）の分周回路（整数分周回路）は、カウンタ回路を用いて容易に実現することができる。

一方、分周比がＮ／Ｍ（Ｎ、Ｍは整数）であっても、分周が可能な分周回路（有理数分周回路）が、提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。これらの背景技術によると、まず、分周比の分子を設定する値（分周比Ｎ／ＭにおけるＮの値）を、入力クロック信号のサイクル毎に累積的に加算する。次に、その加算結果が分周比の分母を設定する値（分周比Ｎ／ＭにおけるＭの値）より大きくなった場合には、その加算結果からＭを引く。これらの動作を行い、その加算結果を参照して、入力クロック信号のクロック・パルスを適切にマスクする（間引く）ことにより有理数分周を実現している。

また、半導体装置がますます大規模化し、その動作周波数が増加するにつれて、半導体装置上に分配されたクロック信号間の相対的な位相ずれ、いわゆるクロックスキューが大きな問題となっている。クロックスキューが大きくなると、同期式回路の動作周波数の上限が制限されるため、性能を低下させてしまう。

クロックスキューを低減する技術として、クロックバッファ及びクロック配線をツリー状に構成したクロックツリー回路が知られている。このクロックツリー回路は、クロックツリーの各階層においてクロックバッファを使用する。さらに負荷容量や配線抵抗が同一になるように設計レイアウトを行うことによって、クロックツリーの入力端から各出力端までのクロック伝播経路の遅延を同一とする。そのため、各出力端間におけるクロック信号の位相差は相対的に小さくなり、クロックスキューを低減することが期待できる。

図８および図９を参照して、上記背景技術によるクロック分周回路およびクロック分配回路における問題の具体例を説明する。

図８は、クロックＡｉ（ｉは１≦ｉ≦６４の整数）で動作する回路Ａｉ（ｉは１≦ｉ≦６４の整数）、クロックＮで動作する通信回路Ｎ、クロックツリー回路２０、複数のクロック分周回路１００とを含んだ半導体集積回路の例である。回路Ａｉは、通信回路Ｎに接続され、通信回路Ｎを通じて互いに通信する。クロックツリー回路２０の各出力端にはクロック分周回路１００が接続され、クロックツリー回路２０と複数のクロック分周回路１００から構成されるクロック分配回路を構成する。

クロックツリー回路２０は、クロックツリーの各階層において、クロックバッファ２２を使用し、かつ負荷容量や配線抵抗が同一になるように設計レイアウトを行う。これにより、クロックＳおよびクロックＡｉのクロックスキューを低減する。さらに、クロックＮもまたクロックツリー回路（図示せず）により分配することにより、クロックＮとクロックＳの分配遅延を同一とする。これによって、クロックＮ、クロックＳおよびクロックＡｉのクロックスキューを低減し、回路Ａｉと通信回路Ｎとが同期的に通信することを実現する。

背景技術によるクロック分周回路１００は、入力する分周比設定に基づいて、クロックツリー回路２０により分配されたクロックＳを有理数分周することで、クロックＡｉを生成する。

背景技術によるクロック分周回路１００は、入力クロック信号のクロック・パルスを選択的にマスクすることで分周を実現している。しかし、異なる周波数のクロックで動作する通信回路Ｎとの通信を考慮していない。そのため、通信回路Ｎと通信を行う場合、特別なクロック乗せ換え回路や、特別なタイミング設計が必要になる、という問題がある。さらにその結果、通信の性能が低下してしまう、という問題もある。また、分周比を変更する場合、それに応じて通信回路Ｎとの通信のタイミングも変更する必要がある、という問題がある。

図９は、背景技術にかかるクロック分周回路１００によるクロック分周例を示すタイミング図である。クロックＳを分周比１１／１２〜４／１２で分周して生成したクロックＡｉを図示している。クロックＡｉは、入力するクロックＳのクロック・パルスを適切にマスクすることにより生成することができる。例えば、分周比が９／１２のクロックＡｉは、クロックＳのタイミングＴ０〜Ｔ１１にある１２個のクロック・パルスのうち、タイミングＴ３、Ｔ８、Ｔ１１にある３個のクロック・パルスをマスクすることで生成している。

ここで、クロックＮの周波数はクロックＳの１／３であるとする。すわなち、クロックＮのクロックＳに対する分周比は１／３（＝４／１２）である。このとき、クロックＮとクロックＡｉの位相関係は、クロックＳの１２サイクルで一巡する。この位相関係が一巡する１２サイクルのタイミングを、Ｔ０〜Ｔ１１で示している。

ここで、回路Ａｉと通信回路Ｎは、クロックＮのすべての立ち上がりのタイミングであるタイミングＴ０、Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９、で通信するとする。より詳細には、タイミングＴ０、Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９、において、回路Ａｉは通信回路Ｎに信号を出力し、通信回路Ｎからの信号を入力する。同様に、タイミングＴ０、Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９、において、通信回路Ｎは回路Ａｉに信号を出力し、回路Ａｉからの信号を入力する。

ところが、背景技術にかかるクロック分周回路１００は、異なる周波数のクロックとの通信を考慮していない。そのため、この通信のタイミングにおいても、クロックＳのクロック・パルスをマスクしてクロックＡｉを生成してしまう場合がある。

図９の例の場合、通信のタイミングのうち、Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９において、クロックＳのクロック・パルスをマスクしてクロックＡｉを生成している場合がある。具体的には、タイミングＴ３において、分周比が９／１２の場合（１１０ａ）、６／１２の場合（１１０ｂ）、５／１２の場合（１１０ｃ）にクロック・パルスをマスクしている。同様に、タイミングＴ６において、５／１２の場合（１１０ｄ）にクロック・パルスをマスクしている。同様に、タイミングＴ９において、分周比が７／１２の場合（１１０ｅ）、６／１２の場合（１１０ｆ）、５／１２の場合（１１０ｇ）にクロック・パルスをマスクしている。

上記の場合のように、通信のタイミングでクロックＳのクロック・パルスをマスクしてクロックＡｉを生成した場合、クロックＮで動作する通信回路Ｎが出力した信号を、クロックＡｉで動作する回路Ａｉが期待したタイミングで入力できないことになる。同様に、クロックＮで動作する通信回路Ｎが期待したタイミングで、クロックＡｉで動作する回路Ａｉが信号を出力できないことになる。

従って、背景技術にかかるクロック分周回路では、異なる周波数のクロックにより動作する回路との通信において、期待した正しい通信動作を実現するために、特別なクロック乗せ換え回路や、特別なタイミング設計が必要となる、という問題がある。その結果、通信の性能が低下してしまう、という問題がある。さらに、分周比を変更する場合、それに応じて異なる周波数のクロックとの通信のタイミングも変更する必要がある、という問題がある。
さらに、図８に示したクロックツリー回路２０の各出力端にクロック分周回路１００を接続するクロック分配回路においては、クロックツリー回路２０により分配されるクロックＳは、常に分周されていない周波数の高いクロック信号である。そのため、クロックツリー回路２０の消費電力が大きいという問題がある。

