JPH0373612A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH0373612A
JPH0373612A JP1207800A JP20780089A JPH0373612A JP H0373612 A JPH0373612 A JP H0373612A JP 1207800 A JP1207800 A JP 1207800A JP 20780089 A JP20780089 A JP 20780089A JP H0373612 A JPH0373612 A JP H0373612A
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logic
precharge
circuit
speed
logic circuit
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JP1207800A
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Nobuo Yoshida
吉田 伸生
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Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To decrease an operating time and a precharge time by constituting a 1st stage logic circuit of a high speed precharge type precharge logic circuit, and constituting 2nd and succeeding stage of logic circuits of a high speed operation type precharge logic circuits in a logical arithmetic section. CONSTITUTION:An operating time Teb of a precharge type precharge logic circuit PLB is set slightly longer than an operating time Tea of a precharge type logic circuit PLA because of a discharge time of a parasitic capacitance C2 by a logic block LB is made late. On the other hand, an internal node n1 of the high speed operation type precharge logic circuit PLA being a basic building block for 2nd-4th stage of logic circuits PL2-PL4 of an arithmetic unit ALU is connected directly to an input terminal of an output inverter circuit. On the contrary the operating time Tea goes faster than the operating time Teb of the PLB. Thus, the precharge time Tp is reduced by a difference of the precharge time between the PLB and PLA. Moreover, the operating time Ts as the entire arithmetic unit is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路装置に関するものであり、
例えば、プリチャージ式論理回路を基本構成とする算術
論理演算ユニットを備える高速論理集積回路等に利用し
て特に有効な技術に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to a semiconductor integrated circuit device,
For example, the present invention relates to a technique that is particularly effective for use in high-speed logic integrated circuits and the like having an arithmetic and logic operation unit whose basic configuration is a precharged logic circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

所定のタイミング信号に従ってダイナミックな論理演算
を行うプリチャージ式論理回路がある。
There is a precharge type logic circuit that performs dynamic logic operations according to a predetermined timing signal.

また、複数のプリチャージ式論理回路が直列接続されて
なるド主ノ形態の算術論理演算ユニットがあり、このよ
うな算術論理演算ユニットを備える高速論理集積回路が
ある。
Further, there is an arithmetic and logic operation unit in the form of a dome, in which a plurality of precharged logic circuits are connected in series, and there is a high-speed logic integrated circuit that includes such an arithmetic and logic operation unit.

プリチャージ式論理回路は、第3図のプリチャージ式論
理回路PLAに代表されるように、反転タイ主ング信号
φpに従って選択的にオン状態とされ内部ノードn1な
らびに論理ブロックLBの各ノードをチャージするPチ
ャンネルMO3FET(絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタ)Ql〜Q3と、対応する入力データi1〜i4が
所定の組み合わせとされることで選択的に伝達状態とさ
れ上記内部ノードn1の寄生容量C1をディスチャージ
する論理ブロックLBとを含む、内部ノーFnl(D電
位は、P チ+ 7ネルMOsFETQ5及びNチャン
ネルMO3FETQI 5からなるCMOSインバータ
回路により判定され、これによって出力信号0が選択的
にハイレベルとされる。
The precharge type logic circuit, as represented by the precharge type logic circuit PLA in FIG. 3, is selectively turned on in accordance with the inverted tie main signal φp and charges the internal node n1 and each node of the logic block LB. P-channel MO3FETs (insulated gate field effect transistors) Ql to Q3 and corresponding input data i1 to i4 are set in a predetermined combination to selectively enter a transmission state and discharge the parasitic capacitance C1 of the internal node n1. The internal node Fnl (D potential is determined by a CMOS inverter circuit consisting of a P channel MOsFET Q5 and an N channel MO3FET QI5, and the output signal 0 is selectively set to a high level. .

その結果、上記プリチャージ式論理回路PLAは、入力
データ11〜14に対して、 o−il・i2+i3・i4 なる論理演算機能を持つものとされる。
As a result, the precharge type logic circuit PLA has the following logical operation function for the input data 11 to 14: o-il.i2+i3.i4.

ところで、上記第3図のプリチャージ式論理回路PLA
において、内部ノードn1に結合される寄生容量C1 このため、そのプリチャージには比較的長い時間を要し
、結果的に算術論理演算ユニットのサイクルタイムが制
限されるという問題が生じる。
By the way, the precharge type logic circuit PLA shown in FIG.
In this case, the parasitic capacitance C1 coupled to the internal node n1 therefore requires a relatively long time to precharge, resulting in a problem that the cycle time of the arithmetic and logic unit is limited.

