JPH0357653B2 - - Google Patents

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JPH0357653B2
JPH0357653B2 JP57141214A JP14121482A JPH0357653B2 JP H0357653 B2 JPH0357653 B2 JP H0357653B2 JP 57141214 A JP57141214 A JP 57141214A JP 14121482 A JP14121482 A JP 14121482A JP H0357653 B2 JPH0357653 B2 JP H0357653B2
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JP
Japan
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gate
input
josephson
output
gates
Prior art date
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JP57141214A
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Japanese (ja)
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JPS5930328A (en
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Shigeo Daito
Hiroshi Nakagawa
Susumu Takada
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication of JPH0357653B2 publication Critical patent/JPH0357653B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/173Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電流注入型閉ループジヨセフソンス
イツチングゲートを用いて演算回路を組む場合に
有効な当該演算回路装置の構築方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of constructing an arithmetic circuit device that is effective when constructing an arithmetic circuit using a current injection type closed-loop Josephson switching gate.

極低温下で動作させる電流注入型ジヨセフソン
スイツチングゲートは、本出願人において特開昭
56−32830号にて開示されて以降、引き続く特許
出願、学会発表、刊行物発表等々を介して、大い
に注目され、またその構成、動作原理も良く知ら
れるようになつている。
A current injection type Josephson switching gate that operates at extremely low temperatures was developed by the present applicant in Japanese Patent Application Laid-Open No.
Since its disclosure in No. 56-32830, it has received much attention through subsequent patent applications, conference presentations, publications, etc., and its structure and operating principle have become well known.

単体としてこのゲートは、高速性、信頼性が高
く、設計製作の容易さもあり、低消費電力であつ
て、しかも三端子型、即ち主電流線路乃至回路電
流線路用の二端子とは別個に、もう一つの制御入
力端子を有する等、数多くの効果を有している。
As a single unit, this gate has high speed, high reliability, ease of design and manufacture, low power consumption, and is of a three-terminal type, i.e., separate from the two terminals for the main current line or circuit current line. It has many advantages such as having another control input terminal.

そこで、こうした優秀さの故に、当然のこと乍
ら、このゲートを論理演算回路に適用したいとの
要請がなされている。
Therefore, because of these excellent features, it is natural that there is a desire to apply this gate to logic operation circuits.

こうした場合に、最も望ましいことは、演算の
種類が何であつても、また演算方式で様々であつ
ても、各種類、各方式に合わせた回路が単一乃至
同一のユニツトセルを組み合せるだけで得られる
ことである。
In such cases, the most desirable thing is that no matter what the type of calculation or the various calculation methods, circuits suitable for each type and method can be obtained by simply combining a single or identical unit cells. It is something that can be done.

このようにしておけば、集積化の場合にも、各
ユニツトセルを同一、しかも十分に吟味して完成
させた製作プロセスで製造でき、マスクその他の
小物部品を始め製造装置の流用性を生むことがで
き、実際的効果は甚だ大きなものとなる。
In this way, even in the case of integration, each unit cell can be manufactured using the same manufacturing process and has been completed with careful consideration, making it possible to reuse manufacturing equipment, including masks and other small parts. Yes, the practical effects will be enormous.

本発明は、先づ第一に、こうした流用性あるユ
ニツトセルの提供を主目的にしている。
The main object of the present invention is, first of all, to provide such a unit cell that can be used.

ただし、ユニツトセル中の各能動素子乃至素論
理回路として、本発明におけるように電流注入型
のジヨセフソンスイツチング素子を用いる場合に
は、以下述べるように、この素子に特有の条件と
いうものを考えねばならない。
However, when using a current injection type Josephson switching element as in the present invention as each active element or elementary logic circuit in a unit cell, the conditions peculiar to this element should be considered as described below. Must be.

ジヨセフソン素子を用いての上述の型のゲート
によるオアゲートやアンドゲートの単体での素論
理回路は、既に本出願人の手により開発されてい
るが、総体的なゲインが採り難いこと、電源電圧
そのものが低いこと、従つて次段への入力となる
信号はレベル的には微弱であること、等から、各
素論理回路のフアンインは2以下、フアンアウト
は3以下に留めねばならない現状にある。
Single element logic circuits such as OR gates and AND gates using the above-mentioned gates using Josephson elements have already been developed by the applicant, but it is difficult to obtain an overall gain, and the power supply voltage itself The current situation is that the fan-in of each elemental logic circuit must be kept at 2 or less and the fan-out at 3 or less because the signal input to the next stage is low and the level of the signal input to the next stage is weak.

従つて、本発明では、第二の目的として、上述
のようなユニツトセルの提供に際し、ジヨセフソ
ンゲート用にも適するように、この条件の満足を
図つている。
Therefore, the second object of the present invention is to satisfy this condition in providing the above-mentioned unit cell so that it is also suitable for Josephson gates.

更にまた、上述のジヨセフソンゲートによるア
ンドゲートは、既に知られているように、外部か
らの電力供給がなく、入力信号のみでスイツチす
ることから入出力の分離ができず、一方、オアゲ
ートの方は電力供給により入出力抵抗比に応じて
入出力分離ができることから、開発するユニツト
セルとしては、アンドゲートの前段をオアゲート
とする構成が望ましい。そして、できるならば、
当該オアゲートとアンドゲートという基本ゲート
以外のゲートは使わないで済む構成を提供できれ
ば、回路の安定性、設計性、製造性、集積化等の
各観点からも最も望ましい。
Furthermore, as is already known, the AND gate using the Josephson gate described above does not have an external power supply and switches only with an input signal, so it is not possible to separate the input and output. On the other hand, since input and output can be separated according to the input/output resistance ratio by power supply, it is desirable for the unit cell to be developed to have an OR gate in front of the AND gate. And if you can,
It is most desirable from the viewpoints of circuit stability, designability, manufacturability, integration, etc. if a configuration can be provided that does not require the use of any gates other than the basic gates of the OR gate and AND gate.

本発明は、この条件をも満たすことを第三の目
的としている。
A third object of the present invention is to satisfy this condition as well.

