JPH05268206A

JPH05268206A - ディジタルシステムにおける同期制御信号供給方法

Info

Publication number: JPH05268206A
Application number: JP4063337A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Asada; 善己浅田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、高速で動作するディジタルシステ
ムを構成する各回路ブロックに対して同期制御信号を供
給する技術に関し、該同期制御信号のスキューを低減す
ると共に、そのための調整作業を容易にし、スキュー調
整の自動化への対応を可能にすることを目的とする。【構成】同期制御信号Ｓを各回路ブロックＢ１〜Ｂｎ
に対して伝送するように一筆書きの経路で配設された往
路用配線Ｗ１および該往路用配線と並行するように反対
方向に配設された復路用配線Ｗ２と前記各回路ブロック
との間にそれぞれスキュー調整回路ＳＱ１〜ＳＱｎを設
け、同期制御信号が往路用配線と復路用配線をそれぞれ
伝播した時に生じる位相のずれの平均値Ｔａ’を指示す
るタイミング情報を生成し、この情報に基づいて前記同
期制御信号の周波数をそれぞれ対応する回路ブロックに
適合するように設定して供給するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルシステムに
おける同期制御信号供給方法に係り、特に、高速で動作
するディジタルシステムを構成する各回路ブロックに対
して均質な高速のタイミング情報を持つ同期制御信号
（例えばクロック信号）を安定に供給する技術に関す
る。

【０００２】ディジタルシステムにおいては一般に同期
回路が用いられ、システムはクロック信号（同期制御信
号）に同期して動作を行う。このため、ディジタルシス
テムを高速化するためには、クロック信号の周波数を上
げることが通常行われる。しかし動作周波数を上げる
と、システム中の各回路に供給されるクロック信号の位
相のずれ（スキュー）がクロック信号周期に対して無視
できない比率を占めるようになる。スキューが大きくな
ると、同期回路の動作余裕時間は少なくなり、クロック
信号の高周波化によるシステムの高速動作は困難となっ
てくる。また、クロック信号に同期している信号の同期
タイミングのずれに起因して、システムが誤動作を生じ
る場合がある。

【０００３】そこで、高速ディジタルシステムを構成す
る各回路あるいは回路ブロックに高速の同期制御信号を
供給する場合に、該システムが誤動作を起こすことなく
高速動作を行えるようにするための信号供給方法が強く
要望されている。

【０００４】

【従来の技術】従来、高速のディジタルシステムにおい
て各回路（あるいはブロック）に同期制御信号（例えば
クロック信号）を供給する技術として、２種類の方式が
知られている。一つは、クロック信号の発生源から供給
先までの電気長を各々の回路毎に正確に制御する方式で
ある。この方式の一例は図４に示される。

【０００５】この方式では、図４に示すように、クロッ
ク信号発生回路５０から供給先（各回路モジュール５５
〜５８）までの各伝送路中に遅延時間が可変であるよう
な回路５１〜５４をそれぞれ挿入して遅延時間を調整し
たり、或いはクロック信号の発生源から供給先（各回路
モジュール）までの信号伝送路のそれぞれの長さを調整
することにより、クロック信号のスキューを調整するよ
うにしている。

【０００６】他の一つは、タイミング情報を持つ同期制
御信号（クロック信号）と位相情報を持つ制御信号の２
種類の制御信号を用いて、クロック信号が供給先に入力
される直前で最終的に必要な周波数のクロック信号を生
成して供給する方式である。この方式の一例は図５に示
される。この方式では、図５に示すように、クロック信
号と位相制御信号とを信号発生源（クロック信号発生回
路６０）から別々に送出し、クロック信号の供給先（回
路モジュール６５）の前段に設けられたクロック信号合
成回路（６２〜６４）において、該クロック信号と位相
制御信号の双方から、最終的に当該回路モジュール６５
に必要な高速のクロック信号を再合成して供給すること
により、クロック信号のスキューを調整するようにして
いる。