これに対処するため、第4図のプリチャージ式論理回路
PLBに例示されるように、例えば内部ノードn1と出
力インバータ回路の入力端子との間にプリチャージMO
5FETQI〜Q3と相補的にオン状態とされるNチャ
ンネルMO3FETQ16を設け、上記寄生容量Cを分
割する方法が提案されている。プリチャージ式論理回路
PLBは、分割された寄生容量C1及びC2がそれぞれ
別個のプリチャージMO3FETQI又はQ4を介して
チャージされることで、そのプリチャージに要する時間
Tpbが、第5図に示されるように、プリチャージ式論
理回路PLAのプリチャージ時間Tpaのほぼ半分に短
縮される。しかし、上記MO5FETQI 6が設けら
れることで、逆に寄生容量C2のディスチャージが遅く
なり、その動作時間Tebは、上記プリチャージ式論理
回路PLAの動作時間Teaに比較して長くなるという
欠点を持つ。
To deal with this, for example, a precharge MO is connected between the internal node n1 and the input terminal of the output inverter circuit, as illustrated in the precharge type logic circuit PLB of FIG.
A method has been proposed in which the parasitic capacitance C is divided by providing an N-channel MO3FET Q16 that is turned on complementary to the 5FETs QI to Q3. In the precharge type logic circuit PLB, the divided parasitic capacitances C1 and C2 are charged via separate precharge MO3FETs QI or Q4, so that the time Tpb required for precharging is as shown in FIG. In addition, the precharge time Tpa of the precharge type logic circuit PLA is reduced to approximately half. However, since the MO5FET QI 6 is provided, the discharging of the parasitic capacitance C2 is slowed down, and the operation time Teb is longer than the operation time Tea of the precharge type logic circuit PLA.

以下、便宜上、第3図のプリチャージ式論理回路PLA
等を高速動作型のプリチャージ式論理回路と称し、第4
図のプリチャージ式論理回路PLB等を高速プリチャー
ジ型のプリチャージ式論理回路と称する。
Hereinafter, for convenience, the precharge type logic circuit PLA of FIG.
etc. are called high-speed operation precharge type logic circuits, and the fourth
The precharge type logic circuit PLB shown in the figure is referred to as a high-speed precharge type precharge type logic circuit.

高速動作型のプリチャージ式論理回路については、例え
ば、特開昭62−98827号公報に、また高速プリチ
ャージ型のプリチャージ式論理回路については、例えば
、特開昭63−26027号公報にそれぞれ記載されて
いる。
A high-speed operation precharge type logic circuit is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-98827, and a high-speed precharge type precharge type logic circuit is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-26027. Are listed.

〔発明が解決しようとするa!題〕[The invention aims to solve a! Title]

プリチャージ式論理回路を基本構成とする従来の高速論
理集積回路装置等において、算術論理演算ユニット等の
論理演算部は、上記高速動作型又は高速プリチャージ型
のプリチャージ式論理回路のいずれかのみをもって構成
される。このため、例えば、4段の論理回路PLI〜P
L4からなる論理演算部を、高速動作型のプリチャージ
式論理回路PLAだけで構成した場合、第6rJ!Jに
例示されるように、論理演算部全体としての動作時間T
sは、比較的短くはなるものの充分とは言えず、またプ
リチャージ時間Tpも長くなる。一方、上記論理演算部
を、高速プリチャージ型のプリチャージ式論理回路PL
Bだけで構成した場合、第7図に例示されるように、プ
リチャージ時間Tpは短縮されるが、論理演算部全体と
しての動作時間Tsは長くなってしまう。
In conventional high-speed logic integrated circuit devices, etc. whose basic configuration is a precharge type logic circuit, the logic operation section such as an arithmetic logic operation unit can only be one of the above-mentioned high-speed operation type or high-speed precharge type precharge type logic circuit. It is composed of For this reason, for example, the four-stage logic circuit PLI~P
When the logic operation section consisting of L4 is composed only of the high-speed operation precharge type logic circuit PLA, the 6th rJ! As exemplified in J, the operation time T of the logic operation unit as a whole
Although s is relatively short, it is not sufficient, and the precharge time Tp also becomes long. On the other hand, the logic operation section is replaced by a high-speed precharge type precharge type logic circuit PL.
In the case of only B, as illustrated in FIG. 7, the precharge time Tp is shortened, but the operation time Ts of the logic operation section as a whole becomes long.

この発明の目的は、プリチャージ式論理回路を基本構成
とする高速論理集積回路装置等の論理演算部の構成を最
適化し、その動作時間ならびにプリチャージ時間を短縮
することにある。この発明の他の目的は、論理演算部を
含む高速論理集積回路装置等の高速化を図り、そのサイ
クルタイムを短縮することにある。
An object of the present invention is to optimize the configuration of a logic operation unit of a high-speed logic integrated circuit device or the like having a precharge type logic circuit as its basic configuration, and to shorten its operating time and precharge time. Another object of the present invention is to increase the speed of a high-speed logic integrated circuit device, etc. including a logic operation section, and to shorten its cycle time.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of this invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

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
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、プリチャージ式論理回路を基本構成とする高
速論理集積回路装置等の論理演算部において、初段の論
理回路を、寄生容量の分割手段を含むいわゆる高速プリ
チャージ型のプリチャージ式論理回路を基本として構成
し、第2段以降の論理回路を、寄生容量の分割手段を含
まないいわゆる高速動作型のプリチャージ式論理回路を
基本として構成するものである。
That is, in the logic operation section of a high-speed logic integrated circuit device, etc., which has a precharge type logic circuit as its basic configuration, the first stage logic circuit is basically a so-called high-speed precharge type precharge type logic circuit that includes means for dividing parasitic capacitance. The logic circuits in the second and subsequent stages are basically constructed as so-called high-speed operation precharge type logic circuits that do not include means for dividing parasitic capacitance.

