JPH0799434A - 低消費電力化回路 - Google Patents

低消費電力化回路

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JPH0799434A
JPH0799434A JP5242414A JP24241493A JPH0799434A JP H0799434 A JPH0799434 A JP H0799434A JP 5242414 A JP5242414 A JP 5242414A JP 24241493 A JP24241493 A JP 24241493A JP H0799434 A JPH0799434 A JP H0799434A
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JP
Japan
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circuit
signal
output
clock
terminal
Prior art date
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JP5242414A
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English (en)
Inventor
Masaharu Okayasu
正晴 岡安
Masahiro Kimura
正弘 木村
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 LSI中の動作頻度の少ないフリップ・フロ
ップ回路によって多くの電力が消費されることなく低消
費電力で動作可能な低消費電力化回路を提供する。 【構成】 機能回路ブロック7,11,13がデータ入
力信号の取り込み動作を実行する必要の是非を判断する
第1の回路手段8と、第1の回路手段8から是を示す信
号が出力された時にはクロック信号の出力を許可し、否
を示す信号が出力された時にはクロック信号の出力を禁
止する第2の回路手段3,4,2,5とを設け、第2の
回路手段3,4,2,5から出力されるクロック信号を
機能回路ブロック7,11,13のクロック信号として
供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LSI化された低消費
電力化回路に関する。
【0002】
【従来の技術】LSI化された集積回路装置において
は、フリップ・フロップ回路のように、クロック信号に
同期して自己に供給されるデータ入力信号の取り込み動
作を行う種々の機能回路ブロックが含まれている。そし
て、LSIの回路設計に当たっては、同期式の回路を扱
う場合には、このようなフリップ・フロップ回路等の機
能回路ブロックには常時クロック信号が入力されるよう
に構成されていた。
【0003】これらのフリップ・フロップ回路は、クロ
ック信号の立上りエッジ等でデータが取り込まれて、フ
リップ・フロップ回路の情報の変化が起こる。又、フリ
ップ・フロップ回路の内部情報を変更する必要がない場
合には、現在自己が保有している記憶値を出力端子から
入力側にフィードバックし、これをデータ入力信号とし
て自分自身の値となるように取り込みを行っていた。こ
のようにフリップ・フロップ回路の前段にフィードバッ
クした自己の値をデータ入力信号として取り込むための
回路を、自己保持動作回路と呼んでいる。いずれにして
も、フリップ・フロップ回路はクロック信号に同期して
各々のデータ入力端子から入力値を取り込む動作を行っ
ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、LSIの規模
が大きくなり、且つ動作速度が上昇してくると、多数の
フリップ・フロップ回路がLSI化され、フリップ・フ
ロップ回路の値を変化させる必要がない場合にもクロッ
ク信号は常時入力され、クロック入力だけによってかな
りの電力が消費される。従って、使用(動作)頻度の低
いフリップ・フロップ回路が多数含まれていた場合、消
費電力が大きくなってしまうという問題点があった。一
例としてD型フリップ・フロップ回路の場合には、自分
自身の値が変化しない場合にも、出力信号が‘0’の場
合、‘1’の場合に応じて、入力段に3入力アンド回路
相当の回路を必要とし、必ず入力クロックに同期した変
化を行っていたため、不用な電力を消費するという問題
点があった。
【0005】本発明は上述した問題点を解消するために
なされたもので、LSI中の動作頻度の少ないフリップ
・フロップ回路によって多くの電力が消費されることな