【０００７】この方式では、クロック信号は最終的に必
要なクロック信号の周波数、あるいはその整数倍の周波
数を有している。一方、位相制御信号はクロック信号に
比して非常に低い周波数を有しており、その信号のエッ
ジ部分に位相情報を持たせている。クロック信号合成回
路（６２〜６４）では、クロック信号発生回路６０から
送られてきた入力クロック信号は、位相比較回路６２に
より制御された遅延制御回路６３を通り、必要であれば
分周して、供給先（回路モジュール６５）に供給され
る。この供給クロック信号は、分周回路６４で分周され
て、位相比較回路６２に入力される。位相比較回路６２
は、この供給クロック信号とクロック信号発生回路６０
から遅延回路６１を介して供給される位相制御信号との
位相を比較し、該位相の前後関係を判定してその結果を
遅延制御回路６３に出力する。遅延制御回路６３は、こ
の位相の前後関係に応じた信号に基づいて、入力クロッ
ク信号の遅延時間の制御を行い、出力クロック信号（つ
まり供給クロック信号）の位相を位相制御信号と一致さ
せる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した図４の方式で
は、高い周波数のクロック信号を供給先である各回路あ
るいは回路ブロックまで直接分配しているので、その位
相もクロック信号の周波数帯域（つまり高周波数帯域）
で制御しなければならないという困難さがある。また、
多数のクロック信号に対してスキュー調整を行うのに
は、信号の本数だけスキュー調整を繰り返さなければな
らないという不都合がある。

【０００９】一方、図５の方式では、スキューを決定す
る位相情報はクロック信号とは別個の低い周波数の位相
制御信号に担持されて送出されるので、この位相制御信
号の伝送条件やスキュー調整に対する条件は緩やかにな
るという利点があるが、位相制御信号が位相情報を担っ
ているという点では図４の方式と同等であるので、供給
される全ての位相制御信号に対してスキューの調整を行
わなければならないという煩雑さがある。

【００１０】また、図４および図５の各方式に共通し
て、調整の対象となる信号の周波数の高い低いの違いは
あるものの、スキュー調整の自動化が難しいために、ス
キューを厳密に調整する必要のある場合には測定器を用
いた調整作業が必要となり、また、信号線の本数が多く
なると調整作業はさらに困難なものになるという欠点が
ある。

【００１１】このように従来のディジタルシステムにお
けるクロック信号の供給方式では、クロック信号のスキ
ューを低減しようとすると高精度の調整作業が必要で、
また調整の対象となる信号の本数も多いということで、
調整作業は更に困難を極めるという課題があった。本発
明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作されたも
ので、高速のディジタルシステムを構成する各回路ブロ
ックに供給される同期制御信号のスキューを低減すると
共に、そのための調整作業を容易にし、スキュー調整の
自動化への対応を可能にする同期制御信号供給方式を提
供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１の（ａ）に本発明の
同期制御信号供給方式の原理構成が示される。同図に示
すように、本発明の同期制御信号供給方式は、高速で動
作するディジタルシステムを構成する各回路ブロックＢ
１〜Ｂｎに対して同期制御信号Ｓを供給する場合に、該
同期制御信号を前記各回路ブロックに対してそれぞれ伝
送するように一筆書きの経路で配設された往路用配線Ｗ
１および該往路用配線の終端部で折り返されて該往路用
配線と並行するように反対方向に配設された復路用配線
Ｗ２と前記各回路ブロックとの間にそれぞれスキュー調
整回路ＳＱ１〜ＳＱｎを設け、前記同期制御信号が前記
往路用配線を伝播した時に生じる位相のずれと該同期制
御信号が該往路用配線の終端部で折り返されて前記復路
用配線を伝播した時に生じる位相のずれとの平均値を指
示する基準タイミング情報を生成し、該生成した基準タ
イミング情報に基づいて前記同期制御信号の周波数をそ
れぞれ対応する回路ブロックに適合するように設定して
供給するようにしたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】往路用配線Ｗ１と復路用配線Ｗ２を伝播する同
期制御信号（例えばクロック信号）は、それぞれの配線
を伝搬する過程で伝送線路とスキュー調整回路ＳＱ１〜
ＳＱｎの負荷による遅延を受けながら伝搬する。図１の
（ｂ）には往路（Ｗ１）の同期制御信号と復路（Ｗ２）
の同期制御信号の伝送線路上のＸ点，Ｙ点およびＺ点で
の信号波形が示される。

【００１４】同図に示すように、往路（Ｗ１）の同期制
御信号がＸ点からＺ点まで伝搬する時間はＴａであり、
また、復路（Ｗ２）の同期制御信号がＺ点からＸ点まで
伝搬する時間もＴａである。一方、Ｙ点に注目してみる
と、往路（Ｗ１）の同期制御信号がＸ点からＹ点まで伝
搬する時間はΔｔＡ、Ｙ点からＺ点まで伝搬する時間は
ΔｔＢである。ここで、（ΔｔＡ＋ΔｔＢ）は、同期制
御信号がＸ点からＺ点まで伝搬するタイミングに相当す
るので、これはＴａと等しい。すなわち、往路（Ｗ１）
のＸ点からＺ点の全ての領域で（ΔｔＡ＋ΔｔＢ）はＴ
ａと等しく、一定である。