特開２００５−４５５０７号公報 特開２００６−１４８８０７号公報

以上、説明したように、背景技術にかかるクロック分周回路及びクロック分配回路では、異なる周波数のクロックにより動作する回路との通信において期待した正しい通信動作を行うことが困難という第１の問題を生じる。
また、クロックツリー回路の消費電力が大きいという第２の問題を生じる。

本発明の目的は、第１の問題点を鑑みて発明されたものであり、異なる周波数のクロックにより動作する回路との通信において期待した正しい通信動作を行うことを可能とするクロック信号を生成するクロック分周回路、クロック分配回路、クロック分周方法及びクロック分配方法を提供することにある。
他の観点による本発明の目的は、第２の問題を解決するために、クロックツリー回路の消費電力を低減できるクロック分周回路、クロック分配回路、クロック分周方法及びクロック分配方法を提供することにある。

本発明にかかるクロック分周回路は、Ｎ／Ｓ（Ｎは正整数，ＳはＮより大きい正整数）により規定された分周比に基づいて、入力クロック信号のＳ個のクロック・パルスのうち、（Ｓ−Ｎ）個分のクロック・パルスを減少させることにより、当該入力クロック信号をＮ／Ｓ分周した出力クロック信号を生成するクロック分周回路であって、前記入力クロック信号のＳ個のクロック・パルスのうち、前記出力クロック信号を用いる対象回路が行うデータ通信の通信タイミング以外のクロック・パルスを優先的に減少させる制御信号を生成する制御回路と、前記制御回路によって生成された制御信号に応じて、前記入力クロック信号のクロック・パルスを減少させることによって前記出力クロック信号を生成する処理回路を備えたものである。

また、本発明にかかるクロック分配回路は、クロックツリー回路と、入力されたクロック信号に対して第１の分周を行い、前記クロックツリー回路に出力する第１のクロック分周回路と、前記クロックツリー回路から出力される複数のクロック信号を入力し、それぞれのクロック信号に対して第２の分周を行い、複数の対象回路に出力する第２のクロック分周回路とを備えたものである。

本発明にかかるクロック分周方法は、Ｎ／Ｓ（Ｎは正整数，ＳはＮより大きい正整数）により規定された分周比に基づいて、入力クロック信号のＳ個のクロック・パルスのうち、Ｓ−Ｎ個分のクロック・パルスを減少させることにより、当該入力クロック信号をＮ／Ｓ分周した出力クロック信号を生成するクロック分周方法であって、前記入力クロック信号のＳ個のクロック・パルスのうち、前記出力クロック信号を用いる対象回路で行うデータ通信の通信タイミング以外のクロック・パルスを決定し、決定されたクロック・パルスを減少させることによって前記出力クロック信号を生成する。

本発明にかかるクロック分配方法は、入力されたクロック信号に対して第１の分周を行い、第１の分周が行われたクロック信号を複数に分配し、分配されたクロック信号に第２の分周を行い、複数の回路に出力する。

本発明によれば、異なる周波数のクロックにより動作する回路との通信において期待した正しい通信動作を行うことを可能とするクロック信号を生成するクロック分周回路、クロック分配回路、クロック分周方法及びクロック分配方法を提供することができる。
また、他の観点による本発明によれば、クロックツリー回路の消費電力を低減できるクロック分周回路、クロック分配回路、クロック分周方法及びクロック分配方法を提供することができる。

本発明における半導体集積回路の構成図である。 発明の実施の形態１にかかるクロック分周回路の構成図である。 発明の実施の形態１にかかるクロック分周例を示すタイミング図である。 発明の実施の形態１にかかるクロック分周例を示すタイミング図である。 発明の実施の形態２にかかるクロック分周回路の構成図である。 発明の実施の形態２にかかるクロック分周回路の動作を示すタイミング図である。 発明の実施の形態２にかかるクロック分周回路の動作を示すタイミング図である。 背景技術による半導体集積回路の構成図である。 背景技術によるクロック分周例を示すタイミング図である。

発明の実施の形態１．
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態１にかかるクロック分配回路について説明する。図１は、クロックＡｉ（ｉは１≦ｉ≦６４の整数）で動作する回路Ａｉ（ｉは１≦ｉ≦６４の整数）、クロックＮで動作する通信回路Ｎ、クロックツリー回路２０、クロック分周回路１０ａおよび１０ｂとを備えた半導体集積回路の例である。図８で示した背景技術にかかる半導体集積回路の例と同一の構成要素には同一の符号を付してある。

回路Ａｉは、通信回路Ｎに接続され、通信回路Ｎを通じて互いに通信する。クロックツリー回路２０の各出力端にはクロック分周回路１０ａが接続されるとともに、クロックツリー回路２０の入力端にはクロック分周回路１０ｂが接続され、クロック分配回路を構成する。

クロックツリー回路２０は、クロックツリーの各階層においてクロックバッファ２２を使用し、かつ負荷容量や配線抵抗が同一になるように設計レイアウトを行うことによって、クロックＳのクロックスキューを低減する。さらに、クロックＮもまたクロックツリー回路（図示せず）により分配することにより、クロックＮとクロックＳの分配遅延を同一とする。これによって、クロックＮ、クロックＳおよびクロックＡｉのクロックスキューを低減し、回路Ａｉと通信回路Ｎとが同期的に通信することを実現する。

図２は、本実施形態におけるクロック分周回路１０の構成を示す構成図である。クロック分周回路１０は、分周比設定３５で与えられるＮ／Ｍ（Ｎは正整数，ＭはＮより大きい正整数）で規定された分周比と、入力クロック分周比情報６１で与えられるＳ／Ｍ（Ｓは正整数，ＭはＳより大きい正整数）で規定されたクロックＩＮの分周比情報に基づいて、クロックＩＮ（入力クロック信号）の連続するＳ個のクロック・パルスのうち、（Ｓ−Ｎ）個分のクロック・パルスをマスクする。これにより、クロック分周回路１０は、クロックＩＮをＮ／Ｓの分周比で有理数分周したクロックＯＵＴ（出力クロック信号）を生成する。

ここで、クロックＩＮはＳ／Ｍで分周されたクロックである。従って、クロック分周回路１０は、分周されていないクロック信号に対してＮ／Ｍの分周比で分周されたクロックＯＵＴを生成することになる。言い換えると、クロック分周回路１０は、分周比設定３５で与えられる分周比Ｎ／Ｍに基づいて、入力クロック分周比情報６１で与えられる分周比Ｓ／Ｍで分周された入力クロック信号を、Ｎ／Ｓの分周比で有理数分周する。これにより、クロック分周回路１０は、分周されていないクロック信号をＮ／Ｍ（＝（Ｓ／Ｍ）×（Ｎ／Ｓ））の分周比で分周したクロック信号に相当する出力クロック信号を生成する。