く低消費電力で動作可能な低消費電力化回路を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、クロック信号
に同期して自己に供給されるデータ入力信号の取り込み
動作を行う機能回路ブロックを有してなる低消費電力化
回路において、前記機能ブロックが前記データ入力信号
の取り込み動作を実行する必要の是非を判断する第1の
回路手段と、前記第1の回路手段から是を示す信号が出
力された時には前記クロック信号の出力を許可し、否を
示す信号が出力された時には前記クロック信号の出力を
禁止する第2の回路手段とを設け、前記第2の回路手段
から出力されるクロック信号を前記機能回路ブロックの
クロック信号として供給するものである。
【0007】
【作用】本発明では、クロック信号が供給されて動作す
る機能回路ブロックの動作を監視する第1の回路手段が
設けられる。この第1の回路手段は、所定の機能ブロッ
クがデータ入力信号の取り込み動作を実行する必要があ
るか否かを判断する。即ち、データ入力信号を取り込ん
で自己の保持値を変更させる必要がある場合には、この
第1の回路手段は、例えばLowレベルの信号を出力す
る。又、データ入力信号を取り込む必要がなく自己の保
持している値をそのまま維持するだけでよい場合には、
例えばHighレベルの信号を出力する。この第1の回
路手段からの出力信号は第2の回路手段に供給されてお
り、所定の機能ブロックがデータ入力信号の取り込み動
作を実行する必要がある旨の信号が第1の回路手段から
出力された場合には、第2の回路手段はクロック信号の
出力を許可する。従って、所定のクロック信号が機能ブ
ロックに供給され、データ入力信号の取り込み動作が行
われる。又、データ入力信号の取り込み動作を実行する
必要がない旨の信号が第1の回路手段から第2の回路手
段に伝えられた場合には、クロック信号の出力を禁止す
る。従って、機能ブロックにはクロック信号が供給され
ず、消費電力を削減することが可能となる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す回路図であ
る。Dタイプフリップ・フロップ1、2、アンドゲート
3、5、オアゲート4、ノアゲート8、初段回路部6、
後段回路部7、レジスタ9、11、13、15、論理回
路10、12、14で構成されている。
【0009】起動信号l1 は、フリップ・フロップ1と
初段回路部6とに供給され、入力クロックl2 はフリッ
プ・フロップ1、2、レジスタ9、15のクロック端子
とアンドゲート5の一方の入力端子とに供給されてい
る。又、リセット信号l4 は、フリップ・フロップ2と
後段回路部7のリセット端子にそれぞれ供給される。ア
ンドゲート5の出力端子から内部クロックl3 が出力さ
れるが、この内部クロックl3 がいわゆるゲーテッドク
ロックとなり、データ入力信号の取り込みが必要な機能
回路ブロック、即ち後段回路部7やレジスタ11、13
に供給される。
【0010】図1の回路は、LSIの全体の部分的な機
能ブロックを示したもので、他の機能ブロックにおいて
も同様な構成が成されていてもよい。図1の回路では、
起動信号l1 が入力されると、常時クロックが供給され
ている初段回路部6とフリップ・フロップ1とにより受
信され、初段回路部6は図1に示す回路全体の動作を活
性化させ、フリップ・フロップ1はオアゲート4により
フリップ・フロップ2を点火させる。
【0011】フリップ・フロップ2は、アンドゲート3
とオアゲート4とにより構成される自己保持動作回路に
よりフリップ・フロップ2の出力端子からの信号をフィ
ードバックして自己保持を行うが、ノアゲート8の出力
信号が‘1’になればフィードバックループが切断され
てリセットされる。ノアゲート8は、後段回路部7が動
作中か否か、即ちデータ入力信号を取り込んで自己の保
持する値を変化させる必要があるか否かを判定するため
の回路で、動作中、即ちデータ入力信号を取り込む必要
があることを示す信号をまとめた結果を示す。
【0012】レジスタ9、11、13、15は、詳細回
路構成を図示してないが、必要に応じて初段回路部6あ
るいは後段回路部7から発生する信号によりラッチタイ
ミング制御が成されるように構成されている。論理回路
10、12、14は、レジスタ9、11、13、15の
入力を論理的に接続する回路で、回路構成はどのような
ものであっても構わない。
【0013】図2は、図1の動作を説明するタイミング
チャートである。Aは入力クロック信号l2 を、Bは起
動信号l1 を、Cはフリップ・フロップ1の出力信号
を、Dはフリップ・フロップ2の出力信号を、Eはノア