そして最後に、本発明は、上記のような和積型
のユニツトセル構成を実際に単一の基板上に集積
することにより、目的の特定の論理演算をなさし
める回路装置を完成させるに際しても、当該目的
の論理演算が変わる度に単一基板上にそれらユニ
ツトセルを形成するための配置パターンを変更す
るのではなく、目的とする論理演算のいかんにか
かわらず、予めユニツトセルの和積型演算をなす
基本構造部分を同一としながら、それら複数個の
ユニツトセル群の基板上における配置パターンを
も所定かつ同一のものとして置き、それぞれに目
的の演算を実施させるに際しては、冗長なセルの
発生を恐れず、それらユニツトセル間の配線関係
だけを変えれば良いような装置を提供せんとす
る。
Finally, the present invention also provides a method for completing a circuit device that performs a specific logical operation by actually integrating the above-mentioned sum product type unit cell configuration on a single substrate. Rather than changing the arrangement pattern for forming unit cells on a single board each time the desired logical operation changes, we can use the basic method of forming summation-type operations on unit cells in advance, regardless of the desired logical operation. While the structural parts are the same, the arrangement pattern on the board of the plurality of unit cells is also the same, and when each unit cell group performs the desired operation, it is necessary to avoid the fear of creating redundant cells. We aim to provide a device in which only the wiring relationship between unit cells needs to be changed.

以下、本発明の上述の目的に沿い、本発明に至
つた推移及び本発明原理に言い及び、一実施例と
してのユニツトセルの詳説に至るものとする。
In accordance with the above-mentioned purpose of the present invention, the process leading to the present invention and the principles of the present invention will be described below, and a detailed explanation of a unit cell as an example will be given.

尚、この説明では、これに就き議論すれば他の
総ての種類の演算回路に援用できる加算回路を例
に採る。因みに、各種演算方式や回路を考察する
時に、加算回路を採用することはジヨセフソン素
子に限らずともこの種技術分野の常套的手法であ
り、逆に、加算回路に関して得られた結論は、な
べて他の演算系に適用できることも常識である。
In this explanation, an adder circuit will be taken as an example, which can be applied to all other types of arithmetic circuits if discussed. Incidentally, when considering various calculation methods and circuits, the use of adder circuits is a common method in this type of technical field, not just Josephson elements, and conversely, the conclusions obtained regarding adder circuits are It is also common knowledge that this method can be applied to other arithmetic systems.

而して、汎用性乃至流用性の高いユニツトセル
を提供するという主目的の下に、上述のゾヨセフ
ソンゲートを用いるにも最適なように、第二、第
三の条件を加味して整理すると、開発条件は次の
ようになる。
Therefore, with the main purpose of providing a unit cell with high versatility and reusability, the second and third conditions are taken into account and organized so that it is optimal for using the above-mentioned Zoyosefson gate. , the development conditions are as follows.

() 用いるオアゲートやアンドゲートのフアン
インは2以下。
() The fan-in of the or gate or and gate used is 2 or less.

() 同様にフアンアウトは3以下。() Similarly, fan out is 3 or less.

() アンドゲートの前段のゲートはオアゲート
とする。
() The gate before the AND gate is an OR gate.

これに加えて、実際的には次の条件が加わると
尚、望ましい。
In addition to this, it is actually desirable to add the following conditions.

() 一連の組み合せ回路中ではインバータを使
用しない。
() Do not use an inverter in a series of combinational circuits.

上記()は、ジヨセフソンスイツチングゲー
トでは、インバータを処理列に導入すると、少く
とも二相、一般に多相クロツク系となるからで、
できれば一相乃至単相クロツク系が望ましいこと
を意味している。
The above () is because in Josephson switching gates, when an inverter is introduced into the processing line, it becomes at least a two-phase, generally multi-phase clock system.
This means that a one-phase or single-phase clock system is desirable if possible.

こうした条件群を如何に満足するかということ
で、既存の加算方式を見直してみた。
We reviewed existing addition methods to see how they could satisfy these conditions.

一般に、既存の加算器としては、良く知られて
いるように、主として二つ、即ちRCA(Ripple
Carry Adder;逐次桁上げ加算器)と、CLA
(Carry Lookahead Adder;桁上げ先見加算器)
がある。
In general, as is well known, there are two main types of existing adders: RCA (Ripple
Carry Adder; CLA
(Carry Lookahead Adder)
There is.

ここで、被加数A、加数B、出力桁上げC、和
Sを次のように表記する。
Here, the summand A, the addend B, the output carry C, and the sum S are expressed as follows.

A=ao・2n-1+ao-1・2n-2+…+ai・2i-1+…+a2・21
+a1・20=aoao-1…ai…a2a1 同様に、 B=bobo-1…bib2b1 更に、加算におけるiの桁への入力桁上げをci
1、iの桁からの出力桁上げをci、iの桁の和
をsiとする。
A=a o・2 n-1 +a o-1・2 n-2 +…+a i・2 i-1 +…+a 2・2 1
+a 1・2 0 = a o a o-1 …a i …a 2 a 1Similarly , B=b o b o-1 …b i b 2 b 1Furthermore , input carry to the digit of i in addition ci
−1 , the output carry from the i digit is ci, and the sum of the i digits is si.

上述したRCAでは、良く知られているように、
1ビツト加算器をn段カスケードに接続し、次の
論理式に従つて演算をなしている。
As is well known in the above-mentioned RCA,
One-bit adders are connected in n-stage cascade, and calculations are performed according to the following logical formula.

ci=aibi+bici-1+aici-1 ……(1) si=aibici-1 ……(2) 但し、はエクスクルジブオア 而して、本発明者は、良く知られているこの式
(1)、(2)を変形操作して、上記条件()〜()
は少くとも基本的目的としてこれらを満足し、更
に()の望ましい条件も満たせるユニツトセル
構成の示唆となる式を得ることができないかとの
発想、研究の下に、次の結果を得ることができ
た。
ci=a i b i +b i c i-1 +a i c i-1 ……(1) si=a i b i c i-1 ……(2) However, is exclusive or. The inventor developed this well-known formula
Transforming (1) and (2), the above conditions () to ()
Based on the idea and research of whether it is possible to obtain a formula that would suggest a unit cell configuration that satisfies these as at least the basic objectives and also satisfies the desirable conditions of (), we were able to obtain the following results. .

(1)式の変形操作により、次の式(3)を得ることが
できる。
By transforming equation (1), the following equation (3) can be obtained.

ci=(ai+bi)(aibi+ci−1) ……(3) (3)式中では、先にaibiなる積を採る部分が残つ
ているので、これを更に次のように変形する。
ci=(ai+bi)(aibi+ci− 1 )...(3) In equation (3), there remains a part where the product aibi is taken first, so this is further transformed as follows.