クロック分周回路１０は、さらに、上記した分周比設定３５および入力クロック分周比情報６１に加えて、クロックＯＵＴで動作する回路が通信を行うタイミングを示す通信タイミング情報３６を入力し、これらに基づいて通信タイミングを考慮したクロックＯＵＴを生成する。

このクロック分周回路１０は、主な回路として、マスク回路５０とマスク制御回路３０とを含んでいる。
マスク回路５０は、入力されたマスク信号３９に応じてクロックＩＮのクロック・パルスをマスクすることにより、クロックＯＵＴを生成して出力する機能を有する処理回路である。

マスク制御回路３０は、クロックＯＵＴで動作する回路が通信を行うタイミングを示す通信タイミング情報３６に基づいて、マスク信号３９をマスク回路５０へ出力する機能を有する制御回路である。マスク信号３９は、連続するＳ個のクロック・パルスのタイミングのうち、当該通信が行われる通信タイミングを除く他のタイミングに対して、Ｓ個とＮ個の差分となる個数（Ｓ−Ｎ）個分のクロック・パルスをマスクするマスクタイミングを割り当てた信号である。

マスク制御回路３０は、さらに、分周比の小さい（Ｎ／ＭまたはＮ／Ｓの値が大きい）場合において、マスクタイミングを割り当てたタイミングに対して、それよりも分周比の大きい（Ｎ／ＭまたはＮ／Ｓの値が小さい）場合においても、必ずマスクタイミングを割り当てたマスク信号３９をマスク回路５０へ出力する機能を有している。

図１に示した本実施形態において、クロック分周回路１０ａおよび１０ｂは、クロック分周回路１０と同一の構成を有するクロック分周回路である。クロック分周回路１０ａは、入力する分周比設定３５、通信タイミング情報３６、入力クロック分周比情報６１に基づいて、クロックツリー回路２０により分配されたクロックＳ'を有理数分周することで、クロックＡｉを生成する。クロック分周回路１０ｂは、入力する分周比設定３５、通信タイミング情報３６、入力クロック分周比情報６１に基づいて、クロックＳを有理数分周することで、クロックツリー回路２０によって分配するクロックＳ'を生成する。

すべての回路Ａｉは通信回路Ｎと、同一のタイミング、例えばクロックＮのすべての立ち上がりエッジのタイミングで通信を行う。従って、すべてのクロック分周回路１０ａおよび１０ｂは、当該タイミングを示す同一の通信タイミング情報３６が供給される。

一方、各回路Ａｉは、それぞれ動作周波数が異なっていてもよい。従って、各クロック分周回路１０ａには、それぞれ値が異なる分周比設定３５が供給されてもよい。また、クロック分周回路１０ｂの分周比設定３５には、すべてのクロック分周回路１０ａのうち、最も小さい分周比（Ｎ／Ｍの値が大きい）が設定されている分周比設定３５と同一の値が供給される。

また、各クロック分周回路１０ａには、クロック分周回路１０ａの入力クロックであるクロックＳ'の周波数を示す入力クロック分周比情報６１が供給される。同様にクロック分周回路１０ｂには、クロック分周回路１０ｂの入力クロックであるクロックＳの周波数を示す入力クロック分周比情報６１が供給される。

上記したクロック分周回路１０ａおよび１０ｂに供給される分周比設定３５、通信タイミング情報３６、入力クロック分周比情報６１は、上位回路（図示せず）が供給してもよいし、回路Ａｉのいずれかが供給してもよい。

次に、図３および図４を参照して、本発明の実施の形態１にかかるクロック分周回路の動作について説明する。

図３は、本発明の実施の形態１にかかるクロック分周回路１０ｂの動作を示すタイミングチャートである。ここでは、分周比分母Ｍ＝１２、分周比分子Ｎ＝１１〜３としている。クロックＳを分周比１１／１２〜３／１２で分周してクロックＳ'を生成する場合を例として説明する。

また、入力クロック信号であるクロックＳは分周されていないクロック信号である。そのため、入力クロック分周比情報６１で与えられるクロックＳの分周比Ｓ／Ｍにおいて、入力クロック分周比分子Ｓ＝１２、入力クロック分周比分母Ｍ＝１２である。従って、この例では、Ｎ／Ｍ＝Ｎ／Ｓである。

図３では、クロックＮの周波数がクロックＳの１／４である。すなわちクロックＮのクロックＳに対する分周比が１／４（＝３／１２）で、クロックＮがクロックＳに同期している場合が示されている。この際、クロックＮとクロックＳ'の位相関係は、クロックＳの１２サイクルで一巡する。図３では、この位相関係が一巡する１２サイクルのタイミングがＴ０〜Ｔ１１で示されている。回路Ａｉは、クロックＮの立ち上がりタイミングに相当するタイミングＴ０，Ｔ４，Ｔ８でデータ通信を行う。

本発明の実施の形態１によるクロック分周回路１０と、背景技術にかかるクロック分周回路１００との違いは、本発明の実施の形態１によるクロック分周回路１０が上記通信のタイミングを示す通信タイミング情報を入力し、それに基づいて通信のタイミングを考慮した有理数分周を行うことにある。具体的には、通信のタイミングにあるクロック・パルスは常にマスクをせずに、それ以外の通信のタイミングにないクロック・パルスをマスクすることで、有理数分周を実現することを特徴とする。さらに、分周比の小さい（Ｎ／ＭまたはＮ／Ｓの値が大きい）場合においてクロック・パルスをマスクしたタイミングに対して、それよりも分周比の大きい（Ｎ／ＭまたはＮ／Ｓの値が小さい）場合にも当該タイミングで必ずマスクすることで、有理数分周を実現することを特徴とする。

図３のクロック分周例においては、
（１）通信のタイミングであるタイミングＴ０、Ｔ４、Ｔ８では、常にクロック・パルスをマスクせず、それ以外の通信のタイミングではないタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１１のいずれかにあるクロック・パルスをマスクする、
かつ、
（２）分周比の小さい場合においてクロック・パルスをマスクしたタイミングに対して、分周比の大きい場合にも当該タイミングで必ずマスクする、
ことによって、クロックＳ'を生成している。

従って、マスク制御回路３０は、上記通信のタイミングではないタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１１のいずれかに対して、Ｓ−Ｎ個分のクロック・パルスをマスクし、かつ、分周比の小さい場合にクロック・パルスをマスクしたタイミングでは、分周比の大きい場合にも必ずマスクするマスクタイミングを割り当てたマスク信号３９を生成する。

このようなクロックＳ'は、分周比の小さい場合から、クロック・パルスをマスクするタイミングを追加割り当てしていくことで、生成することができる。

例えば、クロックＳのタイミングＴ０〜Ｔ１１にある１２個のクロック・パルスのうち、Ｔ０、Ｔ４、Ｔ８以外のタイミング、例えばタイミングＴ９に対してマスクタイミングを割り当てれば、分周比１１／１２のクロックＳ'を生成できる。さらに、Ｔ５に対してマスクタイミングを追加割り当てすれば、分周比１０／１２のクロックＳ'を生成できる。さらにＴ１に対して追加割り当てすれば、分周比の９／１２のクロックＳ'を生成できる。さらにＴ７に対して追加割り当てすれば、分周比の８／１２のクロックＳ'を生成できる。

