JPH02284224A - Digital comparator - Google Patents

Digital comparator

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JPH02284224A
JPH02284224A JP10444089A JP10444089A JPH02284224A JP H02284224 A JPH02284224 A JP H02284224A JP 10444089 A JP10444089 A JP 10444089A JP 10444089 A JP10444089 A JP 10444089A JP H02284224 A JPH02284224 A JP H02284224A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
emitter
logic gate
digital comparator
coincidence
gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10444089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Ide
昭 井出
Jun Funaki
純 船木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Akita Electronics Systems Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Akita Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Akita Electronics Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP10444089A priority Critical patent/JPH02284224A/en
Publication of JPH02284224A publication Critical patent/JPH02284224A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To detect the coincidence of digital data by using abbreviated element configuration at high speed by constituting a multi-input logical gate of the bipolar transisor (TR) of multi-emitter configuration. CONSTITUTION:The multi-input logical gate G2 is constituted of the bipolar TR Q1 of the multi-emitter configuration. As for the TR Q1, by pulling up each emitter to a supply potential Vcc side respectively by n-channel MOS TRs Mn21 to Mn 28, and simultaneously, by pulling up their common base to the supply potential Vcc side through a resistor R1, the total logical sum of logic by each emitter is outputted from a collector side. Thus, the number of elements and the number of gate stages at the part of the multi-input logical gate is abbreviated, and the coincidence of the digital data of multi-bit length can be detected at high speed by using the abbreviated element configuration which is easy to form even in a semiconductor chip.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、デジタル・コンパレータ、さらには多数ビッ
ト長のデジタル・データの一致検出を行なうのに適用し
て有効な技術に関するもので、例えばキャッシュ機能や
エラー検出などの機能を内蔵した半導体RAMに利用し
て有効な技術に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a digital comparator, and furthermore, to a technology that is effective when applied to detecting coincidence of digital data with a large number of bits. The present invention relates to a technology that is effective for use in semiconductor RAMs that have built-in functions such as functions and error detection.

[従来の技術] 例えばキャッシュ機能やエラー検出などの機能を内蔵し
た半導体RAMには、上記機能を構成するために、多数
ビット長のデジタル・データの一致の有無を検出するデ
ジタル・コンパレータが形成される(例えば、日経BP
社刊行「日経エレクトロニクス 1987年11月16
日号nc、436J 103頁参照)。
[Prior Art] For example, in a semiconductor RAM having a built-in function such as a cache function or an error detection function, a digital comparator is formed to detect whether or not multi-bit length digital data matches in order to configure the above functions. (For example, Nikkei BP
Published by Nikkei Electronics November 16, 1987
(See Date nc, 436J, page 103).

このデジタル・コンパレータは、第2図に示すように、
多数ビット長のデジタル・データ(A。
This digital comparator, as shown in Figure 2,
Multi-bit length digital data (A.

〜A7)と(Do〜D7)との一致検出を行なうために
、ビットごとのデータ一致の有無を検出する多数の排他
的論理ゲート011〜G18と、全ビット(Xo〜X7
)でのデータ一致の有無を検出する多入力論理ゲートG
2とを用いて構成される。このような構成により、2つ
のデジタル・データ(Ao=A7)と(Do−D7)の
それぞれのビットパターンが互いに一致しているか否か
を示す検出出力outが得られる。そして、この−致検
出の動作によって、アクセスされたアドレスのデータが
キャッシュ・メモリー内にあるか否かのヒツト判定、あ
るいはパリティ・チエツクなどのエラー判定などが行な
われる。
~A7) and (Do~D7), a large number of exclusive logic gates 011~G18 that detect the presence or absence of data coincidence for each bit, and all bits (Xo~X7) are used.
) A multi-input logic gate G that detects the presence or absence of data matching at
2. With such a configuration, a detection output out indicating whether or not the respective bit patterns of the two digital data (Ao=A7) and (Do-D7) match each other is obtained. This match detection operation performs a hit determination as to whether the data at the accessed address is in the cache memory or error determination such as a parity check.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した技術には、次のようなれた。[Problem to be solved by the invention] However, the above-mentioned technology has the following disadvantages.

