JPH0997281A - Path transistor logic design method - Google Patents

Path transistor logic design method

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JPH0997281A
JPH0997281A JP19678096A JP19678096A JPH0997281A JP H0997281 A JPH0997281 A JP H0997281A JP 19678096 A JP19678096 A JP 19678096A JP 19678096 A JP19678096 A JP 19678096A JP H0997281 A JPH0997281 A JP H0997281A
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logic circuit
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method designing a path transistor logic circuit which is low in power consumption and high in speed, and small in circuit scale. SOLUTION: This method is a path transistor logic design method having a step 2 generating the logic circuit composed of normal logic gates from a logic specification, a step 3 evaluating the signal transition probability of each input signal of a logic circuit, a step 4 ordering input signals from higher signal transition probability signal to lower probability sygnal, a step 5 generating the bisecting determination graph corresponding to the logic circuit by applying a shannon development processing in order of the higher signal transition probabilities of the input signals for the logic circuit, and a step 6 generating a technologically independent path transistor logic circuit by replacing each node of the bisecting determination graph by the two-input selector circuit by a path transistor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はLSI等の回路の設
計を効率化する設計自動化技術に係わり、特に回路の機
能記述を基にパストランジスタ論理回路を生成する、プ
ロセステクノロジーに依存しない段階での論理設計方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a design automation technique for efficiently designing a circuit such as an LSI, and particularly, at a stage independent of process technology for generating a pass transistor logic circuit based on a functional description of the circuit. It relates to a logic design method.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、従来広く使われてきたCMOS論
理よりも高速、低消費電力、小面積という特長を持つパ
ストランジスタ論理が注目されてきている。
2. Description of the Related Art Recently, pass-transistor logic, which has the features of high speed, low power consumption, and small area, has attracted attention as compared with the CMOS logic which has been widely used in the past.

【0003】一方、大規模化するLSIの設計工数増大
の問題に対処するため、ハードウェア記述言語を用いて
LSIを機能記述し、自動論理合成装置を用いて論理回
路を自動設計するトップダウン設計手法が普及してき
た。機能記述からの自動論理合成技術は、このトップダ
ウン設計手法の鍵となる技術であり、従来から精力的に
研究開発が行われている。
On the other hand, in order to deal with the problem of an increase in the design man-hours of a large-scale LSI, a hardware description language is used to functionally describe the LSI and a logic circuit is automatically designed using an automatic logic synthesizer. The method has become popular. The automatic logic synthesis technology from the function description is the key technology of this top-down design method, and research and development have been vigorously carried out conventionally.

【0004】このようにトップダウン設計手法が広く普
及した現在、たとえ前述のパストランジスタ論理がCM
OS論理よりも優れた特性を持つものであったとして
も、自動設計することができずに人手により注意深く設
計されなければならないのであれば、論理設計技術とし
て広く普及することはありえず、一部の特殊な回路に限
定して使用されるに留まるものと考えられる。
Now that the top-down design method has become widespread, even if the above-mentioned pass transistor logic is CM.
Even if it has better characteristics than the OS logic, if it cannot be automatically designed and must be carefully designed manually, it cannot be widely used as a logic design technique. It is thought that it will be limited to the special circuit of.

【0005】従って、パストランジスタ論理の優れた特
性を活かしてLSIの高性能化、低コスト化を図る上
で、その自動設計技術を確立することが不可欠である。
Therefore, it is indispensable to establish an automatic design technique for improving the performance and cost of the LSI by utilizing the excellent characteristics of the pass transistor logic.

【0006】従来のパストランジスタ論理設計方法の例
としては、例えば「Lean Integration: Achieving a Qu
antum Leap in Performance and Cost of Logic LSIs」
(IEEE 1994 Custom Integrated Circuits Conferenc
e)を挙げることができる。
An example of a conventional pass transistor logic design method is, for example, "Lean Integration: Achieving a Qu
antum Leap in Performance and Cost of Logic LSIs ''
(IEEE 1994 Custom Integrated Circuits Conferenc
e) can be mentioned.

【0007】以下では上記文献に記載されている設計フ
ローを説明する。
The design flow described in the above document will be described below.

【0008】まず最初にハードウェア記述言語等で表現
された論理仕様から2分決定グラフを生成する。
First, a binary decision graph is generated from a logical specification expressed in a hardware description language or the like.

【0009】次に前記グラフのノードをパストランジス
タに置き換え、トランジスタネットワークを構成する。
Next, the nodes in the graph are replaced with pass transistors to form a transistor network.

【0010】次にネットワーク内部の適正箇所に電位レ
ベルの回復と電流増幅を目的としたバッファの挿入を行
う。
Next, a buffer for the purpose of recovering the potential level and amplifying the current is inserted at an appropriate location inside the network.

【0011】次に生成した回路にあらかじめ用意された
リーンセルを割り当て、ネットリストを出力する。
Next, a prepared lean cell is assigned to the generated circuit and a netlist is output.