この式は、誠に都合の良い構成を示唆してい
る。即ち、(4)式中に“xi”で示した部分に先づ見
られるように、二つのオアゲートを用いて各第
一、第二入力(aiと0、biと0)のオアを採つた
後、両者の積をアンドゲートで採つて値xiを得、
今後は、同様に二つの別のオアゲートで各第一、
第二入力としてのaiとbi、xiとci−1との各オア
yi、ziを採つて、これ等両値yi、ziのアンドを採
れば、目的のciが得られることになる。
This formula suggests a very convenient configuration. That is, as shown in the part indicated by "xi" in equation (4), two OR gates are used to OR the first and second inputs (ai and 0, bi and 0). After that, take the product of both using an AND gate to obtain the value xi,
From now on, each first with two separate or gates, as well
Ors of ai and bi, xi and ci− 1 as second inputs
If we take yi and zi and AND the two values yi and zi, we will obtain the desired ci.

以上は通常の桁上げ(one carry)であるが、
零桁上げ(zero carry)に就いても同様であ
る。
The above is a normal one carry, but
The same applies to zero carry.

=()+{(+0)(+0)−
1
……(4′) つまり、RCAにおける桁上げciとについて
は、二入力オアを二つ用いてその出力をアンドで
採るユニツトセル構成があれば、この同一のセル
を各ビツト毎に四つ宛、用いるだけで、目的が果
たせ、しかも、条件()〜()を総て満足し
得ることになる。
=()+{(+ 0 )(+ 0 )−
1 }
...(4') In other words, regarding the carry ci in RCA, if there is a unit cell configuration in which two two-input ORs are used and the output is ANDed, this same cell can be addressed to four cells for each bit, Just by using it, you can accomplish your purpose and satisfy all conditions () to ().

次にRCAの和siについても、同様の過程で(2)
式を変形操作すると、次の(5)式が得られる。
Next, for the sumi of RCA, use the same process (2)
By transforming the equation, the following equation (5) is obtained.

この式も極めて具合の良いセル構成を示唆して
いる。
This formula also suggests a very suitable cell configuration.

即ち、二つの二入力オアゲートと、その二出力
のアンドを採るアンドゲートで成るユニツトセル
を考えると、先づ、このセルを二つ用いることに
より、上記(5)式中に併記した部分“αi”、“βi”の
値αi、βiを得ることができ、更にもう一つのセル
を用いれば、その二つの入力オアゲートでαiとci
1、βiと−1のオアを採つた後にアンドゲート
で両者の積を採ることにより、和siが得られるの
である。
In other words, if we consider a unit cell consisting of two two-input OR gates and an AND gate that takes the AND of the two outputs, first, by using two of these cells, the part "αi" also written in the above equation (5) can be , “βi” values αi and βi can be obtained, and if one more cell is used, αi and ci can be obtained using the two input OR gates.
The sum si can be obtained by ORing −1 , βi, and −1 and then multiplying them using an AND gate.

してみると、RCAに関しては、各桁の出力桁
上げciとciも、和siも、二つの二入力オアゲート
と、両オアゲート出力のアンドを採る一つのアン
ドゲートで成るユニツトセルを所要個数用いるだ
けで総て賄うことができ、しかも、条件()〜
()の総てを満足するという、極めて望ましい
結果を得ることができる。
As for RCA, both the output carry ci and ci of each digit and the sum si require only the required number of unit cells consisting of two two-input OR gates and one AND gate that takes the AND of the outputs of both OR gates. It can be covered entirely by
It is possible to obtain the extremely desirable result of satisfying all of ().

以下でも、回路条件の比較的多い上述の電流注
入型ジヨセフソンゲートの採用を念頭において説
明を続けるが、次に、第二の加算器としての
CLAに就き考察する。
In the following, we will continue the explanation with the adoption of the current injection type Josephson gate mentioned above, which has relatively many circuit conditions, but next, we will explain how to use the current injection type Josephson gate as a second adder.
Consider becoming a CLA.

CLAは、i桁における桁上げ発生条件di=aibi
と、桁上げ伝搬条件ei=ai+biを用いて最上位桁
上げcnを一遍に求めようとするものである。
CLA is the condition for carry occurrence in i digit di=aibi
The purpose is to obtain the most significant carry cn at once using the carry propagation condition ei = ai + bi.

而して、既述の(1)式をdi、eiで書き直すと次の
(6)式が得られる。
Therefore, if we rewrite the above equation (1) using di and ei, we get the following
Equation (6) is obtained.

cn=dn+encn−1 ……(6) 展開して、 cn=dn+en(dn−1+en−1cn−2) 〓 =dn+endn−1+enen−1dn−2 +enen−1en−2dn−3+ …+enen−1en−2en−3…e3e2d1 ……(7) この(7)式に基づいて例えば最終項から顕らかな
うにこのような多入力の単一のアンドゲートは不
可能である。
cn=dn+encn− 1 …(6) Expand, cn=dn+en(dn− 1 +en− 1 cn− 2 ) 〓 =dn+endn− 1 +enen− 1 dn− 2 +enen− 1 en− 2 dn− 3 + … +enen− 1 en− 2 en− 3 …e 3 e 2 d 1 …(7) Based on equation (7), it is clear from the final term that such a single AND gate with multiple inputs is It is possible.

すなわち、実際には、ビツト数の多い数A、B
間に対して、全ビツトをグループとして並列同時
演算することは素子構成上、不可能であるので、
いくつかのビツトグループに分けて各グループ毎
に最上位出力桁上げを得ている。
That is, in reality, numbers A and B with a large number of bits
Because it is impossible to perform parallel simultaneous operations on all bits as a group due to the element configuration,
The bits are divided into several groups and the most significant output carry is obtained for each group.

本発明者は、各タイミングステージにおける論
理式を模索し、上述したRCAではそれだけで事
足りた、二入力オアゲート二つと、二入力アンド
ゲート一つによるユニツトセルのみでの回路構成
が同様に期待できないものか、検討した。
The present inventor searched for logical formulas for each timing stage, and found that a circuit configuration using only a unit cell with two two-input OR gates and one two-input AND gate, which was sufficient for the above-mentioned RCA, could also be expected. ,investigated.

その結果、CLAにおいても、これを満足する
結果を導くことができた。
As a result, we were able to derive results that satisfied this requirement in CLA as well.

ここでは簡単のため、4ビツト数を例に採つて
説明すると、先づ、第一タイミングステージT1
では次の演算を行う。
For the sake of simplicity, we will use a 4-bit number as an example. First, the first timing stage T 1
Now perform the following calculation.