すなわち、上述したデジタル・コンパレータを半導体R
AM内にてMOSトランジスタだけで構成しようとする
と、第3図に示すように、上記多入力論理ゲートG2の
部分だけでも、多数のpチャンネルMO8)−ランジス
タMpxとNチャンネルMOSトランジスタMnxが必
要となる。このため、上記デジタル・コンパレータをレ
イアウト面積の制約が厳しい半導体チップ内に集積形成
することは、かなり困難なことであった。
That is, the digital comparator described above is replaced with a semiconductor R.
If an AM is constructed using only MOS transistors, a large number of p-channel MO8) transistors Mpx and N-channel MOS transistors Mnx are required just for the multi-input logic gate G2, as shown in FIG. Become. For this reason, it has been quite difficult to integrate the digital comparator into a semiconductor chip where the layout area is severely restricted.

また、第3図に示した多入力論理ゲートG2は1段だけ
で構成されているが、このような構成は実際には無理が
ある。第3図に示した多入力論理ゲートG2では、電源
vccとV e eの間に9個ものMOSトランジスタ
が直列に接続されているが、このように多数のMOSト
ランジスタを直列に接続して使用すると、個々のMOS
)−ランジスタのドレイン・ソース間に分圧される動作
電圧が低くなって正常な動作が行なえなくなるおそれが
生じる。
Further, although the multi-input logic gate G2 shown in FIG. 3 is constructed of only one stage, such a construction is not practical in practice. In the multi-input logic gate G2 shown in Fig. 3, as many as nine MOS transistors are connected in series between the power supplies vcc and Vee. Then, each MOS
) - There is a possibility that the operating voltage divided between the drain and source of the transistor becomes low and normal operation cannot be performed.

そこで実際には、第4図に示すように、論理ゲートを2
段以上にカスケード接続することによって上記デジタル
・コンパレータの多入力論理ゲートG2を組むことが行
なわれる。このため、上記デジタル・コンパレータの素
子数がさらに多くなってしまうとともに、一致検出のた
めの論理ゲート段数が多くなって、一致検出の動作が遅
くなってしまうという問題が生じる。
Therefore, in reality, as shown in Figure 4, two logic gates are used.
The multi-input logic gate G2 of the digital comparator is assembled by cascading more than one stage. Therefore, the number of elements of the digital comparator increases further, and the number of logic gate stages for coincidence detection also increases, causing problems in that the operation of coincidence detection becomes slow.

本発明の目的は、レイアウト面積の制約が厳しい半導体
チップ内でも形成しやすい省略化された素子構成でもっ
て、多数ビット長のデジタル・データの一致検出を高速
で行なわせられるようにするという技術を提供すること
にある。
An object of the present invention is to develop a technology that enables high-speed matching detection of multi-bit length digital data using a simplified element configuration that is easy to form even in a semiconductor chip with severe layout area constraints. It is about providing.

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

[課題を解決するための手段] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
[Means for Solving the Problems] Representative inventions disclosed in this application will be summarized as follows.

すなわち、多数ビット長のデジタル・データの一致検出
を行なうために使用される排他的論理ゲートと多入力論
理ゲートのうち、排他的論理ゲートはMOSトランジス
タで構成し、多入力論理ゲートはマルチエミッタ構造の
バイポーラトランジスタによって構成するというもので
ある。
That is, among exclusive logic gates and multi-input logic gates used to detect coincidence of digital data with multiple bit lengths, the exclusive logic gate is constructed with MOS transistors, and the multi-input logic gate is constructed with a multi-emitter structure. It is composed of bipolar transistors.