【0012】以上の処理フローの内、最初の2ステップ
は特定のセルライブラリに依存しないテクノロジー独立
な処理であり、後の2ステップはテクノロジー依存の処
理である。
In the above processing flow, the first two steps are technology-independent processing that does not depend on a specific cell library, and the latter two steps are technology-dependent processing.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の従来手
法の内、テクノロジー独立な処理における課題を解決し
ようとするものである。
The present invention is intended to solve the problems associated with the technology-independent processing, among the above-mentioned conventional methods.

【0014】このような課題としては以下のようなもの
を挙げることができる。
Examples of such problems include the following.

【0015】(1)低消費電力化 半導体集積回路技術の進歩に伴い1チップに集積可能な
素子数が数百万Trを越え、その結果LSIの発熱が大き
な問題となってきている。また、携帯機器の市場拡大等
の環境変化に伴い、LSIの低消費電力化が重要課題と
なってきている。
(1) Reduction of power consumption With the progress of semiconductor integrated circuit technology, the number of elements that can be integrated on one chip exceeds several million Tr, and as a result, heat generation of LSI has become a serious problem. In addition, as the market for portable devices expands and the environment changes, reducing the power consumption of LSIs has become an important issue.

【0016】これはCMOSよりも低消費電力であるこ
とを特長とするパストランジスタ論理においても同様で
ある。
This also applies to the pass transistor logic, which is characterized by lower power consumption than CMOS.

【0017】(2)高速化 パストランジスタ論理はCMOS論理と比べて高速であ
ると言われているが、実際の回路性能を決めるのは特定
のクリティカルパスの遅延である場合が多い。例え多く
のパスで平均的にCMOS回路よりも高速であっても、
性能を決めるこれらのクリティカルパスの遅延が大きけ
れば回路としての性能は低くなってしまう。
(2) Speedup It is said that the pass transistor logic is faster than the CMOS logic, but it is often the delay of a specific critical path that determines the actual circuit performance. Even if many paths are faster than CMOS circuits on average,
If the delay of these critical paths that determine performance is large, the performance of the circuit will be low.

【0018】(3)回路規模削減 生成したBDDの各ノードをパストランジスタに置き換
える従来の設計手法では、最終的に生成される回路規模
はBDDのサイズに大きく依存する。一方BDDのサイ
ズはシャノン展開処理における入力信号順序に依存する
ことが知られている。従って回路規模を削減するために
は、入力信号順序を最適化する必要があるが、これは決
定困難な問題であり、「論理関数を表現する2分決定グ
ラフの最小化」(情報通信学会技術報告COMP91-15 p2
7)に記載されているように、現状では入力数が17程
度を越えた場合に有効な手法は知られていない。
(3) Circuit Scale Reduction In the conventional design method in which each node of the generated BDD is replaced with a pass transistor, the finally generated circuit scale greatly depends on the size of the BDD. On the other hand, it is known that the BDD size depends on the input signal order in the Shannon expansion process. Therefore, in order to reduce the circuit scale, it is necessary to optimize the input signal order, but this is a difficult problem to decide, and "minimization of a binary decision graph expressing a logical function" Report COMP91-15 p2
As described in 7), at present, no effective method is known when the number of inputs exceeds about 17.

【0019】現実的な回路では入力信号数は軽く100
を越えてしまうため、このような回路の入力信号順序を
最適化することは不可能である。その結果BDDのサイ
ズは最適なものと比べて大きくなってしまい、最終的な
回路規模も増大してしまう。
In a realistic circuit, the number of input signals is 100
Therefore, it is impossible to optimize the input signal sequence of such a circuit. As a result, the size of the BDD becomes larger than the optimum size, and the final circuit scale also increases.

【0020】また、回路全体を一体のBDDに変換する
方法が最小の回路を生成する保証は無い。
Further, there is no guarantee that the method of converting the entire circuit into an integrated BDD will generate a minimum circuit.

【0021】本発明の目的は、論理仕様からBDDを生
成する処理を改善することにより、従来のパストランジ
スタ論理設計手法では困難であった回路の低消費電力
化、高速化、回路規模削減を実現することにある。
An object of the present invention is to improve the processing for generating a BDD from a logic specification, thereby realizing low power consumption, high speed, and reduction in circuit scale of a circuit which was difficult with the conventional pass transistor logic design method. To do.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、与えら
れた回路の論理仕様に基づいて、パストランジスタ論理
回路を設計する方法であって、前記論理仕様に基づいて
論理ゲートを含む論理回路を生成するステップと、前記
論理回路の各入力信号の信号遷移確率を評価するステッ
プと、前記入力信号を信号遷移確率の高いものから低い
ものへ順序付けするステップと、前記論理回路に対し
て、前記入力信号の内の信号遷移確率の高いものから順
にシャノン展開処理を適用することにより、前記論理回
路に対応する2分決定グラフを生成するステップと、前
記2分決定グラフの各ノードをパストランジスタによる
2入力セレクタ回路に置き換えることによりテクノロジ
ー独立なパストランジスタ論理回路を生成するステップ
とを包含し、前記信号遷移確率の高い入力信号と出力信
号との間の論理段数を削減することにより、生成した回
路の消費電力を削減することを特徴とする。これにより
上記目的が達成される。
The method of the present invention is a method of designing a pass transistor logic circuit based on a given logic specification of a circuit, the logic circuit including a logic gate based on the logic specification. A step of evaluating the signal transition probability of each input signal of the logic circuit, a step of ordering the input signals from one having a high signal transition probability to one having a low signal transition probability, and for the logic circuit, A step of generating a binary decision graph corresponding to the logic circuit by applying Shannon expansion processing in order from the input signal having the highest signal transition probability, and each node of the binary decision graph is formed by a pass transistor. Generating a technology-independent pass transistor logic circuit by replacing it with a two-input selector circuit. By reducing the number of logic stages between the high transition probability input and output signals, characterized in that to reduce the power consumption of the generated circuit. This achieves the above object.

