JPH0247930A - 半導体論理回路 - Google Patents

半導体論理回路

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JPH0247930A
JPH0247930A JP63197171A JP19717188A JPH0247930A JP H0247930 A JPH0247930 A JP H0247930A JP 63197171 A JP63197171 A JP 63197171A JP 19717188 A JP19717188 A JP 19717188A JP H0247930 A JPH0247930 A JP H0247930A
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    • G06F7/499Denomination or exception handling, e.g. rounding or overflow
    • G06F7/49994Sign extension

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は半導体論理回路、特にマイクロプロセッサ等の
LSI用の4ビット、8ビット、または16ビットのデ
ータを32ビットデータに拡張づる論理機能を有する半
導体論理回路に関するものである。
(従来の技術) 特定のビット長のデータを他のビット長のデータに拡張
してデータ処理を行なう必要のある場合がよくある。こ
のようなビット拡張を実現する従来の論理回路を第3図
に示す。
すなわち第3図は4ビット、8ビット、あるいは16ビ
ットのデータを32ビットデータに拡張する論理回路で
ある。同図の論理回路において、入力データDφ〜03
1に対し、拡張したいビット長に応シテ制御信号EX4
.EX8.EX16を加えることにより32ビットデー
タZO−Z31にして出力する構成となっている。
ここで、例えば入力データとして1o11の4ビットデ
ータがD28=1.D29=O,D30−1.D31=
1として与えられたとする。この場合、4ビットデータ
を32ビットデータに拡張するのであるから制御信号は
EX4のみが“1″にされ、他の制御信号はすべて“O
”にされる。
4人力セレクタ100〜115.3人力セレクタ116
〜123、および2人力セレクタ124〜127は制御
信号EX4=1により4ビット入力データのうちMSB
、すなわちD28を選択し出力する。したがって出力Z
φ〜Z27にはD28の1″が出力されると共に228
〜Z31にはD28〜D31がそのまま出力されるので
、出力ZO−231には[111・・・・・・1101
1J(28個の1プラス1011)が現われ、4ビット
データの32ビットデータへのビット拡張が行なわれる
同様に、8ビット入カデータを32ビットデータに拡張
する場合には、入力D24〜D31へ、例えばrloo
lololJを与えると共に、制御信号EX8のみを1
”にすれば2人力セレクタ124〜127が入力データ
D24〜D27を選択するので出力224〜Z27をそ
のまま出力する。一方、4セレクタ100〜115およ
び3人力セレクタ116〜123は、8ビット人カデ1
(7)MSB“1 ” を31択brZo−Z2aGl
i力する。したがって24個の“1″と下位の8ビット
rl 00010101 Jがそのまま出力され8ビッ
トから32ビットへの拡張が行なわれる。
16ビット入カデータの32ビットへの拡張についCも
同様である。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら従来技術によるビット拡張のための論理回
路は4人力セレクタ、3人力セレクタ、2人力セレクタ
回路を用いているためにハードウェアの点で寸法が大と
なり、チップ面積も必然的に大きくなるざるを得なかっ
た。
例えば第4図(a)、Cb)、(C)は第3図に示づ論
理回路を構成する各4人力セレクタ、3人力セレクタ、
2人力セレクタの具体的な回路例を示ずが、このような
セレクタ回路をCMOSトランジスタ回路で構成すると
、4人力セレクタの場合には第4図(a )のように2
0素子、3人力セレクタの場合には第4図(b)のよう
に14素子、また2人力セレクタの場合には、第4図(
C)に示すように10素子が必要であるため、論理回路
がハードウェア的に大となってしまっていた。
従って、本発明の目的は、素子数を大幅に低減すること
ができる拡張論理機能を有する半導体論理回路を提供す
ることである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の半導体論理回路においては、各Pチャンネルト
ランジスタおよびNチャンネルトランジスタのソースど
うし、ドレインどうしを接続して各CMOSトランスフ
ァゲート対を構成し、拡張すべきビット数に応じて直列
に接続して各段に配置すると共に特定段のトランスファ