〔作 用〕[For production]

上記した手段によれば、論理演算部の構成を最適化し、
論理演算部全体としての動作時間を高速化しつつ、その
プリチャージ時間を短縮できる。
According to the above means, the configuration of the logic operation section is optimized,
It is possible to speed up the operation time of the logic operation section as a whole and shorten its precharge time.

その結果、論理演算部を含む高速論理集積回路装置等の
動作をさらに高速化し、そのサイクルタイムを短縮する
ことができる。
As a result, the operation of a high-speed logic integrated circuit device or the like including a logic operation section can be further accelerated and its cycle time can be shortened.

〔実施例〕〔Example〕

第1図には、この発明が適用された算術論理演算ユニッ
トALUの一実施例の部分的な回路ブロック図が示され
ている。また、第2WJには、第1図の算術論理演算ユ
ニットALUの一実施例のタイ主ング図が示されている
。さらに、第3図及び第4図には、第1図の算術論理演
算ユニットALUを構成するプリチャージ式論理回路P
LA及びPLBの一実施例の基本回路図がそれぞれ示さ
れ、fJs図には、上記プリチャージ式論理回路PLA
及びPLBの一実施例のタイ文ング図が示されている。
FIG. 1 shows a partial circuit block diagram of an embodiment of an arithmetic and logic unit ALU to which the present invention is applied. Further, the second WJ shows a tie diagram of one embodiment of the arithmetic and logic unit ALU of FIG. 1. Furthermore, FIGS. 3 and 4 show a precharged logic circuit P constituting the arithmetic logic unit ALU of FIG.
Basic circuit diagrams of one embodiment of LA and PLB are shown, and the fJs diagram shows the precharge type logic circuit PLA.
and a timing diagram of one embodiment of the PLB are shown.

これらの図をもとに、この実施例の算術論理演算ユニッ
トALUならびにプリチャージ式論理回路PLA及びP
LBの構成と動作の概要ならびにその特徴について説明
する。
Based on these figures, the arithmetic logic unit ALU and precharged logic circuits PLA and P of this embodiment will be constructed.
An overview of the configuration and operation of the LB as well as its characteristics will be described.

この実施例の算術論理演算ユニ7)ALUは、特に制限
されないが、マイクロプロセッサ等の高速論理集積回路
装置に含まれる。第1図の各回路素子ならびに各ブロッ
クを構成する回路素子は、高速論理集積回路装置の図示
されない他の回路素子とともに、特に制限されないが、
単結晶シリコンのような1個の半導体基板上に形成され
る。なお、g43図及び第4WJにおいて、チャンネル
(バックゲート)部に矢印が付加されるMOSFETは
Pチャンネル型であり、矢印のないNチャンネルMOS
FETと区別して示される。
The arithmetic and logic unit 7) ALU of this embodiment is included in a high-speed logic integrated circuit device such as a microprocessor, although it is not particularly limited. Although each circuit element and the circuit element constituting each block in FIG. 1 are not particularly limited, along with other circuit elements not shown in the high-speed logic integrated circuit device,
It is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon. In addition, in Figure g43 and the 4th WJ, the MOSFET with an arrow added to the channel (back gate) part is a P-channel type, and the N-channel MOS without an arrow
It is shown separately from FET.

第1図において、この実施例の算術論理演算ユニ7)A
LUは、特に制限されないが、ド文ノ形態とされる4段
の論理回路PLI〜PL4を備える。このうち、初段の
論理回路PLIには、特に制限されないが、図示されな
いタイミング制i11回路から反転タイ文ング信号φp
1が供給されるとともに、図示されないデータバスを介
して8ビツトの入力データ11〜■8が供給される。一
方、第2段ないし第4段の論理回路PL2〜PL4には
、特に制限されないが、上記タイミング制御回路から対
応するナントゲート回路を介してタイミング信号φp2
が供給されるとともに、前段の論理回路、PLl 〜P
L3の出力信号011〜01&ないしo31−o36が
それぞれ供給される。第4段の論理回路PL4の出力信
号は、算術論理演算ユニントALUの出力信号01−0
4として、図示されないデータバスに送出される。
In FIG. 1, the arithmetic logic operation unit 7)A of this embodiment is shown.
Although not particularly limited, the LU includes four stages of logic circuits PLI to PL4 that are in the form of a paperback. Among these, the first stage logic circuit PLI receives an inverted timing signal φp from a timing control i11 circuit (not shown), although it is not particularly limited.
1 is supplied, and 8-bit input data 11 to 8 are supplied via a data bus (not shown). On the other hand, the logic circuits PL2 to PL4 of the second to fourth stages receive a timing signal φp2 from the timing control circuit via a corresponding Nant gate circuit, although this is not particularly limited.
is supplied, and the previous stage logic circuit, PLl to P
Output signals 011-01 & o31-o36 of L3 are supplied, respectively. The output signal of the fourth stage logic circuit PL4 is the output signal 01-0 of the arithmetic logic unit ALU.
4, and is sent to a data bus (not shown).