ゲート8の出力信号を、Fはアンドゲート5の出力信
号、即ち内部クロックl3 をそれぞれ示す。アンドゲー
ト5の出力である内部クロックl3 はゲーテッドクロッ
クとして働き、後段回路部7やレジスタ11、13に供
給される。本機能ブロックに閉じた動作を行う部分、即
ちレジスタを含むフリップ・フロップの変化を決定づけ
る論理が本機能ブロックにのみ存在する部分に供給する
クロックは、本機能ブロックが動作中である時間だけに
限定し、他の機能ブロックから入力信号で変化を決定づ
けられるフリップ・フロップに対しては通常のクロック
を与える様にしている。機能ブロック内の記憶素子、即
ちフリップ・フロップ、レジスタ、メモリ等は変化する
動作の際にのみ、その動作を生じさせるタイミング情報
としてのクロックが存在すれば良く、不動作の場合はク
ロックは不用である。
【0014】前述したように、Dタイプフリップ・フロ
ップの場合、3入力アンド相当素子からなる回路がクロ
ック入力信号に接続されており、これがクロック入力に
同期して‘1’、‘0’を繰り返す動作を行うため、こ
の部分で電力が消費される。動作頻度の少ない機能ブロ
ック、特にCMOS回路では、不要なクロックは与えな
い方が低消費電力化が図れる。尚、リセット信号l4
使用した際には、リセット動作が正常に完結するよう
に、フリップ・フロップ2はオンさせる必要がある。
【0015】図1に示す回路の機能ブロックはいくらで
も細分化する事が可能であり、極端な場合には、個々の
フリップ・フロップレベルにまで細分化して適用できる
事は言うまでもない。尚、この場合には、フリップ・フ
ロップ1、2、アンドゲート5は共通に設ける必要はな
く、前段の回路部、即ち個々のフリップ・フロップの動
作に影響を及ぼす信号の組合せでゲーテッドクロックを
作成すれば良い。又、図1において初段回路部6とフリ
ップ・フロップ1とは共用可能で、初段回路部6の一部
をフリップ・フロップ1として使用することも可能であ
る。
【0016】一般にLSI設計においては、タイミング
設計の容易さを求めて同期化設計を進めるが、このよう
なゲーテッドクロックを使用する場合はクロック供給源
の異なる回路間でクロックの到着時間のバラつきが生ず
る。これは、一般的にはクロックスキューと呼ばれてお
り、これが発生すると同一クロックでも時刻が前後して
各機能ブロックに到達し、誤動作を起こす事がある。通
常は各フリップ・フロップに対する入力データとクロッ
クとの時間条件は明確に定まっており、配線を工夫する
事により、一つのクロック源から全体の機能素子の入力
点までのクロック到達時間差を一定以内に制御して動作
の安定度を高めている。しかし、前述のゲーテッドクロ
ックを使用する場合、アンドゲート5の出力点からこれ
が供給される機能ブロックのクロック入力点までしかク
ロックの遅延は保証されていない。従って、内部の各フ
リップ・フロップの入力点での時間差が所定の範囲内に
あるかの保証は得られていない。
【0017】このような状況が懸念される場合には、図
3に示すような機能回路素子を用いて上述の問題点を解
消することができる。ここで用いられる新機能素子30
は、その内部に通常機能素子31を有し、データ入力端
子Dにドライバ32が、又クロック入力端子CPにアン
ドゲート33がそれぞれ接続されている。ドライバ32
とアンドゲート33とでゲーテッドクロックの制御を行
っている。この新機能素子30を用いた場合には、クロ
ックと他の入力端子との関係は、通常の機能素子での関
係、即ちセットアップタイムやホールドタイム等は保証
されているため、クロックスキューを通常の方法で制御
しておけば動作上の不安は解消される。
【0018】データ入力信号34はドライバ32によっ
て遅延時間を補正され、通常機能素子31のデータ入力
端子に入力される。又、クロック信号35は、イネーブ
ル信号36と共にオアゲート4を介して通常機能素子3
1のクロック入力端子CPに供給される。従って、クロ
ック信号35はアンドゲート33の遅延分だけ遅延し
て、クロック入力端子CPに入力される。新機能素子3
0のユーザにはデータ入力端子34、クロック入力端子
35及びイネーブル端子36しか見えないため、その間
の必要なタイミング的な制約は新機能素子30の特性と
して記述されて然るべきものである。
【0019】イネーブル信号が‘0’の場合には、クロ
ック信号35の変化はクロック端子CPには届かず、常
に‘0’の信号がクロック端子CPに印加されることに
なる。イネーブル信号36が‘1’の場合には、クロッ
ク信号35はクロック端子CPに伝達される。当然、ク
ロック信号35とイネーブル信号36との時間制約は必
要で、上述の特性の中に記述されている。このような新