ゲートのソース電極またはドレイン電極にその出力端子
が接続した複数のクロックドインバータを配置し、該各
クロックドインバータの入力端子を互に接続した構成に
している。
(作用) 上記のような回路構成としたことにより、ビット拡張を
行なう際、例えば8ビットデータから32ビットデータ
へ拡張する場合などにおいて、拡張すべきビットを上位
ビット段に伝達するのにクロックドインバータを用いて
3ビット毎に並列に伝達させることによってビット拡張
動作を高速で行なうことができる。
また、本発明においては純粋にビット拡張/ゼロ拡張動
作のみを行なう部分の素子数は、同じビット拡張を行な
う従来技術による素子数と比較して約60%程度に低減
することができる。
(実施例) 第1図(a )および第1図(b )は本発明によるビ
ット拡張用の論理回路の構成を示し、第1図(a )の
左側の各端子が第1図(b)の右側の各端子に接続され
ているものとする。同図中10゜11.12はマルチプ
レクサ、200〜214゜300〜322.400〜4
26.500〜520.700〜717.900〜91
1は各CMOSトランスファゲートを示し、該各トラン
スファゲートはPチャンネルトランジスタとNチャンネ
ルトランジスタ対のソース電極どうし、ドレイン電極ど
うしが接続されている。
そして、上記CMOSトランスファゲートは、直列に接
続されて1つの段を構成しており、その段が拡張すべき
ビット数(この場合、32ビット)に対応して配設され
ている。
また、600〜604.800〜804.1000〜1
002はりOツクドインバータを示し、各段の各クロッ
クドインバータの入力端子は互に接続された構成になっ
ている。2000〜2031は出力ドライバ、50〜5
3はアンドゲート、61.62はオアゲート、残りの1
1〜I6は通常のインバータを示す。
なお、各マルチプレクサ10〜12の詳細な構成は第2
図(a )に示すようにS入力はPチャンネルトランジ
スタP+ 、P2およびNチャンネルトランジスタNl
 、N2のゲート電極にそれぞれ接続され、選択人力A
φはP3 、N3および選択入力A1はP4 、 N4
 、それにPI 、Nlのドレイン電極の出力はPs 
、Nsのゲート電極に接続され、P2とN5およびN2
とPsのドレイン電極の出力はP6とN6のゲート電極
に接続され、後者のドレイン電極から最終出力2が取出
されるようになっている。
また各りOツクドインバータ600〜604の詳細な構
成は第2図(b )に示すように、その入力端子AIf
iPチャンネルトランジスタPIおよびNチャンネルト
ランジスタNlのゲート電極に接続され、各クロック人
力φがP2のゲート電極にφがN2のゲート電極に入力
され、咳P2およびN2の共通接続点から出力2が取出
されるようになっている。
第1図(a)、(b)および第2図(a)。
(b)を参照してその動作を説明する。制御信号5GN
Xは符号拡張を行なうとき“1”、ゼロ拡張のとき“0
”、制御信号EPは拡張動作のとき“1″、そうでない
とき“O″が与えられる。EX16は16ビット入力を
32ビットに拡張するとき“1″、そうぐないとき“O
”とし、同様にEX8またはEX4はそれぞれ8ピツト
入力、4ビット入力を32ビットに拡張するときのみ“
1”、他は“0″が与えられる。
さて、8ビット入カデータを32ビットデータに符号拡
張する場合には、5GNX=1.EP=1、EX8=1
となり他の制御信号は全て0にされる。
したがって今、rloolololJの8ビットデータ
が入力SEφに与えられたとする。
SEφ0−8Eφ23は無視され、第1図(a)の出力
EPφ28〜EPφ31には入力SEφ28〜31がそ
のまま現われる。この場合、EX8=1のため、ノード
N270は低レベル(0レベル)となりマルチプレクサ
10のS入力はOとなるので、AO端子入力SEφ27
が選択され、出力EPφ27は入力SEφ27の信号が
伝達される。
また、EX4=OによりCMOSトランスファゲート4
24〜426がオンする一方、前記ゲート518〜52
0がオフのため、出力EPφ24〜26は入力SEφ2
4〜26の信号が伝達される。したがって下位8ビット
出力EPφ24〜31には対応する入力がそのまま伝達
される。
一方マルチプレクサ11は、EXl 6=O,EP=1
からノードN230は高いレベル(ルベル)となるので
、そのS入力端子には1が入力されるので、そのA1端
子側入力が選択され、SEφ24信号がノードN23に
出力される。
このとぎEX4=Oからトランスファゲート423はオ
ンになる一方、トランスファゲート517はオフしクロ
ックドインバータ604はハイ・インピーダンス出力を
発生づるのでノードT23にはノードN23の信号が瑛
われる。したがって、EPφ23には出力ドライバ23
を介して入力SEφ24の信号が伝達され、これより上
位ビット0〜22はEX8=1のため、トランスファゲ
ート300〜322がオフするので入力SEφ0〜22
の信号はEP4)O〜22には伝達されない。