<T1> di=(ai+0)(bi+0);i=1〜4 ……(8) ei=(+0)(+0);i=1〜4 ……(9) fi=(ai+bi)(+);i=1〜4……(10) gi=(ai)(+bi);i=1〜4……(11) 第二タイミングステージT2では、次の処理を
なす。尚、以下、タイミングTのサフイツクスが
ステージ番号を示すものとして、順次、各ステー
ジの処理を挙げる。
<T 1 > di=(ai+ 0 )(bi+ 0 );i=1~4...(8) ei=(+ 0 )(+ 0 );i=1~4...(9) fi=(ai+bi )(+); i=1-4...(10) gi=(ai)(+bi); i=1-4...(11) In the second timing stage T2 , the following processing is performed. Hereinafter, the processing of each stage will be listed in sequence, assuming that the suffix at timing T indicates the stage number.

<T2> u2=(a2+b2)(a1+b1) ……(12) u4=(a4+b4)(a3+b3) ……(13) v2=(22)(11)……(14) x2=(d2+d1)(a2+b2) ……(15) x4=(d4+d3)(a4+b4) ……(16) y2(e2+e1)(22) ……(17) <T3> c2=(x2+u2)(x2+c0) ……(18) 2=(y2+v2)(y20) ……(19) <T4> c1=(a1+b1)(d1+c0) ……(20) 1=(11)(e10)……(21) c3=(a3+b3)(d3+c2) ……(22) 3=(33)(e32)……(23) c4=(x4+u4)(x4+c2) ……(24) <T5> si=(fi+ci−1)(gi+-1);i=1〜4
……(25) 以上のように、時刻T5まで使つてはいるが、
周知のように、CLAではビツト数が増す程(実
際には4ビツトということはなく、もつと多い)、
有効であるから、これは欠点とはならず、寧ろ、
上記した各ステージの演算処理から顕らかなよう
に、念頭においていたユニツトセルが使えること
の効果が大きい。
<T 2 > u 2 = (a 2 + b 2 ) (a 1 + b 1 ) ... (12) u 4 = (a 4 + b 4 ) (a 3 + b 3 ) ... (13) v 2 = ( 2 + 2 ) ( 1 + 1 ) ... (14) x 2 = (d 2 + d 1 ) (a 2 + b 2 ) ... (15) x 4 = (d 4 + d 3 ) (a 4 + b 4 ) ... ( 16) y 2 (e 2 + e 1 ) ( 2 + 2 ) ... (17) <T 3 > c 2 = (x 2 + u 2 ) (x 2 + c 0 ) ... (18) 2 = (y 2 + v 2 ) (y 2 + 0 ) ... (19) <T 4 > c 1 = (a 1 + b 1 ) (d 1 + c 0 ) ... (20) 1 = ( 1 + 1 ) (e 1 + 0 ) ...(21) c 3 = (a 3 + b 3 ) (d 3 + c 2 ) ... (22) 3 = ( 3 + 3 ) (e 3 + 2 ) ... (23) c 4 = (x 4 + u 4 ) (x 4 + c 2 ) ... (24) <T 5 > si = (fi + ci- 1 ) (gi + -1 ); i = 1 to 4
...(25) As mentioned above, although it is used until time T 5 ,
As is well known, in CLA, as the number of bits increases (actually it is not 4 bits, it is more),
Since it is effective, this is not a drawback; on the contrary,
As is clear from the arithmetic processing at each stage described above, being able to use the unit cell that we had in mind has a great effect.

逆に言えば、殊にジヨセフソンスイツチングゲ
ートを用いた演算回路として有効な、二入力オア
ゲート二つと二入力アンドゲート一つの組み合せ
をユニツトセルとして構成すれば、その汎用性は
頗る大きいものとなる。例えば上述の例におい
て、いづれの演算方式を採用しても、このユニツ
トセルだけの組み合せで加算器が得られるのであ
る。言い換えれば、比較的回路条件が既述の
()〜()のように多い、電流注入型ジヨセ
フソンスイツチングゲートに対しても、上述のユ
ニツトセルによれば全条件を満足させることがで
き、従つて、各種演算処理において、高速性、低
消費電力性、高集積性等で他のデバイスよりも遥
かに有利なこのジヨセフソンスイツチングゲート
援用の途が開かれるのである。
Conversely, if the combination of two two-input OR gates and one two-input AND gate, which is particularly effective as an arithmetic circuit using Josephson switching gates, is configured as a unit cell, its versatility will be greatly increased. . For example, in the above example, no matter which calculation method is adopted, an adder can be obtained by combining only these unit cells. In other words, even for a current injection type Josephson switching gate, which has relatively many circuit conditions () to () mentioned above, the unit cell described above can satisfy all the conditions. Therefore, in various types of arithmetic processing, the use of Josephson switching gates, which are far more advantageous than other devices in terms of high speed, low power consumption, high integration, etc., is opened.

以上が本発明の原理である、これに沿つた本発
明実施例としてのユニツトセル1の概略回路構成
図が第1図に示してある。
The above is the principle of the present invention, and FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of a unit cell 1 as an embodiment of the present invention in accordance with the principle of the present invention.

即ち、本ユニツトセル1は、Io1、Io2を二入力
とする第一のオアゲート21と、Io3、Io4を二入
力とする第二のオアゲート22を有し、両オアゲ
ート出力31,32を二入力の一方宛に受けるア
ンドゲート4とから成り、アンドゲート4の出力
が本ユニツトセルの出力Outとなつている。
That is, this unit cell 1 has a first OR gate 21 having two inputs I o1 and I o2 and a second OR gate 22 having two inputs I o3 and I o4 , and outputs 31 and 32 from both OR gates. It consists of an AND gate 4 which receives one of two inputs, and the output of the AND gate 4 is the output Out of this unit cell.

このように、本ユニツトセルは、単体としては
極めて簡単な構成でありながらも、これを必要個
数用いての各セル間での入出力結線の如何により
任意所望の演算方式を満たすことのできる効果大
なるものである。
In this way, although this unit cell has an extremely simple configuration as a single unit, it is highly effective in that it can satisfy any desired calculation method by using the required number of units and determining the input/output connections between each cell. It is what it is.

特に、この型のジヨセフソンゲートによるオア
ゲート、アンドゲートは単体としてその構成、動
作が既に公知、知悉されているので、第1図示構
成が開示されれば、こうした既存のオアゲート、
アンドゲートで容易に当該ユニツトセル1を得る
ことができる。
In particular, the configuration and operation of this type of Josephson gate based on the OR gate and AND gate are already known and well-known, so if the configuration shown in FIG. 1 is disclosed, these existing OR gates,
The unit cell 1 can be easily obtained using an AND gate.

そうした場合の具体的一例が第2図に示してあ
る。周知故、簡単に各ゲート単体構成及び動作に
就き説明すると、先づ、二つのオアゲート21,
22と一つのアンドゲート4にて共通する構成子
は、一般に四つのジヨセフソン接合素子J1〜J4
含む閉ループ5である。
A specific example of such a case is shown in FIG. Since it is well known, to briefly explain the structure and operation of each gate, first, the two OR gates 21,
22 and one AND gate 4 is a closed loop 5 which generally includes four Josephson junction elements J 1 to J 4 .