【0023】前記方法は、前記与えられた回路の入出力
信号間に許容される遅延時間を規定する遅延時間制約と
パストランジスタ論理回路の平均遅延時間に基づいて、
前記パストランジスタ論理回路に許容される段数を規定
する段数制約を計算するステップをさらに包含し、前記
論理回路の前記入力信号は、前記段数制約と前記信号遷
移確率とを考慮して順序付けられてもよい。
The method is based on a delay time constraint defining a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of the pass transistor logic circuit.
The method may further include calculating a stage number constraint defining a number of stages allowed in the pass transistor logic circuit, wherein the input signals of the logic circuit may be ordered in consideration of the stage number constraint and the signal transition probability. Good.

【0024】前記段数制約は、前記信号遷移確率よりも
高い優先順位を有していてもよい。
The stage number constraint may have a higher priority than the signal transition probability.

【0025】本発明の他の方法は、与えられた回路の論
理仕様に基づいて、パストランジスタ論理回路を設計す
る方法であって、前記論理仕様に基づいて論理ゲートを
含む論理回路を生成するステップと、前記与えられた回
路の入出力信号間に許容される遅延時間を規定する遅延
時間制約とパストランジスタ論理回路の平均遅延時間に
基づいて、前記パストランジスタ論理回路に許容される
段数を規定する段数制約を計算するステップと、前記段
数制約を考慮して、シャノン展開のための最適な入力信
号の順序を決定するステップと、前記論理回路に対し
て、前記入力信号の順序に従ってシャノン展開処理を適
用することにより、前記論理回路に対応する2分決定グ
ラフを生成するステップと、前記2分決定グラフの各ノ
ードをパストランジスタによる2入力セレクタ回路に置
き換えることによりテクノロジー独立なパストランジス
タ論理回路を生成するステップとを包含し、前記遅延時
間制約が与えられた入力信号と出力信号との間のパスト
ランジスタ段数を制限することにより、生成した回路が
与えられた遅延時間制約を満たすことを特徴とする。こ
れにより上記目的が達成される。
Another method of the present invention is a method of designing a pass transistor logic circuit based on a given logic specification of a circuit, wherein a step of generating a logic circuit including a logic gate based on the logic specification. And the number of stages allowed in the pass transistor logic circuit based on the delay time constraint that defines the delay time allowed between the input and output signals of the given circuit and the average delay time of the pass transistor logic circuit. A step of calculating a stage number constraint, a step of determining an optimal order of input signals for Shannon expansion in consideration of the stage number constraint, and a Shannon expansion process for the logic circuit according to the order of the input signals. Applying a step of generating a binary decision graph corresponding to the logic circuit, and a path transition of each node of the binary decision graph. Generating a technology-independent pass-transistor logic circuit by replacing the input-output circuit with a delay-time-constrained input signal and an output signal by limiting the number of pass-transistor stages to each other. Is characterized in that the generated circuit satisfies the given delay time constraint. This achieves the above object.