この実施例において、算術論理演算ユニ7)ALUを構
成する初段の論理回路PLIは、1個又は複数個の高速
プリチャージ型のプリチャージ式論理回WIrPLB(
gJlのプリチャージ式論理回路〉を基本として構成さ
れ、第2段ないし@4段の論理回路PL2〜PL4ば、
それぞれ1個又は複数個の高速動作型のプリチャージ式
論理回路PLA(第2のプリチャージ式論理回路)を基
本として構成される。
In this embodiment, the first stage logic circuit PLI constituting the arithmetic and logic unit 7) ALU includes one or more high-speed precharge type precharge logic circuits WIrPLB(
The logic circuits PL2 to PL4 of the second stage to @fourth stage are configured based on the precharge type logic circuit of gJl.
Each of them is basically configured with one or more high-speed operation type precharged logic circuits PLA (second precharged logic circuits).

算術論理演算ユニン)ALUの初段の論理回路PLIの
基本構成となる高速プリチャージ型のプリチャージ式論
理回路PLBは、特に制限されないが、第4図に例示さ
れるように、回路の電源電圧(第1の電源電圧)と内部
ノードn1との間に設けられるPチャンネル型(第1導
電型)のプリチャージMO5FETQI (第1のMO
SFET)を含む、このMOSFETQIのゲートには
、反転タイ主ング信号φpが供給される。ここで、回路
の電源電圧は、特に制限されないが、+5vのような正
の電源電圧とされる。また、反転タイ文ング信号φpは
、特に制限されないが、システムクロック信号をもとに
形成され、所定の間隔で周期的にロウレベルとされる。
The high-speed precharge type precharge type logic circuit PLB, which is the basic configuration of the first stage logic circuit PLI of the arithmetic and logic operation unit) ALU, is not particularly limited, but as illustrated in FIG. P-channel type (first conductivity type) precharge MO5FET QI (first MO
An inverted tying signal φp is supplied to the gate of this MOSFETQI including the MOSFETQI. Here, the power supply voltage of the circuit is not particularly limited, but is set to be a positive power supply voltage such as +5V. Further, the inverted timing signal φp is formed based on the system clock signal, although it is not particularly limited, and is periodically brought to a low level at predetermined intervals.

内部ノードnlと回路の接地電位(第2の電源電圧〉と
の間には、特に制限されないが、直並列結合される4個
のNチャンネルMO3FETQ11〜Q14からなる論
理ブロックI、Bが設けられる。これらのMOSFET
のゲートは、各プリチャージ式論理回路の入力端子1f
−14にそれぞれ結合され、対応する所定の入力データ
1l−i4が供給される0回路の電源電圧と論理ブロッ
クLBの各内部ノードとの間には、そのゲートに上記反
転タイミング信号φpを受けるPチャンネル型のプリチ
ャージMO3FETQ2及びQ3がそれぞれ設けられる
Between the internal node nl and the ground potential (second power supply voltage) of the circuit, there are provided logic blocks I and B consisting of four N-channel MO3FETs Q11 to Q14 connected in series and parallel, although not particularly limited thereto. These MOSFETs
The gate of is connected to the input terminal 1f of each precharge type logic circuit.
-14, respectively, and between the power supply voltage of the 0 circuit to which the corresponding predetermined input data 1l-i4 is supplied and each internal node of the logic block LB, there is a terminal P that receives the inverted timing signal φp at its gate. Channel type precharge MO3FETs Q2 and Q3 are provided, respectively.

内部ノードnlは、さらに、Nチャンネル型(第2導電
型〉のMOSFETQI6 (第2のMOSFET)を
介して、PチャンネルMOS F ETQ5及びNチャ
ンネルMO3FETQI 5からなる出力インバータ回
路の入力端子に結合される。
The internal node nl is further coupled to the input terminal of an output inverter circuit consisting of a P-channel MOSFET Q5 and an N-channel MO3FET QI5 via an N-channel type (second conductivity type) MOSFET QI6 (second MOSFET). .

MOS F ETQ 16のゲートには、上記反転タイ
ミング信号φpが供給される。MOSFETQI6は、
内部ノードnlに結合される寄生容量を、論理ブロンク
LB側の寄生容量C1と出力インバータ回路側の寄生容
ff1C2に分割する機能を持つ。
The gate of the MOS FETQ 16 is supplied with the inverted timing signal φp. MOSFETQI6 is
It has a function of dividing the parasitic capacitance coupled to the internal node nl into the parasitic capacitance C1 on the logic block LB side and the parasitic capacitance ff1C2 on the output inverter circuit side.