【００１５】同様に復路（Ｗ２）についても、復路（Ｗ
２）の同期制御信号がＺ点からＹ点まで伝搬する時間は
ΔｔＢ、Ｙ点からＸ点まで伝搬する時間はΔｔＡであ
り、結局、復路（Ｗ２）のＺ点からＸ点の全ての領域で
（ΔｔＢ＋ΔｔＡ）はＴａと等しくなり、しかも一定で
ある。ここで、図１の（ｂ）からも容易に推察できるよ
うに、Ｘ点からＺ点の全ての領域で往路（Ｗ１）の同期
制御信号と復路（Ｗ２）の同期制御信号のエッジの位置
の中間の位置、すなわち時刻Ｔａ’は変わらない（つま
り一定である）ことが分かる。そしてこの時刻は、Ｘ点
における往路（Ｗ１）の同期制御信号のタイミングから
時間Ｔａだけ遅れた時刻に等しい。

【００１６】従って、往路（Ｗ１）の同期制御信号と復
路（Ｗ２）の同期制御信号の中間位置、すなわちＴａ’
の時刻を求めることで、同期制御信号の伝送線路による
遅延の影響を受けずにどの場所でも同じタイミング（つ
まりＴａ’）を検出することができる。つまり、この方
法で検出されたタイミング（基準タイミング情報）に基
づき各回路ブロックＢ１〜Ｂｎに必要な周波数の同期制
御信号を発生すれば、当該同期制御信号は、各回路ブロ
ック間でスキューの殆ど無い信号となる。

【００１７】これによって、スキュー低減のための調整
作業が容易となり、またスキュー調整の自動化への対応
が可能になる。なお、本発明の他の構成上の特徴および
作用の詳細については、添付図面を参照しつつ以下に記
述される実施例を用いて説明する。

【００１８】

【実施例】図２には本発明の同期制御信号供給方式が適
用されるシステムの一構成例が示される。以下、図１の
（ａ）に示した原理構成図の説明を補足する形で行う。
なお、図２において、図１に示される符号と同じ符号は
同一の構成要素を表しており、その説明については省略
する。

【００１９】同図において、Ｍ１〜Ｍｎはそれぞれ回路
基板上に形成された集積回路の形態を持つ回路モジュー
ルを示し、各回路モジュールには、回路ブロックＢ１〜
Ｂｎと本発明の特徴をなすスキュー調整回路ＳＱ１〜Ｓ
Ｑｎが含まれている。また、本実施例では同期制御信号
として２種類の信号、すなわちタイミング情報を持つク
ロック信号ＣＫと位相情報を持つ位相制御信号ＰＣ、が
用いられている。

【００２０】クロック信号ＣＫは、駆動能力の大きなバ
ッファ１１を用いて各回路モジュールＭ１〜Ｍｎ内のス
キュー調整回路ＳＱ１〜ＳＱｎに供給される。この場
合、後述するように、各スキュー調整回路ＳＱ１〜ＳＱ
ｎに入力される時点でのクロック信号ＣＫの各位相は、
それぞれ揃っていなくても（つまり不一致でも）構わな
い。

【００２１】一方、位相制御信号ＰＣは、クロック信号
ＣＫに比して十分に低い周波数を有しており、例えば図
１の（ｂ）に示したように、信号の立ち下がりエッジに
位相情報を持たせている。位相制御信号ＰＣとして周波
数の低い信号を使うのは、もし周波数の高い信号を使用
した場合には往路（Ｗ１）と復路（Ｗ２）の２つの同期
制御信号Ａ，Ｂの位相の遅進関係（前後関係）が１周期
以上違ってしまう場合も起こり得るため、これを防止す
る観点からである。

【００２２】往路用配線Ｗ１と復路用配線Ｗ２について
は、前述したように互いに対向して並行するように配設
されている。この場合、往路（Ｗ１）と復路（Ｗ２）の
信号線路は、途中つながっている負荷を含めて電気的に
等価な特性を有している。これに関連して、クロック信
号ＣＫの往路の終端部１２では信号ラインの特性インピ
ーダンスに応じて適宜終端処理が施され、同様に、位相
制御信号ＰＣの復路の終端部１３でも信号ラインの特性
インピーダンスに応じて適宜終端処理が施される。