閉ループ5には、右ブランチと左ブランチとで
素子個数が二つづつとなる対向二点に一対の回路
電流端子Pg,Peが設けられ、一方のブランチ、
図示の場合、左ブランチの両素子J1,J2の間には
第三の端子としての制御端子Pcが設けられてい
る。そしてまた、制御端子のあるブランチ中の素
子J1,J2よりも、相手方のブランチ中の素子J3
J4の方がその臨界電流値、即ち極低温環境下での
動作において、素子両端電位差零の零電圧状態か
ら有意のギヤツプ電圧を生ずる電圧状態乃至抵抗
状態へ遷移させる時の電流値は各動作を満足させ
る設計条件下で大きく設定されている。
In the closed loop 5, a pair of circuit current terminals Pg and Pe are provided at two opposing points where the number of elements is two each for the right branch and the left branch, and one branch,
In the illustrated case, a control terminal Pc as a third terminal is provided between both elements J 1 and J 2 of the left branch. Also, the elements J 3 , J 3 in the other branch are more sensitive than the elements J 1 , J 2 in the branch with the control terminal.
For J4 , the critical current value, that is, the current value when transitioning from a zero voltage state with zero potential difference across the device to a voltage state or resistance state that generates a significant gap voltage when operating in a cryogenic environment, is determined by each operation. It is set large under design conditions that satisfy the following.

オアゲート21,22に就き述べると、夫々の
二入力Io1,Io2とIo3,Io4は、入力抵抗61,6
2;63,64を介した後、共通に各閉ループ5
の制御端子Pcに接続されている。
Regarding the OR gates 21 and 22, two inputs I o1 and I o2 and I o3 and I o4 are connected to input resistors 61 and 6, respectively.
2; After passing through 63 and 64, each closed loop 5
is connected to the control terminal Pc.

各閉ループ5の回路電流端子Pg,Peは、電源
Vccのホツト、コールド側に各接続され、両ゲー
ト間には各閉ループと直列の各ゲートの定電流設
定抵抗71,72が設けられている。
The circuit current terminals Pg and Pe of each closed loop 5 are the power supply
Constant current setting resistors 71 and 72 are connected to the hot and cold sides of Vcc, respectively, and are provided between the two gates in series with each closed loop.

各回路出力31,32は、ホツト側Pgから採
り出され、負荷抵抗RL1、RL2を介して、後述の
アンドゲート4の各入力端子41i,42iに入
力される。
Each circuit output 31, 32 is taken from the hot side Pg, and is inputted to each input terminal 41i, 42i of an AND gate 4, which will be described later, via load resistors R L1 , R L2 .

一方、所要の入出力分離能を得るのに、出力抵
抗RL1,RL2との比が問題になる入力抵抗RI1,RI2
が制御端子Pcと接地E乃至他方の回路電流端子
Peとの間に設けられている。
On the other hand, the ratio of the input resistances R I1 and R I2 to the output resistances R L1 and R L2 becomes a problem in obtaining the required input/output separation capability.
is the control terminal Pc and the ground E or the other circuit current terminal
It is established between Pe.

アンドゲート4において、両入力41i,42
iは、夫々専用のジヨセフソン接合素子Ja,Jb
を介した後、共通にこのゲートの閉ループ5の制
御端子Pcに接続され、同様に、夫々専用の抵抗
Ra,Rbを介した後、共通に一方の回路電流端子
Pgに入力され、他端Peは接地されている。
In AND gate 4, both inputs 41i, 42
i is a dedicated Josephson junction element Ja, Jb, respectively
After that, it is commonly connected to the control terminal Pc of the closed loop 5 of this gate, and similarly, each dedicated resistor
After passing through Ra and Rb, one circuit current terminal is commonly used.
It is input to Pg, and the other end Pe is grounded.

アンドゲート出力乃至は本ユニツトセル1の出
力Outは、このアンドゲートの一対の回路電流端
子Pg,Pe間にて得られ、もう一つの図示してい
ないユニツトセルのオアゲート入力等の負荷RL0
(仮想線)へ選択的に出力電流を生じさせる。
The AND gate output or the output Out of this unit cell 1 is obtained between the pair of circuit current terminals Pg and Pe of this AND gate, and the load R L0 such as the OR gate input of another unit cell (not shown) is obtained.
(phantom line) selectively produces an output current.

各設計条件が満足されているものとして動作を
説明すると、各オアゲート21,22では、いづ
れか一方の入力Io1又はIo2;及びIo3又はIo4にしか
入力電流icがなくとも、その電流の大きさで、電
源Vccから閉ループに流れ込む回路電流igの左ブ
ランチ成分との重畳効果により、アース端子間に
ある素子J2を電圧状態に遷移させる。すると、回
路電流igは、閉ループ内で左ブランチ成分が失く
なることにより、専ら素子J3,J4用の右ブランチ
成分となり、これに素子J1を介して逆回りとなつ
た入力電流icが重畳するため、既述のように、い
くらこちらのブランチ中の素子J3,J4の臨界電流
値が大きくとも、最早、両素子は零電圧状態に留
まることができず、電圧状態乃至高インピーダン
ス状態にスイツチする。
To explain the operation assuming that each design condition is satisfied, in each OR gate 21, 22, even if there is an input current ic only to one of the inputs I o1 or I o2 ; and I o3 or I o4 , the current Due to the superposition effect with the left branch component of the circuit current ig flowing into the closed loop from the power supply Vcc, the element J 2 located between the ground terminals transitions to the voltage state. Then, the circuit current ig becomes a right branch component exclusively for elements J 3 and J 4 due to the loss of the left branch component in the closed loop, and in addition to this, the input current ic which is in the opposite direction via element J 1 As mentioned above, no matter how large the critical current value of elements J 3 and J 4 in this branch is, both elements can no longer remain in the zero voltage state and the voltage state changes to high voltage. Switch to impedance state.

すると、入力電流icは、専ら入力抵抗RI1,RI2
を流れるようになり、一方、この抵抗と出力抵抗
比が適当に定めてあると、回路電流igは支配的に
残つた素子J1を介して入力抵抗RI1,RI2にラツシ
ユする。
Then, the input current IC depends exclusively on the input resistances R I1 and R I2
On the other hand, if the ratio between this resistance and the output resistance is appropriately determined, the circuit current ig will predominantly rush to the input resistances R I1 and R I2 via the remaining element J 1 .