機能素子30を使用することにより、ゲーテッドクロッ
クを意識する事なくクロック及び周辺回路のタイミング
設計が可能となる。又、通常はアンドゲート33に相当
するクロックドライバーが通常機能素子31内に含まれ
ているため、そのクロックドライバーをアンドゲートで
構成すればドライバ32は不要となる。
【0020】
【発明の効果】以上実施例に基づいて詳細に説明したよ
うに本発明では、所定の機能ブロックが動作中であるか
否かを判断する手段と、所定の機能ブロックが動作中で
ある時だけクロックを供給する手段とを設けたため、不
動作の間はクロックの供給が停止するため、同一機能条
件を有する回路でありながら低消費電力化が図れるとい
う利点がある。又、クロック抑止端子を有する機能素子
を用いる事により、クロックスキュー等を通常の設計レ
ベルで対処可能とする低消費電力化回路の設計が行える
という利点も有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】図1の動作を説明するタイミングチャートであ
る。
【図3】本発明に用いられる機能回路素子の一例を示す
回路図である。
【符号の説明】
1、2 フリップ・フロップ 3、5 アンドゲート 4 オアゲート 6 初段回路部 7 後段回路部 8 ノアゲート l1 起動信号 l2 入力クロック l3 内部クロック

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロック信号に同期して自己に供給され
    るデータ入力信号の取り込み動作を行う機能回路ブロッ
    クを有してなる低消費電力化回路において、 前記機能ブロックが前記データ入力信号の取り込み動作
    を実行する必要の是非を判断する第1の回路手段と、 前記第1の回路手段から是を示す信号が出力された時に
    は前記クロック信号の出力を許可し、否を示す信号が出
    力された時には前記クロック信号の出力を禁止する第2
    の回路手段とを設け、 前記第2の回路手段から出力されるクロック信号を前記
    機能回路ブロックのクロック信号として供給する事を特
    徴とする低消費電力化回路。
  2. 【請求項2】 クロック信号入力端子とデータ入力信号
    端子と出力信号端子とを有する第1及び第2のフリップ
    ・フロップ回路と、 第1、第2及び第3の入力端子を有し、前記第1の入力
    端子が前記第2のフリップ・フロップ回路の出力信号端
    子に接続され、前記第2の入力端子が前記第1の回路手
    段の出力端子に接続され、前記第3の入力端子が前記第
    1のフリップ・フロップ回路の出力信号端子に接続さ
    れ、出力端子が前記第2のフリップ・フロップ回路の前
    記データ入力信号端子に接続された自己保持動作回路
    と、 前記第2のフリップ・フロップ回路の出力信号端子に一
    方の入力端子が接続され、前記クロック信号に他方の入
    力端子が接続され、出力端子から前記機能回路ブロック
    のクロック信号を出力する論理積回路とで前記第2の回
    路手段を構成する事を特徴とする請求項1記載の低消費
    電力化回路。
  3. 【請求項3】 前記機能回路ブロック内に、前記第2の
    回路手段から出力されるクロック信号を所定のタイミン
    グで一時抑止して入力させる手段を設ける事を特徴とす
    る請求項1又は2記載の低消費電力化回路。
JP5242414A 1993-09-29 1993-09-29 低消費電力化回路 Pending JPH0799434A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6101609A (en) * 1997-07-29 2000-08-08 Sharp Kabushiki Kaisha Power consumption reduced register circuit
JP2007329586A (ja) * 2006-06-06 2007-12-20 Sanyo Electric Co Ltd 半導体集積回路装置並びにその設計装置及び設計方法

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US6101609A (en) * 1997-07-29 2000-08-08 Sharp Kabushiki Kaisha Power consumption reduced register circuit
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