【0026】本発明の他の方法は、与えられた回路の論
理仕様に基づいて、パストランジスタ論理回路を設計す
る方法であって、前記論理仕様に基づいて論理ゲートを
含む論理回路を生成するステップと、前記論理回路に論
理最適化処理を行い、冗長回路を削除するステップと、
分割された複数のサブ回路のそれぞれの入力信号の数を
考慮して、前記最適化された論理回路を複数のサブ回路
に分割するステップと、生成される2分決定グラフの最
小化を目的として、前記複数のサブ回路のそれぞれにつ
いてシャノン展開のための最適な入力信号の順序を決定
するステップと、前記複数のサブ回路のそれぞれについ
て、前記入力信号の順序に従ってシャノン展開処理を適
用することにより、前記論理回路に対応する2分決定グ
ラフを生成するステップと、前記複数のサブ回路のそれ
ぞれについて、前記2分決定グラフの各ノードをパスト
ランジスタによる2入力セレクタ回路に置き換えること
により、テクノロジー独立なパストランジスタ論理回路
を生成するステップとを包含し、個々のサブ回路の入力
信号の数を制限することにより最適な入力信号順序の決
定を可能にして、生成される回路を最小化することを特
徴とする。これにより上記目的が達成される。
Another method of the present invention is a method of designing a pass transistor logic circuit based on a given logic specification of a circuit, wherein a step of generating a logic circuit including a logic gate based on the logic specification. And performing a logic optimization process on the logic circuit to remove the redundant circuit,
For dividing the optimized logic circuit into a plurality of sub-circuits in consideration of the number of input signals of each of the divided sub-circuits, and for minimizing a generated BDD. , A step of determining an optimal input signal order for Shannon expansion for each of the plurality of sub-circuits, and applying Shannon expansion processing according to the order of the input signals for each of the plurality of sub-circuits, A step of generating a binary decision graph corresponding to the logic circuit, and a technology-independent path by replacing each node of the binary decision graph with a 2-input selector circuit using a pass transistor for each of the plurality of sub-circuits. Limiting the number of input signals of the individual subcircuits, including the step of generating a transistor logic circuit. To allow determination of optimal input signal sequence by, characterized by minimizing the circuit generated. This achieves the above object.

【0027】前記方法は、前記サブ回路の前記入力信号
のそれぞれの信号遷移確率を評価するステップをさらに
包含し、前記サブ回路の前記入力信号の順序は、前記信
号遷移確率に基づいて決定されてもよい。
The method further comprises evaluating a signal transition probability of each of the input signals of the sub-circuit, wherein the order of the input signals of the sub-circuit is determined based on the signal transition probabilities. Good.

【0028】前記方法は、前記与えられた回路の入出力
信号間に許容される遅延時間を規定する遅延時間制約と
パストランジスタ論理回路の平均遅延時間に基づいて、
前記パストランジスタ論理回路に許容される段数を規定
する段数制約を計算するステップをさらに包含し、前記
サブ回路の前記入力信号の順序は、前記段数制約に基づ
いて決定されてもよい。
The method is based on a delay time constraint which defines a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of the pass transistor logic circuit.
The method may further include calculating a stage number constraint that defines the number of stages allowed in the pass transistor logic circuit, and the order of the input signals of the sub-circuits may be determined based on the stage number constraint.

【0029】前記方法は、前記与えられた回路の入出力
信号間に許容される遅延時間を規定する遅延時間制約と
パストランジスタ論理回路の平均遅延時間に基づいて、
前記パストランジスタ論理回路に許容される段数を規定
する段数制約を計算するステップをさらに包含し、前記
サブ回路の前記入力信号の順序は、前記段数制約と前記
信号遷移確率とに基づいて決定されてもよい。
The method is based on a delay time constraint which defines a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of the pass transistor logic circuit.
The method further includes the step of calculating a stage number constraint that defines the number of stages allowed in the pass transistor logic circuit, wherein the order of the input signals of the sub-circuit is determined based on the stage number constraint and the signal transition probability. Good.

【0030】以下、作用を説明する。The operation will be described below.

【0031】本発明は上記の構成を取ることにより、与
えられた論理仕様に対応したBDDを生成する処理にお
いて、入力信号のうち遷移頻度の高いものから先にシャ
ノン展開し、遷移頻度の低いものを後でシャノン展開す
る。
According to the present invention, by adopting the above configuration, in the process of generating the BDD corresponding to the given logical specifications, the input signals having the highest transition frequency are subjected to Shannon expansion first, and the ones having the low transition frequency. Will be expanded to Shannon later.

【0032】BDDでは先にシャノン展開した入力信号
に対応するノード程出力側に近くなるため、BDDの各
ノードをパストランジスタに変換した後では、遷移頻度
の高い入力ほど出力との間の論理段数が小さくなる。
In the BDD, the node corresponding to the input signal which has been Shannon expanded earlier becomes closer to the output side. Therefore, after converting each node of the BDD to the pass transistor, the higher the transition frequency, the more the number of logic stages between the input and the output. Becomes smaller.

【0033】遷移頻度の高い入力信号と出力の間のパス
に含まれる内部信号も遷移頻度が高くなることが多いた
め、このようなパスの論理段数を削減することにより、
回路に含まれる全ての信号の遷移頻度の和を削減するこ
とができる。
Since an internal signal included in a path between an input signal and an output with a high transition frequency also frequently has a high transition frequency, by reducing the number of logical stages of such a path,
The sum of transition frequencies of all signals included in the circuit can be reduced.

【0034】また、BDDは他のグラフと同様に根から
枝になるに従って広がっていくことが多いため、遷移確
率の高い入力に接続されるパストランジスタ数が少なく
なり、その意味でも全体の遷移頻度の和を削減できる。
これらの結果として回路の消費電力を低減することが可
能になる。
In addition, since BDDs often spread from roots to branches like other graphs, the number of pass transistors connected to inputs having a high transition probability is small, and in that sense, the entire transition frequency is high. The sum of can be reduced.
As a result, the power consumption of the circuit can be reduced.