これにより、最後に残つていた当該素子J1も、
この大きな回路電流igの主成分により、電圧状態
に遷移する。
As a result, the last remaining element J1 also becomes
The main component of this large circuit current ig causes a transition to a voltage state.

この状態が具現すると、電源から見て閉ルーブ
5の介在する線路部分は高インピーダンス状態と
なるため、出力負荷抵抗RL1,RL2のある線路へ
回路電流が出力電流i21,i22として転流す
る。
When this state occurs, the line portion where the closed loop 5 is located becomes a high impedance state when viewed from the power supply, so the circuit current is commutated to the line with the output load resistances R L1 and R L2 as output currents i21 and i22. .

両入力Io1,Io2;Io3,Io4に共に入力電流ic,ic
があつた場合にも、同様の出力電流i21,i2
2が得られ、結局、オア機能が満足されている。
Both inputs I o1 and I o2 ; input currents ic and ic for both I o3 and I o4
, the same output currents i21, i2
2 is obtained, and the OR function is satisfied after all.

次に、アンドゲート4に就き説明する。先づ、
両入力41i,42iのいづれか一方にのみ、前
段からの入力電流i21又はi22が入力したと
しよう。
Next, AND gate 4 will be explained. First,
Assume that the input current i21 or i22 from the previous stage is input to only one of the inputs 41i and 42i.

すると、この電流は、直列接合Ja又はJbを介
して閉ループ5に流れ込むが、この一方のみの電
流の大きさでは、閉ループ中の特に左ブランチ中
の素子J1,J2に有意の作用を起こす前に、当該直
列接合Ja又はJbが電圧状態にスイツチするよう
な閾値関係に選んであるために、この接合Ja又
はJbがスイツチし、電流i21又はi22は各
専用の抵抗Ra又はRbを介して回路電流端子Pgか
ら閉ループ5に流れ込み、接地Eに流出してい
く。
Then, this current flows into the closed loop 5 through the series junction Ja or Jb, but the magnitude of the current in only one of them causes a significant effect on the elements J 1 and J 2 in the closed loop, especially in the left branch. Having previously chosen a threshold relationship such that the series junction Ja or Jb switches to a voltage state, this junction Ja or Jb switches and the current i21 or i22 flows through the respective dedicated resistor Ra or Rb. The circuit current flows into the closed loop 5 from the circuit current terminal Pg and flows out to the ground E.

勿論、閉ループ中の全接合J1〜J4は零電圧状態
にあるため、この電流i21,i22はこれ等に
有意の影響を及ぼすことなく、単に接地線に流出
していき、当然のこと乍ら、出力Outからは出力
電流ioは得られない。
Of course, since all the junctions J 1 to J 4 in the closed loop are in a zero voltage state, these currents i21 and i22 simply flow into the ground wire without having any significant effect on them. Therefore, the output current io cannot be obtained from the output Out.

片側の入力信号が前述のように入力した後に、
もう一方の入力信号が来る場合は、片側の信号が
4JL閉ループの電源側より流れ込んでいるので、
前述の和ゲートと同様の閾値特性を持ち、感度の
高いスイツチとして働く。また、両方の信号が同
時刻に入力する時は、接合Ja,Jbがスイツチす
るよりも早く閉ループ中の接合J1,J2をスイツチ
させ、その電流は抵抗Ra,Rbを介して接合J3
J4を含むブランチへ転流する。この時は接合J3
J4の臨界電流値でスイツチするので、同様に感度
の高いスイツチとして動作する。
After one side input signal input as mentioned above,
If the other input signal is coming, the signal on one side is
Since it flows from the power supply side of the 4JL closed loop,
It has the same threshold characteristics as the sum gate described above, and works as a highly sensitive switch. Also, when both signals are input at the same time, the junctions J 1 and J 2 in the closed loop are switched on earlier than the junctions Ja and Jb are switched on, and the current flows through the resistors Ra and Rb to the junction J 3
Translocate to the branch containing J 4 . At this time, the junction J 3 ,
Since it switches at the critical current value of J4 , it also operates as a highly sensitive switch.

この状態が起きると、最旱、制御端子Pcから
見ると高インピーダンスとなつている閉ループ中
にこの端子Pcから両電流i21,i22が流れ
込むことはなくなり、各抵抗Ra,Rbを介した
後、再び和の電流となつて閉ループ中の回路電流
端子Pgに向け転流することとなる。
When this state occurs, both currents i21 and i22 will no longer flow from this terminal Pc into the closed loop, which is at high impedance when viewed from the control terminal Pc, and will flow through the respective resistors Ra and Rb again. This becomes a sum current and commutates toward the circuit current terminal Pg in the closed loop.

而して、閉ループ5においては、既に左ブラン
チは等価的には開放と言つても良く、単に両端子
Pg,Pe間に直列に両素子J3,J4が入つているだ
けであるので、この両電流の和電流をこのゲート
の回路電流igとして、この値で両素子J3,J4をス
イツチさせることができるようになる。
Therefore, in closed loop 5, the left branch can be equivalently said to be open, and simply connects both terminals.
Since both elements J 3 and J 4 are connected in series between Pg and Pe, the sum of these two currents is set as the circuit current ig of this gate, and both elements J 3 and J 4 are switched at this value. You will be able to do so.

かくして、このゲート4の回路電流igは、本ユ
ニツトセル1の出力電流ioとして、外部に出力可
能となる。
Thus, the circuit current ig of the gate 4 can be outputted to the outside as the output current io of the unit cell 1.

このように、第2図示の回路例は、完全に第1
図示基本構成に要請される機能を満足している。
尚、各ゲートには、各種の改変も施されつつある
ので、単体としてのそうした各種改良も、勿論支
障なく採り入れることができる。
In this way, the circuit example shown in the second diagram is completely
It satisfies the functions required for the illustrated basic configuration.
Incidentally, since various modifications are being made to each gate, it is of course possible to incorporate such various improvements as a single unit without any problem.

第3図は、更に参考のために、第1図示乃至は
より具体的な第2図示の本ユニツトセル1を用い
て、既述したRCAによる加算回路を組む場合の
出力桁上げci(同図A)、演算過程で必要なゼロ桁
上げ(同図B)、そして和si(同図C)を各得る
ための本発明ユニツトセル1の組み合せ態様を示
している。
For further reference, FIG. 3 shows the output carry ci (A ), a zero carry required in the calculation process (B in the same figure), and a sum si (C in the same figure).