また、さらにＴ１１に対して追加割り当てすれば、分周比７／１２のクロックＳ'を生成できる。さらに、Ｔ３に対して追加割り当てすれば、分周比６／１２のクロックＳ'を生成できる。さらにＴ２に対して追加割り当てすれば、分周比の５／１２のクロックＳ'を生成できる。さらにＴ１０に対して追加割り当てすれば、分周比の４／１２のクロックＳ'を生成できる。さらにＴ６に対して追加割り当てすれば、分周比の３／１２のクロックＳ'を生成できる。

図４は、本発明の実施の形態１にかかるクロック分周回路１０ａの動作を示すタイミングチャートである。クロック分周回路１０ａの動作は、入力クロックがクロック分周回路１０ｂにより分周される場合のあるクロックＳ'であることを除けば、図３に示したクロック分周回路１０ｂと同一の動作である。クロックＳに対してクロック・パルスをマスクするタイミングも同一である。

ここでは、分周比設定３５で与えられる分周比Ｎ／Ｍにおいて、分周比分母Ｍ＝１２、分周比分子Ｎ＝９〜３とした場合を例として説明する。このとき、入力クロック信号であるクロックＳ'はクロックＳを分周比９／１２で分周したクロックであるとする。従って、入力クロック分周比情報６１で与えられるクロックＳ'の分周比を規定する分周比Ｓ／Ｍにおいて、入力クロック分周比分子Ｓ＝９、入力クロック分周比分母Ｍ＝１２である。

すなわち、分周比が９／１２のクロックＳ'を分周比９／９〜３／９で分周してクロックＡｉを生成する場合の例である。従って、クロックＳを分周比９／１２〜３／１２で分周したクロック信号に相当するクロックＡｉを生成する場合の例である。

前述したように、クロック分周回路１０ｂの分周比設定３５には、すべてのクロック分周回路１０ａのうち、最も小さい（Ｎ／Ｍの値が大きい）分周比が設定されている分周比設定３５と同一の値が供給される。従って、この例では、クロック分周回路１０ａは、分周比９／１２〜３／１２のいずれかで分周したクロックＡｉを生成する。図４には分周比が１１／１２および１０／１２の場合のクロックＡｉの波形も図３との比較のために図示しているが、この例ではそれらの分周比が設定されることはない。

図４では、図３と同様に、クロックＮの周波数がクロックＳの１／４である。すなわちクロックＮのクロックＳに対する分周比が１／４（＝３／１２）で、クロックＮがクロックＳに同期している場合が示されている。また、クロックＳ'はクロックＳを分周比９／１２で分周して生成されている。この際、クロックＮとクロックＳ'やクロックＡｉとの位相関係は、クロックＳの１２サイクルで一巡する。図４では、この位相関係が一巡する１２サイクルのタイミングがＴ０〜Ｔ１１で示されている。回路Ａｉおよび通信回路Ｎは、クロックＮの立ち上がりタイミングに相当するタイミングＴ０、Ｔ４、Ｔ８でデータ通信を行う。

図４のクロック分周例においても、
（１）通信のタイミングであるタイミングＴ０、Ｔ４、Ｔ８では、常にクロック・パルスをマスクせず、それ以外の通信のタイミングではないタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１１のいずれかにあるクロック・パルスをマスクする、
かつ、
（２）分周比の小さい場合においてクロック・パルスをマスクしたタイミングに対して、分周比の大きい場合にも当該タイミングで必ずマスクする、
ことによって、クロックＡｉを生成する。

従って、マスク制御回路３０は、この通信のタイミングではないタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１１のいずれかに対して、Ｓ−Ｎ個分のクロック・パルスをマスクし、かつ、分周比の小さい場合にクロック・パルスをマスクしたタイミングに対して、分周比の大きい場合にも当該タイミングで必ずマスクするマスクタイミングを割り当てたマスク信号３９を生成する。

以上説明したように、本実施の形態１のクロック分配回路は、分周比設定３５で与えられる分周比Ｎ／Ｍに基づいて、入力クロック分周比情報６１で与えられる分周比Ｓ／Ｍで分周された入力クロック信号を、Ｎ／Ｓの分周比で有理数分周することで、分周されていないクロック信号をＮ／Ｍの分周比で分周したクロック信号に相当する出力クロック信号を生成する。従って、入力クロック信号をあらかじめ分周して周波数を低減することができる。

さらに、本実施の形態１のクロック分配回路は、分周比の小さい場合にクロック・パルスをマスクしたタイミングに対して、分周比の大きい場合にも当該タイミングで必ずマスクしてクロックを生成する。さらに、クロック分周回路１０ｂの分周比設定は、すべてのクロック分周回路１０ａのうち、最も小さい（Ｎ／ＭまたはＮ／Ｓの値が大きい）分周比が設定されている分周比設定と同一の値が供給される。従って、クロック分周回路１０ａは、クロック分周回路１０ｂにより分周されたクロックＳ'から、クロックＳ'の分周比と同じか、それより大きい分周比のクロックＡｉを生成することができる。なぜなら、クロックＳ'でマスクされるタイミングでは、クロックＡｉにおいても必ずマスクされ、クロックＡｉにおいてマスクされないタイミングでは、クロックＳ'においてもマスクされないからである。

言い換えると、すべてのクロックＡｉのうち、最も小さい（Ｎ／Ｍの値が大きい）分周比と同一の分周比で、クロックＳ'を分周することができる。このため、クロックツリー回路２０により分配するクロック信号（クロックＳ'）の周波数を低減することができる。従って、クロックツリー回路２０の消費電力を削減することができるという効果がある。

一方、図９に示した背景技術にかかるクロック分周例のように、クロックツリー回路の入力端で分周することを考慮しないクロック分配方法では、必ずしもすべてのクロックＡｉのうち、最も小さい分周比と同一の分周比でクロックＳ'を分周することができない。

例えば図９の例では、分周比９／１２のクロックＳ'において、タイミングＴ３およびＴ８にはクロック・パルスがない。従って、分周比９／１２のクロックＳ'からは、タイミングＴ３またはＴ８においてクロック・パルスが必要な分周比が８／１２、７／１２、６／１２、４／１２のクロックＡｉを生成することができない。このため、仮にすべてのクロックＡｉのうち、最も小さい分周比が９／１２であったとしても、必ずしもクロックＳ'を９／１２の分周比で分周することができない。従って、仮にクロックツリーの入力端にもクロック分周回路を接続したとしても、クロックツリー回路の消費電力を十分に削減することができない。