【0035】また、本発明では与えられた入出力間の遅
延時間制約とあらかじめ求めておいたパストランジスタ
回路の平均遅延時間から、前記遅延時間制約に対応する
パストランジスタ段数制約を計算する。
Further, in the present invention, the pass transistor stage number constraint corresponding to the delay time constraint is calculated from the given delay time constraint between the input and output and the average delay time of the pass transistor circuit obtained in advance.

【0036】BDDの各ノードをパストランジスタに置
き換える本発明の設計方法では、BDDを生成する時の
シャノン展開の入力信号順序が入出力間のパストランジ
スタ段数に直接関係しているため、前記パストランジス
タ段数制約は入力信号順序の制約に置き換えることがで
きる。
In the designing method of the present invention in which each node of the BDD is replaced with a pass transistor, the input signal order of Shannon expansion when the BDD is generated is directly related to the number of pass transistor stages between the input and the output. The stage number constraint can be replaced with an input signal order constraint.

【0037】全ての遅延時間制約について対応するパス
トランジスタ段数制約を求めた後、これらの制約を満た
す入力信号のシャノン展開順序を決定する。このように
して求めた順序に従ってシャノン展開してBDDを生成
し、それをパストランジスタ回路に変換した結果は、前
記パストランジスタ段数制約を満たしている。引続き行
われるテクノロジー依存処理において注意深く設計する
ことにより、与えられた遅延制約を満たした回路を設計
することができる。
After obtaining the corresponding pass transistor stage number constraints for all delay time constraints, the Shannon expansion order of the input signals satisfying these constraints is determined. The BDD is generated by Shannon expansion according to the order thus obtained and converted into a pass transistor circuit. The result satisfies the constraint on the number of pass transistor stages. Careful design in subsequent technology-dependent processing allows the design of circuits that meet given delay constraints.

【0038】また、本発明ではBDDのサイズを最小化
するための最適入力信号順序決定の困難さを考慮して、
最初に論理仕様から通常の論理回路に変換する段階で、
複数のサブ回路に分割しておく。ここで各サブ回路の入
力数はあらかじめ決められた数以下になるように注意し
て分割する。
Further, in the present invention, considering the difficulty of determining the optimum input signal order for minimizing the size of the BDD,
First, at the stage of converting from the logic specification to a normal logic circuit,
It is divided into a plurality of sub circuits. Here, carefully divide the number of inputs of each sub-circuit so that it is less than or equal to a predetermined number.

【0039】このような設計方法では、回路全体は1つ
のBDDとはならず、複数のBDD間では論理の冗長性
を取り除くことができないため、サブ回路に分割する前
に通常の論理回路の段階であらかじめ論理最適化処理を
かけておく。
In such a design method, the entire circuit does not become one BDD, and the redundancy of logic cannot be removed between a plurality of BDDs. In advance, logic optimization processing is applied.

【0040】このようにして入力数の制限されたサブ回
路では、シャノン展開の入力変数順序を最適化すること
が可能で個々のサブ回路に対応するBDDのサイズを最
小化することができる。
As described above, in the sub-circuit with the limited number of inputs, the input variable order of Shannon expansion can be optimized, and the size of the BDD corresponding to each sub-circuit can be minimized.

【0041】一方、回路全体を1つのBDDに変換する
場合には、最適な入力変数順序を見つけることができず
BDDのサイズが最小化されない可能性が高いため、サ
ブ回路に分割した方が全体として最終的なパストランジ
スタ回路の規模も小さくなる。
On the other hand, when converting the entire circuit into one BDD, it is highly possible that the optimum input variable order cannot be found and the size of the BDD is not minimized. As a result, the scale of the final pass transistor circuit also becomes smaller.

【0042】また、回路によっては一体のBDDに変換
した後パストランジスタ論理回路を生成するよりも、複
数のBDDから構成されるネットワークに変換した後パ
ストランジスタ論理回路に変換した方が回路規模が小さ
くなる場合も多い。
Further, depending on the circuit, the circuit scale is smaller when converted to a network composed of a plurality of BDDs and then converted to a pass transistor logic circuit than to generate a pass transistor logic circuit after conversion to an integrated BDD. In many cases

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0044】(実施の形態1)図1は本発明によるパス
トランジスタ論理設計方法の処理の流れを示すための処
理フロー図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a processing flow chart showing a processing flow of a pass transistor logic design method according to the present invention.

【0045】図中、論理仕様1は設計しようとする回路
の論理的仕様を、ハードウェア記述言語や論理式といっ
たフォーマットで記述したものである。
In the figure, a logic specification 1 describes the logic specification of a circuit to be designed in a format such as a hardware description language or a logical expression.