第3図Aは、勿論、既述の式(4)を論理回路化し
たもので、本ユニツトセル1を二つ用いており、
先づ、第一のセル1i aで式(4)中のxiを求め、このxi
とci−1とのオアzi,aiとbiとのオアyiを採り、そ
のアンドを採る論理を第二のセル1i bで求めてciを
出力している。
FIG. 3A is, of course, a logical circuit of the above-mentioned formula (4), and uses two of the present unit cells 1.
First, find xi in formula (4) in the first cell 1 i a , and use this xi
The OR zi between and ci− 1 and the OR yi between ai and bi are taken, and the logic for ANDing them is determined in the second cell 1 i b and ci is output.

尚、ai+0はai+aiでも良く、図中ではそのよ
うに仮想線で例示してあるが、勿論、第二オアゲ
ート22の入力に見られるように、例えば正論理
でbi+0に示されるように、一方の入力を接地で
示すように“0”にしても良い。
Note that ai + 0 may also be ai + ai, which is illustrated by a virtual line in the figure, but of course, as shown in the input of the second OR gate 22, for example, as shown by bi + 0 in positive logic, One input may be set to "0" as shown by grounding.

第3図Bのは第3図Aと全く同様のセル構
成、即ち第三、第四の二つのセル1i c,1i dを用いて
第三セルの出力を第四セルの一方のオアゲートの
一入力に加える形で良く、各信号を総て反転した
形になつている。尚第三セルの両オアゲート入力
の信号,の加えられていないゲートには
“0”を加えるように示しているが、先と同様、
夫々,を加えても良い。この点は以下の説明
及び第4図以降でも同様である。
The cell configuration in FIG. 3B is exactly the same as that in FIG. 3A, that is, the third and fourth cells 1 i c and 1 i d are used, and the output of the third cell is connected to one OR gate of the fourth cell. It can be added to one input of the , and each signal is all inverted. It is shown that "0" is added to the gates to which the signals of both OR gate inputs of the third cell are not added, but as before,
You may also add , respectively. This point is the same in the following explanation and in FIG. 4 and subsequent figures.

既述の(5)式による和siは、第3図Cの構成によ
り、各ビツト入力数値ai,bi,,と第3図
A,B図示構成によるci−1,−1により、三つ
のセル1i e,1i gで求めることができる。
The sum si according to equation (5) described above can be calculated by dividing the sum si into three cells using the configuration shown in FIG . It can be found by 1 i e and 1 i g .

つまり、第五セル1i eにて既述のαiを、第六セル
i fにて同じく既述のβiを求めた後、第3図Aのセ
ル構成による入力桁上げci−1と同じく第3図B
の構成によるゼロ桁上げ−1の援用で第七セル
1i gの出力として和siを得ることができるのであ
る。上述した所で各セル1の右肩のサフイツクス
iは各ビツト番号を表す。
In other words, the αi already mentioned in the fifth cell 1 i e is
After calculating βi as described above in i f , input carry ci- 1 according to the cell configuration in Fig. 3A, as in Fig. 3B.
Zero carry by constructing - 7th cell with the help of 1
The sum si can be obtained as the output of 1 i g . In the above description, the suffix i on the right side of each cell 1 represents each bit number.

逆に言うと、RCAに本発明ユニツトセル1を
応用する場合、セルの個数は1ビツト当たり、第
一〜第七セル1i a,1i gまでの七つとなる。
Conversely, when the unit cell 1 of the present invention is applied to RCA, the number of cells per bit is seven, from the first to seventh cells 1ia , 1ig .

従つて、七つのユニツトセル1i a,1i gを列方向に
並べ、これを行方向にビツト数に応じて並設すれ
ば、整然とした論理アレイを集積化上、有効に組
むことができる。
Therefore, by arranging seven unit cells 1 i a , 1 i g in the column direction and arranging them in parallel in the row direction according to the number of bits, a well-ordered logic array can be effectively assembled in terms of integration.

第4図は、そうした場合の集積回路化に際して
の空間配置乃至基板上配置を併せ示した8ビツト
構成例を示している。
FIG. 4 shows an example of an 8-bit configuration that also shows the spatial arrangement and the arrangement on the board when integrated circuits are formed in such a case.

予じめ、本ユニツトセル1を、7行8列に形成
しておけば、各列当たり七つのセル1i a,1i gを各ビ
ツト用として、適宜な配線パターンにより、所要
の各桁s1〜s3の和結果及び最上位ビツト出力桁上
げ乃至9桁目の数値s9が得られる。
If the unit cells 1 are formed in advance in 7 rows and 8 columns, seven cells 1 i a and 1 i g in each column will be used for each bit, and each required digit s will be connected by an appropriate wiring pattern. The sum result of 1 to s3 and the most significant bit output carry to the ninth digit value s9 are obtained.

この場合、8×8パターンが各ユニツトセル1
…の形成パターンとして望ましければ、一行分は
冗長となるが、そのようにしても勿論良い。ま
た、最上位ビツトにおいては、8を特には得る必
要がないので、このための仮想線で示すセル18 c
18 dは用いないで良く、従つて最上位ビツトだけは
五つの必要セル個数に留めて良い。
In this case, an 8x8 pattern is used for each unit cell.
. . . If it is desired as a formation pattern, one line becomes redundant, but it is of course possible to do so. Also, in the most significant bit, there is no particular need to obtain 8 , so cell 1 8 c , shown by the imaginary line for this purpose, is
18d may not be used, and therefore only the most significant bit can be kept to the required number of cells of five.

同様に、本ユニツトセルを必要個数、適宜行
数、列数にマトリクス配置しておいて、配線パタ
ーンの変更乃至設計のみで、CLAの回路構成も
採るようにすることもできる。換言すれば、本発
明が開示する和積型ユニツトセルを用い、かつ、
そうした複数個の同一ユニツトセルを単一基板上
に全く同一配置パターンで作成するプロセスによ
ると、ユニツトセル間の配線関係の変更だけで、
複数の可能な論理演算の中、目的とする論理演算
を選択的に実行することができる。このような装
置作成パターンの共用化は、この種の集積回路を
実際に形のある物として構築する場合に極めて有
利であること、言うまでもない。以下説明する第
5図示の実施例はこれを証明している。
Similarly, by arranging the required number of unit cells in a matrix with an appropriate number of rows and columns, it is also possible to adopt a CLA circuit configuration by simply changing or designing the wiring pattern. In other words, using the summation type unit cell disclosed by the present invention, and
According to the process of creating multiple identical unit cells with exactly the same layout pattern on a single board, simply changing the wiring relationship between the unit cells can
A desired logical operation can be selectively executed among a plurality of possible logical operations. It goes without saying that such sharing of device fabrication patterns is extremely advantageous when constructing this type of integrated circuit as a tangible product. The embodiment shown in FIG. 5, which will be described below, proves this.