回路の電源電圧と上記出力インバータ回路の入力端子と
の間には、そのゲートに上記反転タイミング信号φpを
受けるPチャンネル型のプリチャージMO3FETQ4
 (第3のMOS F ET)が設けられる。出力イン
バータ回路の出力端子は、このプリチャージ式論理回路
PLBの出力端子Oに結合される。
Between the power supply voltage of the circuit and the input terminal of the output inverter circuit, there is a P-channel precharge MO3FETQ4 whose gate receives the inverted timing signal φp.
(third MOS FET) is provided. The output terminal of the output inverter circuit is coupled to the output terminal O of this precharged logic circuit PLB.

反転タイ主ング信号φpがロウレベルとされるとき、M
OSFETQI 6はオフ状態とされ、4個のプリチャ
ージMO3FETQI〜Q4は一斉にオン状態とされる
。このため、寄生容量C1及びC2が、対応するプリチ
ャージMOS F ETQl又はQ4を介して回路の1
1源電圧にチャージされるとともに、論理ブロックLB
の各ノードが、対応するプリチャージMO3FETQ2
及びQ3を介して回路の電源電圧にチャージされる。こ
のとき、出力インバータ回路の出力信号すなわちプリチ
ャージ式論理回路PLBの出力信号Oは、寄生容量C2
が回路の電源電圧にチャージされるため、入力データ1
1〜14に関係なく、回路の接地電位のようなロウレベ
ルとされる。
When the inverted tie main signal φp is set to low level, M
OSFETQI 6 is turned off, and four precharge MO3FETs QI to Q4 are turned on all at once. Therefore, the parasitic capacitances C1 and C2 are connected to one of the circuits via the corresponding precharge MOS FETQl or Q4.
1 source voltage, and the logic block LB
Each node of the corresponding precharge MO3FETQ2
and is charged to the power supply voltage of the circuit via Q3. At this time, the output signal of the output inverter circuit, that is, the output signal O of the precharged logic circuit PLB, is the parasitic capacitance C2
is charged to the circuit power supply voltage, so the input data 1
Regardless of numbers 1 to 14, it is set to a low level like the ground potential of a circuit.

次に、反転タイミング信号φpがハイレベルとされると
、プリチャージMO3FETQI〜Q4はオフ状態とさ
れ、代わってMOSFETQI 6がオン状態とされる
。このため、入力データif及び12あるいはi3及び
i4のいずれかが同時にハイレベルとされ、論理ブロッ
クLBを構成するMOSFETQI 1及びC12ある
いはC13及びC14のいずれかが同時にオン状態とさ
れることを条件に、上記寄生容量C1及びC2がディス
チャージされる。その結果、出力インバータ回路ノ入力
電位がロウレベルとなり、その出力信号すなわちプリチ
ャージ式論理回路PLBの出力信号0がハイレベルとさ
れる。このとき、入力データ11〜14が上記所定の組
み合わせとされない場合、寄生容量C1及びC2はディ
スチャージされず、プリチャージ式論理回路PLBの出
力信号0はロウレベルのままとされる。これにより、プ
リチャージ式論理回路PLBは、入カデータt1〜i4
に対して、 o−1l−i2+i3・i4 なる論理演算機能を持つものとなる。
Next, when the inverted timing signal φp is set to high level, the precharge MO3FETs QI to Q4 are turned off, and MOSFET QI6 is turned on instead. Therefore, the condition is that either input data if and 12 or i3 and i4 are set to high level at the same time, and either MOSFET QI 1 and C12 or C13 and C14 constituting logic block LB is turned on at the same time. , the parasitic capacitances C1 and C2 are discharged. As a result, the input potential of the output inverter circuit becomes a low level, and its output signal, that is, the output signal 0 of the precharge type logic circuit PLB, becomes a high level. At this time, if the input data 11 to 14 are not in the above-described predetermined combination, the parasitic capacitances C1 and C2 are not discharged, and the output signal 0 of the precharge type logic circuit PLB remains at a low level. As a result, the precharge type logic circuit PLB inputs the input data t1 to i4.
, it has a logical operation function of o-1l-i2+i3·i4.