[作用コ 上記した手段によれば、全ビットでのデーター致の有無
を検出する多入力論理ゲートの部分での素子数およびゲ
ート段数が大幅に省略化されるため、レイアウト面積の
制約が厳しい半導体チップ内でも形成しやすい省略化さ
れた素子構成でもって、多数ビット長のデジタル・デー
タの一致検出を高速で行なわせるという目的が達成され
る。
[Effects] According to the above-mentioned means, the number of elements and gate stages in the multi-input logic gate that detects the presence or absence of data matching in all bits can be greatly reduced, so it can be used in semiconductors with severe layout area constraints. With a simplified element configuration that is easy to form within a chip, the purpose of detecting coincidence of multi-bit length digital data at high speed is achieved.

[実施例] 以下、本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明
する。
[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、図において、同一符号は同一あるいは相当部分を
示すものとする。
In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

第1図は本発明の技術が適用されたデジタル・コンパレ
ータの一実施例を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of a digital comparator to which the technology of the present invention is applied.

同図に示すデジタル・コンパレータは半導体RAM内に
てエラー検出を行なうために集積形成されたものであっ
て、まず、多数ビット長のデジタ/l/−データ(A 
o = A 7 )と(Do〜D7)の−致検出を行な
うために、ビットごとのデータ一致の有無を検出する多
数の排他的論理ゲートGll〜018と、全ビット(X
o〜X7)でのデータ一致の有無を検出する多入力論理
ゲートとを有する。
The digital comparator shown in the figure is integrated to detect errors in a semiconductor RAM.
In order to detect a match between o = A7) and (Do~D7), a large number of exclusive logic gates Gll~018 that detect the presence or absence of a data match for each bit, and all bits (X
o to X7).

ここで、上記多数の排他的論理ゲートGll〜018は
それぞれ、pチャンネルMOSトランジスタMpH,M
p12と、nチャンネルMOSトランジスタMn 11
. Mn 12. Mn 13〜Mn16とによって構
成される。MpHとMn11、Mp12とMn12はそ
れぞれCMOSインバータを形成する。このCMOSイ
ンバータとMn13〜M n 16とによって排他的論
理和ゲートが形成される。
Here, the above-mentioned large number of exclusive logic gates Gll-018 are respectively p-channel MOS transistors MpH, M
p12 and n-channel MOS transistor Mn 11
.. Mn 12. It is composed of Mn13 to Mn16. MpH and Mn11 and Mp12 and Mn12 each form a CMOS inverter. An exclusive OR gate is formed by this CMOS inverter and Mn13 to Mn16.

上記多入力論理ゲートG2は、マルチエミッタ構造のバ
イポーラトランジスタQ1によって構成される。このマ
ルチエミッタ構造のバイポーラトランジスタQ1は、各
エミッタをそれぞれnチャンネルMO8)−ランジスタ
M n 21〜M n 28によって電源電位V c 
c側にプルアップするとともに、その共通ベースを抵抗
R1を介して電源電位Vce側にプルアップすることに
より、各エミッタによる論理の総論理和をコレクタ側か
ら出力させることができる。つまり、多入力論理和ゲー
トとして動作する。したがって、Qlの各エミッタを上
記排他的論理ゲートGll〜018の出力(X o =
 X 7 )に接続することにより、その共通コレクタ
から総論埋積(Xo−xl・x2・x3・x4・X5・
x6・X7)による一致検出出力Outが得られる。こ
の場合、出力outが高レベルのときが一致を示す、い
ずれか1つのビットでも一致が検出されないと、つまり
排他的論理ゲート011〜018の出力(X o = 
X 7 ) 17) イずれか1つでも低レベルになる
と、上記出力outは高レベルになることができない、
このように、実・質的には1素子でもって、論理段数が
1段の多入力論理ゲートが形成されている。
The multi-input logic gate G2 is constituted by a bipolar transistor Q1 having a multi-emitter structure. This bipolar transistor Q1 having a multi-emitter structure has each emitter connected to a power supply potential V c by an n-channel MO8)-transistor M n 21 to M n 28.
By pulling up to the c side and pulling up the common base to the power supply potential Vce side via the resistor R1, the total OR of the logic by each emitter can be output from the collector side. In other words, it operates as a multi-input OR gate. Therefore, each emitter of Ql is connected to the output of the exclusive logic gate Gll~018 (X o =
By connecting to
A coincidence detection output Out is obtained by x6 x x7). In this case, a high level of the output out indicates a match, but if no match is detected in any one bit, that is, the outputs of the exclusive logic gates 011 to 018 (X o =
X 7) 17) If any one of them becomes a low level, the above output out cannot become a high level.
In this way, a multi-input logic gate having one logic stage is actually and qualitatively formed using one element.