【００２３】なお、１０はクロック信号ＣＫの発生源、
ＲＳは各スキュー調整回路ＳＱ１〜ＳＱｎ内のカウンタ
（後述）の値をクリアするためのリセット信号を示す。
図３にはスキュー調整回路ＳＱｉの一構成例が示され
る。同図において、２０，２３はそれぞれ往路（Ｗ１）
および復路（Ｗ２）からの同期制御信号（位相情報を持
つ制御信号）Ａ，Ｂに応答するバッファを示し、該バッ
ファは同等の回路構成で、交流的に同じ特性を有してい
る。２１はバッファ２０を介して入力された往路の位相
制御信号Ａに対しカウンタ２６のカウント値に応じた遅
延量を与える可変遅延回路、２２は可変遅延回路２１の
出力信号に対して同じくカウンタ２６のカウント値に応
じた遅延量を与える可変遅延回路を示し、両者は同じ回
路構成を有している。２４は可変遅延回路２２の出力を
反転した信号とバッファ２３を介して入力された復路の
位相制御信号Ｂとに応答するアンドゲート、２５はアン
ドゲート２４の出力が“Ｈ”レベルを指示した時に方形
波を発振する発振器を示し、該発振器の出力（方形波信
号）はカウンタ２６に入力される。カウンタ２６は、リ
セット信号ＲＳに応答してその内容をクリアした後、発
振器２５から出力される方形波をカウントする。また、
２７は可変遅延回路２１の出力に基づいてクロック信号
ＣＫの周波数を対応する回路ブロックに必要な周波数に
設定するための位相固定閉ループ（ＰＬＬ）回路を示
す。

【００２４】上述したように２つの可変遅延回路２１，
２２は同じ回路構成を有しているので、往路の位相制御
信号Ａはこの２段の可変遅延回路を通過することによ
り、カウンタ２６の設定値（つまりカウント値）の２倍
に相当する遅延を受ける。これによって、１段目の可変
遅延回路２１の出力に応答するＰＬＬ回路２７は、検出
した基準タイミングに同期するようにクロック信号ＣＫ
を位相制御し、内部の回路ブロックで使用するクロック
信号を生成する。

【００２５】次に、本実施例の回路の動作について説明
する。スキュー調整回路ＳＱｉにリセット信号ＲＳが入
力されると、カウンタ２６の値がリセットされ、それに
よって内部発振器２５の出力（方形波）のカウント動作
が開始される。このカウンタ２６のカウント値に応じて
往路の位相制御信号Ａ（同期制御信号）に遅延が加えら
れ、２段構成の可変遅延回路２１，２２を通過した信号
と復路の位相制御信号Ｂ（同期制御信号）の位相差が論
理回路（アンドゲート２４）で比較される。この比較結
果に基づき、可変遅延回路２２の出力信号の位相が復路
の位相制御信号Ｂの位相に比べて進んでいる限り、アン
ドゲート２４の出力は“Ｈ”レベルとなり、発振器２５
の発振動作が維持される。これによってカウンタ２６の
カウントは進み、それによって可変遅延回路２１，２２
で生成される遅延量は増加する。

【００２６】可変遅延回路２２の出力信号と復路の位相
制御信号Ｂの位相差が無くなれば、アンドゲート２４の
出力は“Ｌ”レベルとなり、それによって発振器２５の
発振動作が停止され、カウンタ２６のカウントは停止す
る。この時、１段目の可変遅延回路２１の出力は、往路
（Ｗ１）と復路（Ｗ２）の中間位置を指示する情報、す
なわち図１の原理構成で説明したＴａ’のタイミングを
指示する情報、を生成することになる。このタイミング
情報はＰＬＬ回路２７に入力され、それによって当該タ
イミングに同期するようにクロック信号ＣＫが位相制御
され、対応する内部の回路ブロックで使用するクロック
信号が生成される。

【００２７】このように本実施例の方式によれば、各回
路ブロックＢｉに対応して設けられたスキュー調整回路
ＳＱｉにおいて、往路（Ｗ１）と復路（Ｗ２）の同期制
御信号Ａ，Ｂを基にして検出した基準タイミング情報に
基づき各回路ブロックＢｉに必要な周波数のクロック信
号を生成するようにしているので、クロック信号ＣＫは
各回路ブロック間でスキューの殆ど無い信号となる。こ
の結果、スキュー低減のための調整作業が容易となり、
また、スキュー調整の自動化への対応が可能になる。