さらに、本実施の形態１では、マスク制御回路３０により、マスク信号３９を生成してマスク回路５０へ出力している。マスク信号３９は、回路Ａｉと通信回路Ｎとの間で行う通信のタイミングを示す通信タイミング情報３６に基づいて、通信が行われる通信タイミングを除く他のタイミングに対して、クロック・パルスをマスクするマスクタイミングを割り当てた信号である。これにより、回路Ａｉと通信回路Ｎとの間で通信が行われる通信タイミングを除く他のタイミングにおいて、クロックＳからクロック・パルスがマスクされてクロックＳ'およびクロックＡｉが生成される。

このため、通信タイミングでは、クロックＡｉのクロック・パルスがマスクされなくなり、通信タイミングには必ずクロックＡｉにクロック・パルスが出力される。これに応じて、回路Ａｉは、通信回路Ｎが出力した信号を、期待したタイミングで受け取ることができる。同様に回路Ａｉは、通信回路Ｎが期待したタイミングで、信号を出力することができる。

したがって、本実施の形態１にかかるクロック分周回路によれば、異なる周波数のクロック信号（クロックＮ）で動作する通信相手の回路（通信回路Ｎ）との間でも、通信性能を低下させずにデータ通信を行える出力クロック信号（クロックＡｉ）を生成することが可能となる。これにより、異なる周波数のクロック信号との通信のために、特別なタイミング設計や特別なクロック乗せ換え回路が不要となり、低電力、低面積かつ低設計コストで、クロック信号を有理数分周することが可能となる。

また、本実施の形態１では、マスク制御回路３０において、分周比設定３５に応じて、通信相手の回路で通信が行われる通信タイミングを除く他のタイミングに対して、クロック・パルスをマスクするマスクタイミングを割り当てるようにした。そのため例えば、分周比Ｎ／Ｍが１１／１２〜３／１２のうちのいずれかに変更される場合でも、通信タイミングＴ０、Ｔ４、Ｔ８以外のタイミングでクロックＳおよびＳ'のクロック・パルスをマスクすることができる。したがって、分周比を変更する場合でも、通信回路ＮのクロックＮや通信タイミングを変更する必要がなくなり、極めて柔軟に分周比の変更に対応することが可能となる。

発明の実施の形態２．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態２にかかるクロック分周回路について説明する。図５は、本発明の実施の形態２にかかるクロック分周回路の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２では、実施の形態１にかかるクロック分周回路１０のマスク回路５０およびマスク制御回路３０の具体例について説明する。

図５において、マスク回路５０は、入力するマスク信号３９を参照して、クロックＩＮパルスをマスクするか、あるいはマスクせずにそのままクロックＯＵＴに出力するか、のいずれかを選択する機能を有している。本実施の形態２において、このマスク回路５０は、ラッチ回路５２とゲート回路５３とから構成されている。

ラッチ回路５２は、クロックＩＮの立ち下りのタイミングでマスク信号３９をラッチすることで、ゲート回路５３に入力されるマスク信号３９の遷移を、クロックＩＮの値が「０」であるタイミングに限定する機能を有している。ゲート回路５３は、ラッチ回路５２でラッチされたマスク信号３９に基づいてクロックＩＮをマスクする機能を有する。マスク信号３９の値が「０」の場合、クロックＩＮをマスクする。マスク信号３９の値が「１」の場合、クロックＩＮをマスクしない。

ラッチ回路５２を設けることで、クロックＯＵＴにグリッチが発生することを抑制できる。タイミング設計が容易になるという効果があるが、タイミング設計を厳密に行うことでグリッチの発生を回避する場合には、ラッチ回路５２を省略してもよい。また、図５では、クロックＩＮをマスクするゲート回路５３としてＡＮＤ回路が用いられているが、これに限るものではない。ＯＲ回路を用いてもよいし、その他、同等の機能を有する回路を用いてもよい。

マスク制御回路３０は、分周比設定３５、通信タイミング情報３６、入力クロック分周比情報６１に基づいて、クロックＩＮのクロック・パルスをカウントする。これによって、クロックＩＮとクロックＯＵＴとの相対的な位相を示すカウンタ値を生成し、このカウンタ値に基づいてマスクタイミングを割り当てたマスク信号３９を生成して出力する機能を有している。

本実施の形態２において、このマスク制御回路３０は、カウンタ３３とテーブル回路３１とから構成されている。また、分周比設定３５は、複数ビットの並列データからなる分周比分母Ｍと分周比分子Ｎとから構成されており、分周比設定Ｎ／Ｍを規定する。

また、通信タイミング情報３６は、タイミング選択信号３７と位相信号３８とから構成されている。タイミング選択信号３７は、クロックＯＵＴ（クロックＳ'やクロックＡｉ）と、クロックＯＵＴで動作する回路の通信相手の回路を駆動するクロック信号（クロックＮ）との位相関係が一巡する期間の各タイミングから、通信タイミングを選択するための信号である。タイミング選択信号３７は、通信タイミングを特定する値を示す複数ビットの並列データからなり、通信タイミングが変更されない限り値は変化しない。位相信号３８は、クロックＯＵＴと、クロックＯＵＴで動作する回路の通信相手の回路を駆動するクロック信号（以下では通信相手クロック信号と表記する）との相対的な位相関係を示す信号である。

入力クロック分周比情報６１は、複数ビットの並列データからなる分周比分子Ｓから構成されており、入力クロック信号の分周比Ｓ／Ｍを規定する。分母Ｍの値は分周比設定３５における値と同一であり、分周比設定３５を構成する分周比分母Ｍの値を使用するとして、重複した入力を省略している。

カウンタ３３は、クロックＩＮのクロック・パルスをカウントするとともに、クロックＯＵＴと通信相手クロック信号との位相関係が一巡した時点で、位相信号３８のタイミングに合わせてカウンタ値をリセットし、クロックＯＵＴと通信相手クロック信号との相対的な位相を示すカウンタ値３４を出力する機能を有している。これにより、カウンタ３３から、クロックＯＵＴと通信相手クロック信号との位相関係が一巡するサイクル数がカウンタ値３４として出力される。

テーブル回路３１は、カウンタ値３４、分周比設定３５である分周比分母Ｍと分周比分子Ｎ、入力クロック分周比情報６１である分周比分子Ｓ、およびタイミング選択信号３７の組合せごとに、マスクの要否を示すテーブルデータ３２を予めテーブル形式で保持する機能と、入力されたこれら値の組合せに応じたテーブルデータをマスク信号３９として選択して出力する機能とを有している。これにより、テーブル回路３１から、分周比分母Ｍ、分周比分子Ｎ、カウンタ値３４、分周比分子Ｓ、タイミング選択信号３７に応じて、マスク回路５０でクロックＩＮのクロック・パルスをマスクするか否かを制御するマスク信号３９が、クロックＩＮのクロック・パルスごとに出力される。

次に、図６および図７を参照して、本発明の実施の形態２にかかるクロック分周回路の動作について説明する。

図６は、本発明の実施の形態２にかかるクロック分周回路１０ｂの動作を示すタイミングチャートである。

ここでは、クロックＳから分周比９／１２のクロックＳ'を生成する場合について説明する。なお、回路Ａｉと通信回路Ｎは、クロックＮのすべての立ち上がりのタイミングでデータ通信を行うものとし、クロックＮはクロックＳに同期しており、その分周比が１／４であるものとする。すわなち、回路Ａｉと通信回路Ｎは、タイミングＴ０、Ｔ４、Ｔ８で通信を行う。