バイポーラトランジスタQ1の共通コレクタから得られ
る一致検出出力は、インバータIVIによって所定のレ
ベルの論理信号に変換されて出力される。
The coincidence detection output obtained from the common collector of bipolar transistor Q1 is converted into a logic signal of a predetermined level by inverter IVI and output.

インバータ1.Vlは、スイッチとして動作するバイポ
ーラトランジスタQ2と負荷として動作するpチャンネ
ルMOSトランジスタMp31とによって構成され、上
記一致検出出力outを所定のレベルに変換して出力す
る。
Inverter 1. Vl is constituted by a bipolar transistor Q2 that operates as a switch and a p-channel MOS transistor Mp31 that operates as a load, and converts the coincidence detection output out to a predetermined level and outputs it.

以上のように、多数ビット長のデジタル・データの一致
検出を行なうために使用される排他的論理ゲート011
〜018と、全ビットにおけるデータ一致の有無を検出
する多入力論理ゲートG2のうち、排他的論理ゲートG
ll〜018はMOSトランジスタで構成し、多入力論
理ゲートG2はマルチエミッタ構造のバイポーラトラン
ジスタによって構成する複合素子構造の回路としたこと
により、多入力論理ゲートG2の部分での素子数および
ゲート段数を大幅に省略化することができる。
As described above, the exclusive logic gate 011 used for detecting coincidence of multi-bit digital data
.
11 to 018 are composed of MOS transistors, and the multi-input logic gate G2 is a circuit with a composite element structure composed of bipolar transistors with a multi-emitter structure, so that the number of elements and the number of gate stages in the multi-input logic gate G2 can be reduced. It can be greatly simplified.

これにより、レイアウト面積の制約が厳しい半導体チッ
プ内でも形成しやすい省略化された素子構成でもって、
多数ビット長のデジタル・データの一致検出を高速で行
なわせることができる。
This allows for a simplified element configuration that is easy to form even within a semiconductor chip with severe layout area constraints.
Match detection of multi-bit length digital data can be performed at high speed.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.

例えば、マルチエミッタ構造のバイポーラトランジスタ
Q1は、2以上のマルチエミッタ構造のバイポーラトラ
ンジスタのコレクタを共通接続したものであってもよい
For example, the multi-emitter bipolar transistor Q1 may be one in which the collectors of two or more multi-emitter bipolar transistors are commonly connected.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体RAMに適用
した場合について説明したが、それに限定されるもので
はなく、例えばマイクロ回路化された汎用情報処理装置
いわゆるマイクロコンピュータにも適用できる。
The above explanation has mainly been about the application of the invention made by the present inventor to semiconductor RAM, which is the background field of application, but the invention is not limited thereto. It can also be applied to devices called microcomputers.

[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
[Effects of the Invention] The effects obtained by typical inventions disclosed in this application are briefly explained below.