【0046】図4はハードウェア記述言語verilo
gHDLを用いた機能記述の例である。これはaとbと
いう2つの4ビットの入力の値を加えた結果をyに出力
する4ビット加算器の動作を記述している。本実施の形
態は組合せ回路であり、BDDを用いる本発明の設計方
法で直接処理することが可能である。しかし順序回路も
組合せ回路とフリップフロップに分割することが可能で
あるため、その組合せ回路部分に対して本発明の設計方
法を適用することができる。
FIG. 4 shows the hardware description language verilo.
It is an example of a functional description using gHDL. This describes the operation of a 4-bit adder that outputs to y the result of adding the two 4-bit input values a and b. This embodiment is a combinational circuit, and can be directly processed by the designing method of the present invention using BDD. However, since the sequential circuit can also be divided into a combinational circuit and a flip-flop, the designing method of the present invention can be applied to the combinational circuit portion.

【0047】図5は前記4ビット加算器の出力yの最上
位ビットy3を表現する論理式の一例である。ここで”
&”は論理積、”|”は論理和、”@”は排他的論理和
を表わす演算子である。論理式も前記の機能記述と同
様、論理仕様の一例である。あるいは、論理仕様は他の
形式で表現されてもよい。
FIG. 5 is an example of a logical expression expressing the most significant bit y3 of the output y of the 4-bit adder. here"
&"Is a logical product," | "is a logical sum, and" @ "is an exclusive logical sum operator. A logical expression is also an example of a logical specification like the functional description above. It may be expressed in other formats.

【0048】ステップ2ではハードウェア記述言語(H
DL)による機能記述や論理式といった論理仕様を基に
して、通常のゲートから構成される論理回路を生成す
る。本ステップには人手で論理設計する方法や論理合成
ツールを用いる方法があり、いずれの方法でもよいが、
本実施の形態では後者を取る。
In step 2, the hardware description language (H
A logic circuit composed of normal gates is generated based on a logic specification such as a functional description in DL) or a logic formula. In this step, there are a method of manually designing a logic and a method of using a logic synthesis tool.
In this embodiment, the latter is adopted.

【0049】図6は図5で示した論理式からステップ2
の処理により生成した論理回路の一例である。ここでは
ANDやORといった論理ゲートのネットワークにより
回路が表現されている。本実施の形態ではこの1出力論
理回路を例として説明していくが、多出力論理回路であ
っても基本的には同じように扱うことができる。
FIG. 6 shows step 2 from the logical expression shown in FIG.
It is an example of a logic circuit generated by the process of. Here, the circuit is represented by a network of logic gates such as AND and OR. In this embodiment, the one-output logic circuit will be described as an example, but a multi-output logic circuit can be basically handled in the same way.

【0050】ステップ3では、ステップ2で生成された
論理回路の各入力の信号遷移確率の評価を行う。通常、
論理回路はクロックに同期して動作する同期式で設計さ
れる場合がほとんどである。この場合回路中の全ての信
号はクロックに同期して値が決定され、あるクロックサ
イクルでは値が前サイクルとは変化し、別のクロックサ
イクルでは前サイクルの値を保持することになる。信号
遷移確率とは値が変化するクロックサイクル数を全クロ
ックサイクル数で割ったもので定義される。
In step 3, the signal transition probability of each input of the logic circuit generated in step 2 is evaluated. Normal,
Most logic circuits are designed in a synchronous manner that operates in synchronization with a clock. In this case, the values of all the signals in the circuit are determined in synchronization with the clock, the value changes from the previous cycle in one clock cycle, and the value of the previous cycle is held in another clock cycle. The signal transition probability is defined as the number of clock cycles whose value changes divided by the total number of clock cycles.

【0051】論理回路中の各信号の消費電力は、(数
1)で与えられる。(数2)という関係があるので、各
信号の消費電力は前記信号遷移確率に比例することがわ
かる。回路全体の消費電力は回路の各信号の消費電力の
総和になるため、回路を低消費電力化するには回路の各
信号の信号遷移確率を低減することが課題となる。
The power consumption of each signal in the logic circuit is given by (Equation 1). Since there is a relationship of (Equation 2), it can be seen that the power consumption of each signal is proportional to the signal transition probability. Since the power consumption of the entire circuit is the sum of the power consumption of each signal of the circuit, reducing the signal transition probability of each signal of the circuit is an issue in reducing the power consumption of the circuit.

【0052】[0052]

【数1】P=(1/2)・C・Vdd2・SWR C:信号の負荷容量、Vdd:回路の電源電圧、SW
R:信号の単位時間当りの遷移回数
[Equation 1] P = (1/2) · C · Vdd 2 · SWR C: signal load capacitance, Vdd: circuit power supply voltage, SW
R: Number of transitions of signal per unit time

【0053】[0053]