タイミング選択信号３７は、この通信のタイミングがタイミングＴ０、Ｔ４、Ｔ８であることを示す信号であり、通信タイミングが変更されない限り値は変化しない。

位相信号３８は、クロックＳ'とクロックＮの位相関係が一巡する間において、クロックＮの立ち上がりのタイミングのいずれかの１サイクルで「１」となり、それ以外で「０」となる信号である。図６の場合、位相関係が一巡するクロックＳの１２サイクルのうちの１サイクルであるタイミングＴ０で「１」になる。

入力クロック信号であるクロックＳは分周されていないクロック信号である。従って分周比は１、すなわちＳ／Ｍ＝１２／１２であるので、分周比分子Ｓには値１２が設定されている。

カウンタ３３は、位相信号３８が「１」となるタイミングでカウンタ値をリセットする。その後、クロックＳ'とクロックＮの位相関係が一巡する１２サイクル分を繰り返してクロックＳのクロック・パルスをカウントする。これにより、クロックＳ'とクロックＮの相対的な位相関係を示すカウンタ値３４がカウンタ３３から出力される。

図６では、カウンタ値３４が「０」〜「１１」の値をとるタイミングとタイミングＴ０〜Ｔ１１とが対応している。すなわち、カウンタ値３４は、タイミングＴ０で「０」、タイミングＴ１で「１」、タイミングＴ１１で「１１」となる。その後再びタイミングＴ０で「０」になる。

テーブル回路３１のテーブルデータ３２には、分周比分母Ｍ、分周比分子Ｎ、カウンタ値３４、分周比分子Ｓ、タイミング選択信号３７の組合せごとに、クロックＳの次のサイクルのパルスをマスクする場合は「０」、マスクしない場合は「１」が予め設定されている。したがって、各タイミングに入力された、分周比分母Ｍ、分周比分子Ｎ、カウンタ値３４、分周比分子Ｓ、タイミング選択信号３７の組合せに応じたテーブルデータ３２の値が、マスク信号３９として出力される。

図６の場合、テーブル回路３１には、タイミングＴ０〜Ｔ１１のうち、回路Ａｉと通信回路Ｎとの間で行うデータ通信の通信タイミングを除く他のタイミングＴ１、Ｔ５、Ｔ９に対応する組合せに対してマスクタイミングを割り当てたテーブルデータ３２が予め設定されている。また、これら以外のタイミングＴ０、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８、Ｔ１０、Ｔ１１に対応する組合わせについては、非マスクタイミングが割り当てられている。

これにより、例えばカウンタ値が「１」、「５」、「９」の場合は、テーブルデータ３２としてマスクタイミングを示す「０」、それ以外の場合は、テーブルデータ３２として非マスクタイミングを示す「１」が、テーブル回路３１からマスク信号３９として出力される。マスク回路５０は、このマスク信号３９を参照して、タイミングＴ１、Ｔ５、Ｔ９において、クロックＳのパルスをマスクし、それ以外のタイミングではパルスをマスクしないで、クロックＳ'に出力する。

したがって、タイミングＴ０〜Ｔ１１のうち、通信タイミングであるタイミングＴ０、Ｔ４、Ｔ８では、常にクロックＳのクロック・パルスがマスクされずクロックＳ'として出力される。また、タイミングＴ０〜Ｔ１１のうち、通信タイミングではないそれ以外のタイミング、ここではタイミングＴ１、Ｔ５、Ｔ９にあるクロック・パルスがマスクされてクロックＳ'として出力されない。

図６では、クロックＳ'の分周比が９／１２、クロックＮの周波数がクロックＳの１／４であり、クロックＮのすべての立ち上がりのタイミングで通信を行う場合の生成例を示したが、その他の場合であっても同様である。通信タイミング情報３６、分周比設定３５、入力クロック分周比情報６１、およびクロックＳ'とクロックＮの相対的な位相関係を示すカウンタ値３４の組合せごとに、テーブルデータ３２の値を適切に設定することで、通信タイミングにあるクロック・パルスは常にマスクをせずに、それ以外の通信のタイミングにないクロック・パルスをマスクすることによる任意の有理数分周を実現することができる。

また、図６では、マスク制御回路３０に入力される、分周比分母Ｍ、分周比分子Ｎ、分周比分子Ｓ、などの値は一定であったが、テーブル回路３１がそれらの値に対応するテーブルデータ３２を保持する範囲内であれば、適宜動作中に変更することもできる。

図７は、本発明の実施の形態２にかかるクロック分周回路１０ａの動作を示すタイミングチャートである。

ここでは、クロック分周回路１０ｂが生成した分周比９／１２のクロックＳ'から、分周比５／１２のクロックＡｉを生成する場合について説明する。なお、回路Ａｉと通信回路Ｎは、クロックＮのすべての立ち上がりのタイミングでデータ通信を行うものとし、クロックＮはクロックＳに同期しており、その分周比が１／４であるものとする。すわなち、回路Ａｉと通信回路Ｎは、タイミングＴ０、Ｔ４、Ｔ８で通信を行う。

タイミング選択信号３７は、この通信のタイミングがタイミングＴ０、Ｔ４、Ｔ８であることを示す信号であり、通信タイミングが変更されない限り値は変化しない。

位相信号３８は、クロックＡｉとクロックＮの位相関係が一巡する間において、クロックＮの立ち上がりのタイミングのいずれかの１サイクルで「１」となり、それ以外で「０」となる信号である。図７の場合、位相関係が一巡するクロックＳの１２サイクルのうちの１サイクルであるタイミングＴ０で「１」になる。

入力クロック信号であるクロックＳ'の分周比Ｓ／Ｍは９／１２であるので、分周比分子Ｓには値９が設定されている。

カウンタ３３は、位相信号３８が「１」となるタイミングでカウンタ値をリセットし、その後、クロックＡｉとクロックＮの位相関係が一巡するクロックＳの１２サイクル分、クロックＳ'の９サイクル分を繰り返してクロックＳ'のクロック・パルスをカウントする。これにより、クロックＡｉとクロックＮの相対的な位相関係を示すカウンタ値３４がカウンタ３３から出力される。カウンタ３３は、クロックＳ'で動作するので、カウンタ値３４はクロックＳ'の９サイクル分に対応する「０」〜「８」の値をとる。

図７では、カウンタ値３４が「０」〜「８」の値をとるタイミングとタイミングＴ０〜Ｔ１１とが対応している。すなわち、カウンタ値３４は、タイミングＴ０で「０」、タイミングＴ１およびＴ２で「１」、タイミングＴ３で「２」、タイミングＴ４で「３」、タイミングＴ５およびＴ６で「４」、タイミングＴ７で「５」、タイミングＴ８で「６」、タイミングＴ９およびＴ１０で「７」、タイミングＴ１１で「８」となる。その後再びタイミングＴ０で「０」になる。