ところで、上記プリチャージ式論理回路PLBでは、内
部ノードnlに結合される寄生容量がM03FETQ1
6によって二つの寄生容1ic1及びC2に分割され、
対応するプリチャージMO3FETQI又はQ4を介し
てそれぞれチャージされる。このため、プリチャージ式
論理回路PLBは、第5図に例示されるように、そのプ
リチャージ時間Tpbが、高速動作型のプリチャージ式
論理回路PLBの動作時間T e aに比較してほぼ半
分に短縮される。しかし、その動作時間Tabは、上記
MO5FETQI 6が追加され論理ブロンクLBによ
る寄生容量C2のディスチャージ時間が遅くされること
で、プリチャージ式論理回路PLaの動作時間Teaよ
りやや長くなる。
By the way, in the precharge type logic circuit PLB, the parasitic capacitance coupled to the internal node nl is M03FETQ1.
6 into two parasitic capacitances 1ic1 and C2,
Charged via the corresponding precharge MO3FET QI or Q4, respectively. Therefore, as illustrated in FIG. 5, the precharge time Tpb of the precharge type logic circuit PLB is approximately half of the operating time T e a of the high-speed operation type precharge type logic circuit PLB. It is shortened to . However, the operation time Tab becomes slightly longer than the operation time Tea of the precharge type logic circuit PLa because the MO5FET QI 6 is added and the discharge time of the parasitic capacitance C2 by the logic block LB is delayed.

一方、算術論理演算ユニッ)ALUの第2段ないし第4
段の論理回路PL2〜PL4の基本構成となる高速動作
型のプリチャージ式論理回路PLAは、第3図に例示さ
れるように、寄生容量を分割するためのMO3FETQ
I 6とプリチャージMO3FETQ4を含まない、し
たがって、その内部ノードn1は、直接出力インバータ
回路の入力端子に結合され、内部ノードn1と回路の接
地電位との間には、比較的大きな静電容量を持つ寄生容
量C2I合される。このため、プリチャージ式論理回路
PLAは、第4図のプリチャージ式論理回路PLBと同
一の論理演算#R能を有するが、そのプリチャージ時間
Tpaは、第5図に例示されるように、プリチャージ式
論理回路PLBのプリチャージ時間Tpbに比較して大
きく、動作時間Teaは、逆にプリチャージ式論理回路
PLBの動作時間Tabよりも速くなる。
On the other hand, the second to fourth stages of the arithmetic and logic operation unit (ALU)
The high-speed operation precharge type logic circuit PLA, which is the basic configuration of the stage logic circuits PL2 to PL4, is composed of MO3FETQ for dividing parasitic capacitance, as illustrated in FIG.
I6 and precharge MO3FET Q4, therefore, its internal node n1 is directly coupled to the input terminal of the output inverter circuit, and there is a relatively large capacitance between internal node n1 and the circuit ground potential. The parasitic capacitance C2I is summed. Therefore, the precharge type logic circuit PLA has the same logic operation #R capability as the precharge type logic circuit PLB in FIG. 4, but the precharge time Tpa is as illustrated in FIG. The operation time Tea is longer than the precharge time Tpb of the precharge logic circuit PLB, and the operation time Tea is faster than the operation time Tab of the precharge logic circuit PLB.

これらのことから、この実施例の算術論理演算ユニット
ALUでは、第2図に示されるように、そのプリチャー
ジ時間Tpが、プリチャージ式論理回路PLB及びPL
Aのプリチャージ時間の差分だけ短縮されるとともに、
算術論理演算ユニット全体としての動作時間Tsも、1
段分のプリチャージ式論理回路PLA及びPLBのプリ
チャージ時間と動作時間の合計時間の差分だけ短縮され
る。その結果、算術論理演算ユニツ)ALUを含む高速
論理集積回路装置が高速化され、そのサイクルタイムが
短縮されるものとなる。
For these reasons, in the arithmetic and logic operation unit ALU of this embodiment, as shown in FIG.
In addition to being shortened by the difference in precharge time of A,
The operation time Ts of the arithmetic and logic unit as a whole is also 1
This is reduced by the difference in the total time of the precharge time and operation time of the precharge type logic circuits PLA and PLB for each stage. As a result, a high-speed logic integrated circuit device including an arithmetic and logic operation unit (ALU) becomes faster and its cycle time becomes shorter.

以上の本実施例に示されるように、この発明をプリチャ
ージ式論理回路を基本構成とする算術論理演算ユニット
を含む高速論理集積回路等に通用することで、次のよう
な作用効果を得ることができる。すなわち、 (1)プリチャージ式論理回路を基本構成とする高速論
理集積回路装置等の論理演算部において、初段の論理回
路を、寄生容量の分割手段を含むいわゆる高速プリチャ
ージ型のプリチャージ式論理回路を基本として構成し、
第2段以降の論理回路を寄生容量の分割手段を含まない
いわゆる高速動作型のプリチャージ式論理回路を基本と
して構成することで、論理演算部の構成を最適化できる
という効果が得られる。
As shown in the above embodiment, the following effects can be obtained by applying the present invention to a high-speed logic integrated circuit, etc. that includes an arithmetic and logic operation unit whose basic configuration is a precharged logic circuit. I can do it. That is, (1) In a logic operation section of a high-speed logic integrated circuit device, etc. whose basic configuration is a precharge type logic circuit, the first stage logic circuit is replaced with a so-called high-speed precharge type precharge type logic including means for dividing parasitic capacitance. Constructed based on the circuit,
By configuring the logic circuits in the second and subsequent stages based on so-called high-speed operation precharge type logic circuits that do not include means for dividing parasitic capacitance, it is possible to optimize the configuration of the logic operation section.