【００２８】なお、上述した実施例では同期制御信号と
してクロック信号ＣＫと位相制御信号ＰＣの２種類の信
号を別個に用いた場合について説明したが、これは、本
発明の要旨からも明らかなように、タイミング情報と位
相情報を有していれば単一の同期制御信号を用いてもよ
い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、同
期制御信号（例えばクロック信号）のスキューを最小に
することが可能となり、またスキュー低減のための複雑
な調整作業を容易化すると共に、スキュー調整の自動化
を図ることも可能となる。このため、今後のディジタル
システムの性能向上の要求に伴う、同期制御信号の高周
波化あるいはデータ転送レートの高速化に寄与するとこ
ろが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明による同期制御信号供給方式の
原理構成を示し、（ｂ）はその原理を説明するための動
作タイミング波形を示す。

【図２】本発明の同期制御信号供給方式が適用されるシ
ステムの一構成例を示す図である。

【図３】図２におけるスキュー調整回路の一構成例を示
す回路図である。

【図４】従来形における同期制御信号供給方式の一例を
示す構成図である。

【図５】従来形における同期制御信号供給方式の他の例
を示す構成図である。

【符号の説明】

Ｂ１〜Ｂｎ…回路ブロックＳ…同期制御信号ＳＱ１〜ＳＱｎ…スキュー調整回路Ｗ１…往路用配線Ｗ２…復路用配線 ΔｔＡ，ΔｔＢ…同期制御信号の伝播時の位相のずれＴａ’…位相のずれの平均値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高速で動作するディジタルシステムを構
成する各回路ブロック（Ｂ１〜Ｂｎ）に対して同期制御
信号（Ｓ）を供給する方式であって、該同期制御信号を前記各回路ブロックに対してそれぞれ
伝送するように一筆書きの経路で配設された往路用配線
（Ｗ１）および該往路用配線の終端部で折り返されて該
往路用配線と並行するように反対方向に配設された復路
用配線（Ｗ２）と前記各回路ブロックとの間にそれぞれ
スキュー調整回路（ＳＱ１〜ＳＱｎ）を設け、前記同期制御信号が前記往路用配線を伝播した時に生じ
る位相のずれ（ΔｔＡ＋ΔｔＢ）と該同期制御信号が該
往路用配線の終端部で折り返されて前記復路用配線を伝
播した時に生じる位相のずれ（ΔｔＢ＋ΔｔＡ）との平
均値（Ｔａ’）を指示する基準タイミング情報を生成
し、該生成した基準タイミング情報に基づいて前記同期
制御信号の周波数をそれぞれ対応する回路ブロックに適
合するように設定して供給するようにしたことを特徴と
するディジタルシステムにおける同期制御信号供給方
法。
【請求項２】前記スキュー調整回路（ＳＱｉ）は、発
振器（２５）と、該発振器の出力をカウントするカウン
タ（２６）と、前記往路用配線から取り込まれる前記同
期制御信号の位相情報を指示する信号成分（Ａ）に対し
前記カウンタのカウント値に応じた遅延量を与える可変
遅延回路（２１，２２）と、該可変遅延回路の出力と前
記復路用配線から取り込まれる前記同期制御信号の位相
情報を指示する信号成分（Ｂ）とに応答して前記発振器
を制御する論理ゲート（２４）と、前記同期制御信号の
タイミング情報を指示する信号成分（ＣＫ）を前記可変
遅延回路における遅延量の１／２に相当する基準タイミ
ングに同期するように位相制御する回路（２７）とを具
備し、該位相制御された同期制御信号を対応する回路ブ
ロックに供給することを特徴とする請求項１に記載の同
期制御信号供給方法。
【請求項３】前記同期制御信号は、タイミング情報を
持つ第１の同期制御信号（ＣＫ）と、該クロック信号に
比して十分に低い周波数を有し且つ位相情報を持つ第２
の同期制御信号（ＰＣ）とに分けて供給され、該第２の
同期制御信号を基にして生成した前記基準タイミング情
報に基づいて該第１の同期制御信号の周波数をそれぞれ
対応する回路ブロックに適合するように設定することを
特徴とする請求項２に記載の同期制御信号供給方法。