テーブル回路３１のテーブルデータ３２には、分周比分母Ｍ、分周比分子Ｎ、カウンタ値３４、分周比分子Ｓ、タイミング選択信号３７の組合せごとに、クロックＳ'の次のサイクルのパルスをマスクする場合は「０」、マスクしない場合は「１」が予め設定されている。したがって、各タイミングに入力された、分周比分母Ｍ、分周比分子Ｎ、カウンタ値３４、分周比分子Ｓ、タイミング選択信号３７の組合せに応じたテーブルデータ３２の値が、マスク信号３９として出力される。

図７の場合、テーブル回路３１には、タイミングＴ０〜Ｔ１１のうち、回路Ａｉと通信回路Ｎとの間で行うデータ通信の通信タイミング除く他のタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ９、Ｔ１１に対応する組合せに対してマスクタイミングを割り当てたテーブルデータ３２が予め設定されている。また、これら以外のタイミングＴ０、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ１０に対応する組合わせについては、非マスクタイミングが割り当てられている。

これにより、例えばカウンタ値が「１」、「２」、「５」、「８」の場合は、テーブルデータ３２としてマスクタイミングを示す「０」、それ以外の場合は、テーブルデータ３２として非マスクタイミングを示す「１」が、テーブル回路３１からマスク信号３９として出力される。マスク回路５０は、このマスク信号３９を参照して、タイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ９、Ｔ１１において、クロックＳ'のパルスをマスクし、それ以外のタイミングではパルスをマスクしないで、クロックＡｉに出力する。

したがってタイミングＴ０〜Ｔ１１のうち、通信タイミングであるタイミングＴ０、Ｔ４、Ｔ８では、常にクロックＳ'のクロック・パルスがマスクされずクロックＡｉとして出力される。また、タイミングＴ０〜Ｔ１１のうち、通信タイミングではないそれ以外のタイミング、ここではタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ９、Ｔ１１にあるクロック・パルスがマスクされてクロックＡｉとして出力されない。

図７では、クロックＳ'の分周比が９／１２、クロックＡｉの分周比が５／１２、クロックＮの周波数がクロックＳの１／４であり、クロックＮのすべての立ち上がりのタイミングで通信を行う場合の生成例を示したが、その他の場合であっても同様である。通信タイミング情報３６、分周比設定３５、入力クロック分周比情報６１、およびクロックＡｉとクロックＮの相対的な位相関係を示すカウンタ値３４の組合せごとに、テーブルデータ３２の値を適切に設定することで、通信タイミングにあるクロック・パルスは常にマスクをせずに、それ以外の通信のタイミングにないクロック・パルスをマスクすることによる任意の有理数分周を実現することができる。

また、図７では、マスク制御回路３０に入力される、分周比分母Ｍ、分周比分子Ｎ、分周比分子Ｓ、などの値は一定であったが、テーブル回路３１がそれらの値に対応するテーブルデータ３２を保持する範囲内であれば、適宜動作中に変更することもできる。

このように、本実施の形態２では、マスク制御回路において、入力クロック信号のクロック・パルスをカウンタでカウントするとともに、出力クロック信号と、出力クロック信号で動作する回路の通信相手の回路を駆動するクロック信号との位相関係が一巡した時点でカウント値をリセットすることにより、入力クロック信号に対する通信タイミングの相対的な位相を示すカウント値を生成し、このカウント値に基づいてマスクタイミングを割り当てたマスク信号を生成するようにしたので、カウンタという極めて簡単な回路構成で、入力クロック信号に対する通信タイミングの相対的な位相を導出でき、通信タイミング以外のタイミングからマスクタイミングを正確に割り当てることが可能となる。

また、本実施の形態２では、マスク制御回路において、少なくとも通信タイミング情報、分周比設定、入力クロック分周比情報、およびカウント値の組合せごとにマスクの要否を示すテーブルデータを予めテーブル回路で保持し、入力されたこれら組合せに応じてテーブル回路から出力されたテーブルデータをマスク信号として出力するようにしたので、テーブル回路という極めて簡単な回路構成で、通信タイミング以外のタイミングから、入力クロック信号に対する通信タイミングの相対的な位相に応じた所望のマスクタイミングを正確に割り当てることが可能となる。

また、本実施の形態２では、マスク制御回路において、少なくとも通信タイミング情報、分周比設定、入力クロック分周比情報、およびカウント値の組合せごとにマスクの要否を示すテーブルデータを予めテーブル回路で保持し、入力されたこれら組合せに応じてテーブル回路から出力されたテーブルデータをマスク信号として出力するようにしたので、入力クロック信号が分周されたクロック信号であっても、通信タイミング以外のタイミングから、入力クロック信号に対する通信タイミングの相対的な位相に応じた所望のマスクタイミングを正確に割り当てることが可能となる。

また、本実施の形態２では、マスク制御回路３０が入力する分周比設定３５は、分周比の分母の値を示す分周比分母Ｍと、分周比の分子の値を示す分周比分子Ｎから構成されるとしたが、分周比を設定できるものであれば、別の形式であってもよい。同様に、マスク制御回路３０が入力する通信タイミング情報は、通信タイミングを選択するタイミング選択信号３７と、出力クロック信号と通信相手のクロック信号との位相関係を示す位相信号３８から構成されるとしたが、通信タイミングを指定できるものであれば、別の形式であってもよい。また、分周比の設定や、通信タイミングの指定に不要の信号は適宜省略してもよい。例えば、通信タイミングがある特定のタイミングのみである場合には、テーブルデータ３２をタイミング選択信号３７の値ごとに備える必要がないので、タイミング選択信号３７を省略することができる。

また、本実施の形態２によるクロック分周回路１０は、ディジタル論理回路のみで構成され、クロックＩＮをマスクするか否かのいずれかを選択して、有理数分周を実現するので、消費電力やレイアウト面積が小さいという特徴がある。また、アナログ回路や専用設計を必要とする回路を使用しないので、設計・検証コストが小さいという特徴がある。

この出願は、２００８年１０月２９日に出願された日本出願特願２００８−２７８４９７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、複数の回路ブロックに異なる周波数のクロック信号を分配する半導体回路、及びこれを用いた電子機器の分野に広く適用することができる。

１０、１０ａ、１０ｂ クロック分周回路
２０ クロックツリー回路
２２ クロックバッファ
３０ マスク制御回路
３１ テーブル回路
３２ テーブルデータ
３３ カウンタ
３４ カウンタ値
３５ 分周比設定
３６ 通信タイミング情報
３７ タイミング選択信号
３８ 位相信号
３９ マスク信号
５０ マスク回路
５２ ラッチ回路
５３ ゲート回路
６１ 入力クロック分周比情報
１００ クロック分周回路

Claims (17)