【数2】SWR=STR/Tcycle STR:信号遷移確率、Tcycle:クロックサイク
ル時間 前記論理回路が設計しようとする回路全体である場合に
は、その入力は全体回路の外部入力であり、その信号遷
移確率は回路に入力される信号の仕様により決定され
る。しかし、通常回路は階層的に設計され、サブ回路毎
に論理設計されることが多い。この場合にはサブ回路の
入力の信号遷移確率は回路全体の外部入力に与えられる
信号の仕様と前記サブ回路に接続される周辺のサブ回路
の論理により概略決定される。この信号遷移確率を評価
するにはいくつかの手法があるが、本実施の形態では論
理シミュレーションにより評価する。
## EQU00002 ## SWR = STR / Tcycle STR: signal transition probability, Tcycle: clock cycle time When the logic circuit is the entire circuit to be designed, its input is an external input of the entire circuit and its signal transition The probability is determined by the specifications of the signal input to the circuit. However, a normal circuit is designed hierarchically, and a logical design is often made for each sub-circuit. In this case, the signal transition probability of the input of the sub circuit is roughly determined by the specifications of the signal given to the external input of the entire circuit and the logic of the peripheral sub circuits connected to the sub circuit. There are several methods for evaluating this signal transition probability, but in this embodiment, it is evaluated by logic simulation.

【0054】図7に論理シミュレーションにおいて入力
信号に与えるテストベクタの一例を示す。各行が1つの
ベクタで、あるクロックサイクルに入力に与えられる信
号を記述している。ベクタの各数字は位置で対応する入
力信号の値を表わしている。最初の行が第1クロックサ
イクルのベクタで、次の行が第2クロックサイクルのベ
クタというように順番に記述している。
FIG. 7 shows an example of a test vector given to an input signal in the logic simulation. Each row is one vector and describes the signal given to the input in a certain clock cycle. Each number in the vector represents the value of the corresponding input signal by position. The first line is the vector of the first clock cycle, the second line is the vector of the second clock cycle, and so on.

【0055】各クロックサイクルの入力値が決まると、
それから論理演算することにより、各クロックサイクル
における回路の各内部信号値が決定される。各クロック
サイクルの信号値を1つ前のサイクルの値と比較すれ
ば、信号が変化したか否かが決まるので、信号遷移確率
を算出できる。この内部信号の中にはサブ回路の入力信
号も含まれているので、これによりサブ回路の入力の信
号遷移確率が得られることになる。
When the input value of each clock cycle is determined,
Then, a logical operation is performed to determine each internal signal value of the circuit in each clock cycle. By comparing the signal value of each clock cycle with the value of the immediately preceding cycle, it is determined whether or not the signal has changed, so the signal transition probability can be calculated. Since the input signal of the sub circuit is also included in this internal signal, the signal transition probability of the input of the sub circuit is obtained by this.

【0056】この論理シミュレーションによる方法で信
号遷移確率を精度よく評価するためには、実際に使用さ
れる状況を正しく反映した適切なテストベクタを準備す
る必要がある。
In order to evaluate the signal transition probability with high accuracy by the method based on this logic simulation, it is necessary to prepare an appropriate test vector that accurately reflects the situation in which it is actually used.

【0057】ステップ4ではステップ3で評価した各入
力の信号遷移確率が高いものから順に入力信号を順序付
ける。図8に順序付けられた入力信号のリストを示す。
In step 4, the input signals are ordered in descending order of the signal transition probability of each input evaluated in step 3. FIG. 8 shows an ordered list of input signals.

【0058】ステップ5ではステップ2で生成した論理
回路に対して、ステップ4で決定した順序に従ってシャ
ノン展開を実行して2分決定グラフ(BDD)を生成す
る。
In step 5, Shannon expansion is performed on the logic circuit generated in step 2 in the order determined in step 4 to generate a binary decision graph (BDD).

【0059】論理関数fの入力変数pによるシャノン展
開とは、fにおける入力pを1に固定した論理関数をf
[p=1]、fにおける入力pを0に固定した論理関数をf
[p=0]で表わす時、(数3)に示す等式が成立すること
を利用して、左辺を右辺に変換する。左辺の論理はpが
1ならばf=f[p=1]、pが0ならばf=f[p=0]という
2者択一論理になっていることがわかる。ステップ2で
生成した論理回路は、(数4)の論理関数に対応してい
る。順序に従って、y3をa0でシャノン展開すると、(数
5)および(数6)となり、(数7)と展開される。
The Shannon expansion of the logical function f by the input variable p is a logical function in which the input p in f is fixed to 1.
[p = 1], the logical function with the input p at f fixed to 0 is f
When represented by [p = 0], the left side is converted to the right side by utilizing the fact that the equation shown in (Equation 3) holds. It can be seen that the logic on the left side is a binary logic of f = f [p = 1] when p is 1 and f = f [p = 0] when p is 0. The logic circuit generated in step 2 corresponds to the logic function of (Equation 4). According to the order, when Shannon expansion of y3 is performed with a0, (Equation 5) and (Equation 6) are obtained, which is expanded to (Equation 7).