すなわち、レイアウト面積の制約の厳しい半導体チップ
内でも形成しやすい省略化された素子構成でもって、多
数ビット長のデジタル・データの一致検出を高速で行な
わせることができるという効果が得られる。
In other words, it is possible to achieve the effect that coincidence detection of multi-bit length digital data can be performed at high speed with a simplified element configuration that is easy to form even in a semiconductor chip where layout area is severely restricted.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に一実施例によるデジタル・コンパレー
タの回路を示す図、 第2図は半導体RAMなどに内蔵されるデジタル・コン
パレータの論理構成を示す図、第3図はデジタル・コン
パレータの一部をなす多入力論理ゲートをMOSトラン
ジスタで構成した場合の回路図、 第4図はデジタル・コンパレータを実際に構成するため
に用いられていた従来の多入力論理ゲートを示す図であ
る。 Gll〜G18・・・・排他的論理ゲート、MpH,M
p12・・・・pチャンネルMOSF−ランジスタ、M
ni〜Mn16.Mn21−Mn28・・・・nチャン
ネルMOSトランジスタ、G2・・・・多入力論理ゲー
ト、Ql・・・・マルチエミッタ構造のバイポーラトラ
ンジスタ、Ao=A7゜DO〜D7・・・・デジタル・
データ、out・・・・一致検出出力。 第 図 第 図 第 図
FIG. 1 is a diagram showing a circuit of a digital comparator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a logical configuration of a digital comparator built in a semiconductor RAM, etc., and FIG. 3 is a diagram showing a circuit of a digital comparator according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a conventional multi-input logic gate used to actually construct a digital comparator. Gll~G18... Exclusive logic gate, MpH, M
p12...p channel MOSF-transistor, M
ni~Mn16. Mn21-Mn28...N-channel MOS transistor, G2...Multi-input logic gate, Ql...Bipolar transistor with multi-emitter structure, Ao=A7°DO~D7...Digital.
Data, out... Match detection output. Figure Figure Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、多数ビット長のデジタル・データの一致検出を行な
うために、ビットごとのデータ一致の有無を検出する多
数の排他的論理ゲートと、全ビットでのデータ一致の有
無を検出する多入力論理ゲートとによって構成されるデ
ジタル・コンパレータであって、上記多数の排他的論理
ゲートをそれぞれMOSトランジスタで構成するととも
に、上記多入力論理ゲートをマルチエミッタ構造のバイ
ポーラトランジスタで構成したことを特徴とするデジタ
ル・コンパレータ。 2、多入力論理ゲートを構成するマルチエミッタ構造の
バイポーラトランジスタの各エミッタをそれぞれ高レベ
ル側にプルアップするとともに、その共通ベースも高レ
ベル側にプルアップすることにより、その共通コレクタ
から各エミッタにおける論理の総論理和を得るようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のデジタ
ル・コンパレータ。 3、排他的論理ゲートと多入力論理ゲートとが同一の半
導体チップに集積形成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項または第2項記載のデジタル・コンパ
レータ。
[Claims] 1. In order to detect the coincidence of digital data of multiple bit lengths, a large number of exclusive logic gates are used to detect the presence or absence of data coincidence for each bit, and a large number of exclusive logic gates are used to detect the presence or absence of data coincidence in every bit. A digital comparator composed of a multi-input logic gate for detection, wherein each of the plurality of exclusive logic gates is composed of a MOS transistor, and the multi-input logic gate is composed of a bipolar transistor with a multi-emitter structure. A digital comparator featuring: 2. By pulling up each emitter of the bipolar transistor with a multi-emitter structure that constitutes a multi-input logic gate to the high level side, and also pulling up their common base to the high level side, the voltage from the common collector to each emitter is 2. The digital comparator according to claim 1, wherein the digital comparator is configured to obtain a total logical OR. 3. The digital comparator according to claim 1 or 2, wherein the exclusive logic gate and the multi-input logic gate are integrated on the same semiconductor chip.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0939490A2 (en) * 1998-02-24 1999-09-01 Sanyo Electric Co., Ltd. Coincidence Detection Circuit

Cited By (2)

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EP0939490A2 (en) * 1998-02-24 1999-09-01 Sanyo Electric Co., Ltd. Coincidence Detection Circuit
EP0939490A3 (en) * 1998-02-24 2006-04-19 Sanyo Electric Co., Ltd. Coincidence Detection Circuit

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