1. Ｎ／Ｓ（Ｎは正整数，ＳはＮより大きい正整数）により規定された分周比に基づいて、入力クロック信号のＳ個のクロック・パルスのうち、（Ｓ−Ｎ）個分のクロック・パルスを減少させることにより、当該入力クロック信号をＮ／Ｓ分周した出力クロック信号を生成するクロック分周回路であって、
   前記出力クロック信号を用いる対象回路が行うデータ通信の通信タイミングを通知する通信タイミング情報を受けて、前記通信タイミング以外のクロック・パルスを優先的に減少させる制御信号を生成する制御回路と、
   前記制御回路によって生成された制御信号に応じて、前記入力クロック信号のＳ個のクロック・パルスのうち前記制御信号で指示されたタイミングのクロック・パルスを減少させることによって前記出力クロック信号を生成する処理回路と、を備えたクロック分周回路。
2. 前記処理回路は、前記制御信号に応じて、前記入力クロック信号に含まれる複数のクロック・パルスのうち、一部のクロック・パルスをマスクすることによって前記出力クロック信号を生成する処理回路を備えたことを特徴とする請求項１記載のクロック分周回路。
3. 前記制御回路は、分周比の小さい場合にマスク対象となったクロック・パルスに対しては、それよりも分周比の大きい場合にマスク対象に含めることを特徴とする請求項２記載のクロック分周回路。
4. 前記制御回路は、少なくとも前記分周比を規定する分周比分母Ｓおよび分周比分子Ｎの組合せごとにマスクの要否を示すテーブルデータを予め保持するテーブル回路を備え、入力されたこれら組合せに応じて前記テーブル回路から出力されたテーブルデータを前記制御信号として出力することを特徴とする請求項２記載のクロック分周回路。
5. 前記テーブル回路は、前記分周比分母Ｓおよび前記分周比分子Ｎに、前記入力クロック信号の分周比を規定するＳ／Ｍ（Ｓは正整数，ＭはＳより大きい正整数）の分周比分母Ｍを加えた組合せごとにマスクの要否を示すテーブルデータを予め保持することを特徴とする請求項４記載のクロック分周回路。
6. 前記制御回路は、前記入力クロック信号のクロック・パルスをカウンタでカウントしてカウント値を生成するとともに、当該カウント値が分周比分母Ｓに達した時点でカウント値をリセットすることにより、当該入力クロック信号に対する前記通信タイミングの相対的な位相を示すカウント値を生成し、このカウント値に基づいて前記制御信号を生成することを特徴とする請求項２〜５いずれかに記載のクロック分周回路。
7. 前記テーブル回路は、前記分周比分母Ｓ、前記分周比分子Ｎおよび前記分周比分母Ｍに、前記通信タイミングに関する情報および前記入力クロック信号のクロック・パルス数を示すカウント値を加えた組合せごとにマスクの要否を示すテーブルデータを予めテーブル回路で保持し、入力されたこれら組合せに応じて前記テーブル回路から出力されたテーブルデータを前記制御信号として出力することを特徴とする請求項４記載のクロック分周回路。
8. 前記通信タイミングに関する情報は、前記対象回路における通信動作に用いるクロック信号と前記出力クロック信号との位相関係が一巡する期間の各タイミングから前記対象回路での通信タイミングを選択する通信タイミング選択情報をさらに含むことを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載のクロック分周回路。
9. クロックツリー回路と、
   入力されたクロック信号に対して第１の分周を行い、前記クロックツリー回路に出力する第１のクロック分周回路と、
   前記クロックツリー回路から出力される複数のクロック信号を入力し、それぞれのクロック信号に対して第２の分周を行い、複数の対象回路に出力する第２のクロック分周回路と、を備え、
   前記第１のクロック分周回路と前記第２のクロック分周回路は、それぞれ、
   前記第２のクロック分周回路が出力するクロック信号を用いる対象回路が行うデータ通信の通信タイミングを通知する通信タイミング情報を受けて、前記通信タイミング以外のクロック・パルスを優先的に減少させる制御信号を生成する制御回路と、
   前記制御回路によって生成された制御信号に応じて、前記クロック信号のＳ個のクロック・パルスのうち前記制御信号で指示されたタイミングのクロック・パルスを減少させることによって出力するクロック信号を生成する処理回路と、を備えたクロック分配回路。
10. 前記第１のクロック分周回路は、前記第２のクロック分周回路における第２の分周のうち、最も小さい分周比と同一の分周比に基づいて、第１の分周を行うことを特徴とする請求項９記載のクロック分配回路。
11. 前記第２のクロック分周回路から出力されるクロック信号は、前記複数の対象回路がデータ通信を行うタイミングに相当するクロック・パルスを全て含むことを特徴とする請求項９又は１０記載のクロック分配回路。
12. Ｎ／Ｓ（Ｎは正整数，ＳはＮより大きい正整数）により規定された分周比に基づいて、入力クロック信号のＳ個のクロック・パルスのうち、（Ｓ−Ｎ）個分のクロック・パルスを減少させることにより、当該入力クロック信号をＮ／Ｓ分周した出力クロック信号を生成するクロック分周方法であって、
    前記出力クロック信号を用いる対象回路で行うデータ通信の通信タイミングを通知する通信タイミング情報を受けて、前記通信タイミング以外のクロック・パルスを決定し、
    前記入力クロック信号のＳ個のクロック・パルスのうち決定されたクロック・パルスに対応するクロック・パルスを減少させることによって前記出力クロック信号を生成する、クロック分周方法。
13. 前記出力クロック信号を生成するに際し、前記入力クロック信号に含まれる複数のクロック・パルスのうち、一部のクロック・パルスをマスクすることによって前記出力クロック信号を生成することを特徴とする請求項１２記載のクロック分周方法。
14. 分周比の小さい場合にマスク対象となったクロック・パルスに対しては、それよりも分周比の大きい場合にマスク対象に含めることを特徴とする請求項１３記載のクロック分周方法。
15. 入力クロック信号に対して第１の分周を行い、
    第１の分周が行われたクロック信号を複数に分配し、
    分配されたクロック信号に第２の分周を行い、複数の回路に出力し、
    前記第１の分周及び第２の分周では、それぞれ
    前記第２の分周により生成されるクロック信号を用いる対象回路で行うデータ通信の通信タイミングを通知する通信タイミング情報に基づき前記通信タイミング以外のクロック・パルスを決定し、
    前記入力クロック信号のＳ個のクロック・パルスのうち決定されたクロック・パルスに対応するクロック・パルスを優先的に減少させることによって出力するクロック信号を生成する、クロック分配方法。
16. 前記第１の分周を行うに際し、前記第２の分周のうち、最も小さい分周比と同一の分周比に基づいて、第１の分周を行うことを特徴とする請求項１５記載のクロック分配方法。
17. 前記第２の分周によって出力されるクロック信号は、前記複数の対象回路がデータ通信を行うタイミングに相当するクロック・パルスを全て含むことを特徴とする請求項１５又は１６記載のクロック分配方法。

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