しかし、トランスファゲート700〜717がオンする
ので、クロックドインバータ800〜804 Jjよび
インバータ■4によりノードTO〜T22にはT23の
信号すなわちSEφ24が伝達されているので、出力E
PφO〜23はすべてSEφ24=1と同じになる。し
たがって、出力EPφO〜31には24個の“1”およ
びrloolololJが現われ、8ビット入力を32
ビットに拡張できる。
また、8ビット入力のゼロ拡張を行なうには、5GNX
=Oにすることによって、マルチプレクサ11のA+端
子がOに固定されるので、そのS入力=1によりA1端
子入力が選択されてノードN23はO出力となりT23
にそのまま伝達される。T23の信号はTo−T22へ
伝達されるので出力EPφ0〜23は全て“0″となり
、結局24個の“0″および10010101がEPφ
O〜31に出力されゼロ拡張が実現される。
以上のようにして、他の各ビット拡張が行えることは明
らかであるので4ビット、16ビットの32ビットへの
拡張は説明を省略する。
なお、拡張動作を行なわない場合には、EP−0、EX
4=O,EX8=O,EX16=Oにaれるので入力S
EφO〜31がそのままEPφO〜31に出力される。
[発明の効果] 以上述べたように本発明による半導体論理回路において
は、純粋のビット拡張/ゼロ拡張動作のみを行なう部分
の素子数は、286素子となり従来のセレクタ回路を構
成する素子数472素子と比較して61%程度に低減で
きる。
またビット拡張/ゼロ拡張の選択を行なうアンドゲート
50〜51および出力ドライバ2000〜2031を加
えて比較しても、本発明のものは414素子となり、8
8%まで素子数を低減できる。
しかも拡張すべきビットを上位ビット段に伝達するのに
クロックインバータを用いて、4ピツト毎に並列に伝達
させることによって高速でビット拡張/ゼOビット拡張
が行なえる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a )および第1図(b )は本発明による半
導体論理回路の実施例、 第2図(a )は第1図(a )  (b )の各マル
チプレクサの詳細な構成図、 第2図(b )は第1図(a)、(b)の各クロックド
インバータの詳細な説明図、 第3図は従来技術による論理回路の構成図、第4図(a
>は第3図の4人力セレクタの詳細図、 第4図(b)は第3図の3人力セレクタの詳細図、 第4図(C)は第3図の2人力セレクタの詳細図、をそ
れぞれ示す。 10〜12・・・マルチプレクサ 200〜214・・・トランスフ1ゲート600〜60
4・・・クロックドインバータ2000〜2031・・
・出力ドライバー50〜53・・・アンドゲート 61〜62・・・オアゲート ■・・・インバータ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)各PチャンネルトランジスタおよびNチャンネル
    トランジスタのソースどうしおよびドレインどうしを接
    続して各CMOSトランスファゲート対を構成し、該ト
    ランスファゲートを直列に接続した少なくとも1つの段
    を構成し、該段にトランスファゲートのソース電極にそ
    の出力端子が接続されかつその入力端子が互いに接続さ
    れたクロックドインバータを配設したことを特徴とする
    半導体論理回路。
  2. (2)拡張すべきビット数を表示する信号に基いて前記
    トランスファゲート対およびクロックドインバータを制
    御することによって入力ビットデータのビット拡張が行
    なわれることを特徴する請求項1に記載の半導体論理回
    路。
  3. (3)上記入力ビットデータは4ビット、8ビット、お
    よび16ビットであり、これらのいずれかのビット長を
    32ビットデータに拡張することを特徴とする請求項2
    に記載の半導体論理回路。
  4. (4)各PチャンネルトランジスタおよびNチャンネル
    トランジスタのソースどうしおよびドレインどうしを接
    続して各CMOSトランスファゲート対を構成し、該ト
    ランスファゲート、を拡張すべきビット数に応じて直列
    に接続して各段に配置すると共に特定段のトランスファ
    ゲートのソース電極にその出力端子が接続されかつその
    入力端子が互いに接続された複数のクロックドインバー
    タを備え、上記拡張すべきビット数を指示する信号に従
    って前記トランスファゲート対およびクロックドインバ
    ータを制御して入力ビットデータのビット拡張を行なう
    ことを特徴とする半導体論理回路。
  5. (5)入力ビットデータは4ビット、8ビット、および
    16ビットであり、これらのいずれかのビット長を32
    ビットデータに拡張することを特徴とする請求項4に記
    載の半導体論理回路。
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