伐)上記(1)項により、論理演算部全体としての動作
時間を高速化しつつ、そのプリチャージ時間を短縮でき
るという効果が得られる。
(1) According to the above-mentioned item (1), it is possible to speed up the operation time of the logic operation section as a whole and shorten the precharge time.

(3)上記(1)項及び(2)項により、論理演算部を
含む高速論理集積回路装置等の動作をさらに高速化し、
そのサイクルタイムを短縮することができるという効果
が得られる。
(3) According to the above (1) and (2), the operation of a high-speed logic integrated circuit device etc. including a logic operation unit is further accelerated,
The effect is that the cycle time can be shortened.

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、この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0例えば、第1図におい
て、算術論理演算ユニッ)ALUを構成する論理回路の
段数は任意であり、その入出力データのビット数も限定
されない、また、第3図及び第4図において、プリチャ
ージ式論理回路PLA及びPLBの論理ブロソクLBは
、その論理演算機能に応じて任意の形態を取り得る。第
4図において、内部ノードn1に結合される寄生容量の
分割方法は、種々の実施形態が考えられよう、さらに、
第1図に示される算術論理演算ユニントALUの回路ブ
ロンク構成や、第3図及び第4図に示されるプリチャー
ジ式論理回路PLA及びPLBの具体的構成等、種々の
実施形態を採りうる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that this invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, in FIG. 1, the number of stages of logic circuits constituting the arithmetic and logic unit (ALU) is arbitrary, and the number of bits of input/output data is not limited. Also, in FIGS. 3 and 4, The logic block LB of the precharged logic circuits PLA and PLB can take any form depending on its logic operation function. In FIG. 4, various embodiments may be considered for the method of dividing the parasitic capacitance coupled to the internal node n1.
Various embodiments may be adopted, such as the circuit block configuration of the arithmetic and logic operation unit ALU shown in FIG. 1, and the specific configuration of the precharge type logic circuits PLA and PLB shown in FIGS. 3 and 4.

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算術論理演算ユニッ
トを含む高速論理集積回路装置に通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、
高速論理集積回路装置の他の論理演算部や、同様な論理
演算部を含む各種のディジタル集積回路等にも通用でき
る0本発明は、少なくとも複数段のプリチャージ式論理
回路が直列接続されてなるドミノ形態の論理演算部及び
このような論理演算部を含む半導体集積回路装置に広く
通用できる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly explained in the case where it was applied to a high-speed logic integrated circuit device including an arithmetic and logic operation unit, which is the background field of application, but the invention is not limited to this. for example,
The present invention can also be applied to other logic operation units of high-speed logic integrated circuit devices and various digital integrated circuits including similar logic operation units. The present invention can be widely applied to domino-type logic operation units and semiconductor integrated circuit devices including such logic operation units.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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。すなわち、プリチャージ式論理回路を基本構成とす
る高速論理集積回路装置等の論理演算部において、その
初段の論理回路を、寄生容量の分割手段を含むいわゆる
高速プリチャージ型のプリチャージ式論理回路を基本と
して構威し、第2段以降の論理回路を、寄生容量の分割
手段を含まないいわゆる高速動作型のプリチャージ式論
理回路を基本として構成することで、論理演算部全体と
しての動作時間を高速化しつつ、そのプリチャージ時間
を短縮できる。その結果、論理演算部を含む高速論理集
積回路装置等の動作を高速化し、そのサイクルタイムを
短縮することができるものである。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows. In other words, in a logic operation section of a high-speed logic integrated circuit device or the like whose basic configuration is a precharge type logic circuit, the first stage logic circuit is replaced with a so-called high-speed precharge type precharge type logic circuit that includes means for dividing parasitic capacitance. By configuring the logic circuits from the second stage onwards as a so-called high-speed operation precharge type logic circuit that does not include means for dividing parasitic capacitance, the operating time of the logic operation section as a whole can be reduced. The precharge time can be shortened while increasing the speed. As a result, it is possible to speed up the operation of a high-speed logic integrated circuit device, etc. including a logic operation section, and shorten its cycle time.