第5図は、既述した(8)〜(25)式に沿つて結果
(24)、(25)を得るための4ビツトのCLAの論理
アレイを示していて、製作の簡便性を考え、8×
6のマトリクスに本ユニツトセル1…を配し、各
式を満足するように結線を施している。そのた
め、図中に仮想線1Rで示すように、冗長なセル
1Rがいくつか出るが、この無駄よりも製作上の
長所の方が遥かに大きい。
Figure 5 shows a 4-bit CLA logic array for obtaining results (24) and (25) in accordance with equations (8) to (25) already mentioned. 8×
The unit cells 1... are arranged in a matrix of 6, and wires are connected so as to satisfy each formula. Therefore, as shown by the imaginary line 1R in the figure, there are some redundant cells 1R, but this waste is far outweighed by the manufacturing advantage.

また、図中、最右列のセル列は結線図示の都合
上、逆向きに示してある。
Furthermore, in the figure, the rightmost cell column is shown in the opposite direction for convenience of connection diagram.

既述した各タイミングステージT1〜T5中の各
演算結果di,ei,fi,gi,u2,u4,x2,x4,y2
v2,ci,,siは、いづれも、夫々、本ユニツト
セル一つ分で求めることができる。従つて、こう
した各出力を得るためのセル1…には、夫々、各
出力の符号を大文字にして図中に示している。例
えば、出力diを得るためのセルはDiと示してい
る。尚、既述したが、セルD1の一入力に見られ
るように、論理“0”は他入力と同じ信号でも良
い。
Each calculation result di, ei, fi, gi, u 2 , u 4 , x 2 , x 4 , y 2 , in each timing stage T 1 to T 5 described above
Each of v 2 , ci, and si can be determined for one unit cell. Therefore, in the cell 1 for obtaining each of these outputs, the code of each output is shown in uppercase letters in the figure. For example, the cell for obtaining the output di is indicated as Di. As described above, as seen in one input of the cell D1 , the logic "0" may be the same signal as the other inputs.

本図にて顕らかなように、本発明ユニツトセル
を用いれば、CLA法を既述の(8)〜(25)式にて
表すことにより、当該CLA法による加算回路と
してマトリクスに組み易い同一構成のユニツトセ
ルの集合体を構成でき、しかも、諸条件()〜
()を完全に満足した形で得られるため、各ゲ
ートをジヨセフソンゲートで構成することもで
き、高速、高信頼性で微小、低消費電力の系とし
て極めて有望である。
As is clear from this figure, if the unit cell of the present invention is used, the CLA method can be expressed by the above-mentioned equations (8) to (25), and the same configuration can be easily assembled into a matrix as an adder circuit using the CLA method. It is possible to construct an aggregate of unit cells, and the conditions () ~
Since () can be obtained in a form that completely satisfies, each gate can be constructed with Josephson gates, making it extremely promising as a high-speed, highly reliable, miniature, and low-power system.

以上、詳記のように、本発明は、所期の目的通
り、付帯条件()〜()を完全に満たし乍
ら、主目的たる汎用性の高いユニツトセルを開示
し、これを用いての論理演算回路装置の構築方法
を提供するものであり、特にジヨセフソン技術分
野には貢献する所、甚だ大なるものがある。
As described in detail above, the present invention, as intended, fully satisfies the incidental conditions () to (), and discloses a highly versatile unit cell as the main purpose, and provides logic using this unit cell. It provides a method for constructing an arithmetic circuit device, and has a particularly significant contribution to the field of Josephson technology.

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

第1図は本発明論理演算用ユニツトセルの一実
施例の概略構成図、第2図は第1図示ユニツトセ
ルの各ゲートを電流注入型閉ループジヨセフソン
スイツチングゲート構成を利用して構成した場合
の概略構成図、第3図は本ユニツトセルを複数用
いてRCAに応用する場合の各ビツト当たり必要
な信号出力を得るための構成説明図、第4図は本
ユニツトセルをマトリクスに組んでRCAを構成
する場合の構成図、第5図は本ユニツトセルをマ
トリクスに組んでCLAを構成する場合の構成図、
である。 図中、1は本発明ユニツトセル、21,22は
二入力オアゲート、4は二入力アンドゲート、で
ある。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of one embodiment of a unit cell for logic operations according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a case where each gate of the unit cell shown in FIG. 1 is configured using a current injection type closed-loop Josephson switching gate configuration. A schematic configuration diagram. Figure 3 is an explanatory diagram of the configuration for obtaining the necessary signal output for each bit when multiple unit cells of this type are used for RCA. Figure 4 is a diagram of the configuration of RCA by assembling these unit cells into a matrix. Figure 5 is a diagram showing the configuration of a CLA by assembling this unit cell into a matrix.
It is. In the figure, 1 is a unit cell of the present invention, 21 and 22 are two-input OR gates, and 4 is a two-input AND gate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 入出力分離機能を持つて構成された第一、第
二の電流注入型二入力ジヨセフソンオアゲート
と、入出力分離機能を有さない単一の電流注入型
二入力ジヨセフソンアンドゲートとからのみ構成
され、上記第一、第二のジヨセフソンオアゲート
の両出力を、上記ジヨセフソンアンドゲートの上
記二入力の一方宛に接続して成る和積型論理演算
用ユニツトセルを複数個用い; 目的の論理演算式のいかんにかかわらず、該複
数個の全て互いに同一の和積型論理演算用ユニツ
トセルを単一基板上に同一かつ所定の配置パター
ンに従つて形成した後; それら複数個の全て同一の和積型論理演算用ユ
ニツトセルの中、冗長なセルの発生を許容しなが
ら、少なくとも幾つかのセルの入出力を、目的と
する論理演算式に応じて配線、接続すること; を特徴とするジヨセフソン論理演算回路装置の構
築方法。
[Claims] 1. First and second current injection type two-input Josephson OR gates having an input/output separation function, and a single current injection type two-input Josephson OR gate having no input/output separation function. A sum product type consisting only of an input Josephson AND gate, and both outputs of the first and second Josephson OR gates are connected to one of the two inputs of the Josephson AND gate. Using a plurality of logic operation unit cells; regardless of the target logic operation expression, all of the plurality of mutually identical sum-product logic operation unit cells are placed on a single board in the same manner and according to a predetermined arrangement pattern. After formation; among the plurality of unit cells for summation-type logic operations that are all the same, the input and output of at least some cells are controlled according to the target logic operation expression, while allowing the generation of redundant cells. A method of constructing a Josephson logical operation circuit device, characterized by: wiring and connecting;
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