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

第1図は、この発明が適用された算術論理演算ユニット
の一実施例を示す部分的な回路ブロック図・ 第2図は、第1図の算術論理演算ユニットの一実施例を
示すタイミング図、 第3図は、第1図の算術論理演算ユニットに含まれる高
速動作型のプリチャージ式論理回路の一実施例を示す基
本回路図、 第4図は、第1図の算術論理演算ユニットに含まれる高
速プリチャージ型のプリチャージ式論理回路の一実施例
を示す基本回路図、 第5図は、第3図及び第4図のプリチャージ式論理回路
の一実施例を示すタイミング図、第6mは、高速動作型
のプリチャージ式論理回路により構成される従来の算術
論理演算ユニットの一例を示すタイミング図、 第7図は、高速プリチャージ型のプリチャージ式論理回
路により構成される従来の算術論理演算ユニットの一例
を示すタイミング図である。 ALU・・・算術論理演算ユニット、PLI〜PL4・
・・プリチャージ式論理回路、PLA・・・高速動作型
のプリチャージ式論理回路、PLB・・・高速プリチャ
ージ型のプリチャージ式論理回路、LB・・・論理ブロ
ック、Q1〜Q5・・・PチャンネルMOSFET、Q
l 1−Ql 6・・・NチャンネルMO3FET%C
,C1〜C2・・・寄生容量。 第3図
FIG. 1 is a partial circuit block diagram showing one embodiment of the arithmetic and logic operation unit to which the present invention is applied. FIG. 2 is a timing diagram showing one embodiment of the arithmetic and logic operation unit of FIG. 3 is a basic circuit diagram showing an embodiment of a high-speed operation type precharged logic circuit included in the arithmetic and logic unit shown in FIG. 1; FIG. 5 is a basic circuit diagram showing an example of a high-speed precharge type precharge type logic circuit, and FIG. 5 is a timing diagram showing an example of the precharge type logic circuit of FIGS. 3 and 4. 7 is a timing diagram showing an example of a conventional arithmetic logic operation unit configured with a high-speed precharge type logic circuit. FIG. FIG. 3 is a timing diagram showing an example of a logic operation unit. ALU...Arithmetic logic unit, PLI to PL4.
...Precharge type logic circuit, PLA...High speed operation type precharge type logic circuit, PLB...High speed precharge type precharge type logic circuit, LB...Logic block, Q1 to Q5... P-channel MOSFET, Q
l 1-Ql 6...N channel MO3FET%C
, C1-C2...parasitic capacitance. Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、初段の論理回路が、比較的高速なプリチャージ動作
を行いかつ比較的低速な論理動作を行う第1のプリチャ
ージ式論理回路を基本として構成され、第2段以降の論
理回路が、比較的高速な論理動作を行いかつ比較的低速
なプリチャージ動作を行う第2のプリチャージ式論理回
路を基本として構成される論理演算部を具備することを
特徴とする半導体集積回路装置。 2、上記第2のプリチャージ式論理回路は、第1の電源
電圧と所定の内部ノードとの間に設けられ所定のタイミ
ング信号に従って選択的にオン状態とされる第1導電型
の第1のMOSFETと、上記内部ノードと第2の電源
電圧との間に設けられ入力データが所定の組み合わせと
されるとき選択的に伝達状態とされる論理ブロックと、
その入力端子が上記内部ノードに結合される出力インバ
ータ回路とを含むものであって、上記第1のプリチャー
ジ式論理回路は、上記第1のMOSFET及び論理ブロ
ックに加えて、その入力端子が上記第1のMOSFET
と相補的にオン状態とされる第2導電型の第2のMOS
FETを介して上記内部ノードに結合される出力インバ
ータ回路と、第1の電源電圧と上記出力インバータ回路
の入力端子との間に設けられそのゲートに上記タイミン
グ信号を受ける第1導電型の第3のMOSFETとを含
むものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体集積回路装置。 3、上記半導体集積回路装置は、高速論理集積回路装置
であって、上記論理演算部は、上記高速論理集積回路装
置の算術論理演算ユニットであることを特徴とする特許
請求の範囲第1項又は第2項記載の半導体集積回路装置
[Claims] 1. The first stage logic circuit is configured based on a first precharge type logic circuit that performs a relatively high-speed precharge operation and a relatively low-speed logic operation, and the second stage and subsequent stages A semiconductor integrated circuit, characterized in that the logic circuit comprises a logic operation unit configured based on a second precharge type logic circuit that performs a relatively high-speed logic operation and a relatively low-speed precharge operation. circuit device. 2. The second precharge type logic circuit has a first conductivity type first logic circuit which is provided between the first power supply voltage and a predetermined internal node and is selectively turned on according to a predetermined timing signal. a logic block provided between the MOSFET and the internal node and a second power supply voltage and selectively placed in a transmission state when input data is in a predetermined combination;
an output inverter circuit whose input terminal is coupled to the internal node, the first precharged logic circuit having an input terminal coupled to the internal node in addition to the first MOSFET and the logic block. First MOSFET
a second MOS of a second conductivity type that is turned on in a complementary manner to
an output inverter circuit coupled to the internal node via a FET; and a third inverter circuit of a first conductivity type provided between a first power supply voltage and an input terminal of the output inverter circuit and receiving the timing signal at its gate. A semiconductor integrated circuit device according to claim 1, characterized in that the semiconductor integrated circuit device includes a MOSFET. 3. The semiconductor integrated circuit device is a high-speed logic integrated circuit device, and the logic operation section is an arithmetic and logic operation unit of the high-speed logic integrated circuit device, or 2. The semiconductor integrated circuit device according to item 2.
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