【0060】[0060]

【数3】f=p&f[p=1]|^p&f[p=0] ”&”:論理積、”|”:論理和、”^”:論理反転## EQU3 ## f = p & f [p = 1] | ^ p & f [p = 0] "&": logical product, "|": logical sum, "^": logical inversion

【0061】[0061]

【数4】y3 = ((a0&b0&(a1|b1)|(a1&b1))&b2 |(a0&b0&
(a1|b1)|(a1&b1)|b2)&a2) @ a3 @ b3
[Expression 4] y3 = ((a0 & b0 & (a1 | b1) | (a1 & b1)) & b2 | (a0 & b0 &
(a1 | b1) | (a1 & b1) | b2) & a2) @ a3 @ b3

【0062】[0062]

【数5】y3[a0=1] = ((b0&(a1|b1)|(a1&b1))&b2 |(b0&
(a1|b1)|(a1&b1)|b2)&a2) @ a3 @ b3
[Formula 5] y3 [a0 = 1] = ((b0 & (a1 | b1) | (a1 & b1)) & b2 | (b0 &
(a1 | b1) | (a1 & b1) | b2) & a2) @ a3 @ b3

【0063】[0063]

【数6】y3[a0=0] = ((a1&b1&b2) | ((a1&b1)|b2)&a2)
@ a3 @ b3
[Equation 6] y3 [a0 = 0] = ((a1 & b1 & b2) | ((a1 & b1) | b2) & a2)
@ a3 @ b3

【0064】[0064]

【数7】y3 = a0 & y3[a0=1] | ^a0 & y3[a0=0] さらに引き続いてb0でシャノン展開すると、(数8)と
なる。一方、y3[a0=0]はb0を含まないので、シャノン展
開の必要はない。従って、(数9)と展開される。
[Equation 7] y3 = a0 & y3 [a0 = 1] | ^ a0 & y3 [a0 = 0] Further, Shannon expansion with b0 results in (Equation 8). On the other hand, y3 [a0 = 0] does not include b0, so Shannon expansion is not necessary. Therefore, it is developed as (Equation 9).

【0065】[0065]

【数8】y3[a0=1][b0=1] = ((a1|b1|(a1&b1))&b2 |(a1|
b1|(a1&b1)|b2)&a2) @ a3 @ b3 y3[a0=1][b0=0] = ((a1&b1&b2) | ((a1&b1)|b2)&a2) @
a3 @ b3
[Equation 8] y3 [a0 = 1] [b0 = 1] = ((a1 | b1 | (a1 & b1)) & b2 | (a1 |
b1 | (a1 & b1) | b2) & a2) @ a3 @ b3 y3 [a0 = 1] [b0 = 0] = ((a1 & b1 & b2) | ((a1 & b1) | b2) & a2) @
a3 @ b3

【0066】[0066]

【数9】y3 = a0 & b0 & y3[a0=1][b0=1] | a0 & ^b0 &
y3[a0=1][b0=0]| ^a0 & y3[a0=0] さらに引き続いて、a1、b1、a2、b2、a3、b3についてシ
ャノン展開を実行する。
[Equation 9] y3 = a0 & b0 & y3 [a0 = 1] [b0 = 1] | a0 & ^ b0 &
y3 [a0 = 1] [b0 = 0] | ^ a0 & y3 [a0 = 0] Further, Shannon expansion is executed for a1, b1, a2, b2, a3 and b3.

【0067】図9にこのようにして生成されたBDDを
示す。BDDの非終端ノード(丸いノード)はノード中
に記述された入力変数でシャノン展開された1つの論理
関数に対応している。各ノードから上方に延びるエッジ
は出力エッジで、そのノードが表わす論理関数を上方の
ノードに伝える。一方、各ノードから下方に延びるエッ
ジには1と書かれたもの(1エッジ)と0と書かれたも
の(0エッジ)がある。前者はシャノン展開における入
力変数を1に固定した論理関数に対応するノードに接続
され、後者は入力変数を0に固定した論理関数に対応す
るノードに接続される。
FIG. 9 shows the BDD generated in this way. The non-terminal node (round node) of the BDD corresponds to one Shannon-expanded logical function with the input variables described in the node. The edge extending upward from each node is the output edge, which conveys the logical function it represents to the node above. On the other hand, the edge extending downward from each node includes one written as 1 (1 edge) and one written as 0 (0 edge). The former is connected to a node corresponding to a logical function with an input variable fixed to 1 in Shannon expansion, and the latter is connected to a node corresponding to a logical function with an input variable fixed to 0.

【0068】すなわち、一番上のノード31は論理回路
の出力y3に対応している。ノード32はy3の論理関数に
おいて入力変数a0を1に固定した論理関数に対応してい
る。また、終端ノード(四角いノード)には1と記述さ
れたものと0と記述されたものがあるが、それぞれ論理
定数1と0に対応している。ノード35は0エッジが定
数1に接続され、1エッジが定数0に接続されているの
で、対応する論理関数は、(数10)であることがわか
る。同様にノード36は論理関数b3に対応している。ノ
ード33に対応する論理関数は、(数11)である。
That is, the uppermost node 31 corresponds to the output y3 of the logic circuit. The node 32 corresponds to a logical function in which the input variable a0 is fixed to 1 in the logical function of y3. In addition, there are some terminal nodes (square nodes) described as 1 and ones described as 0, which correspond to the logical constants 1 and 0, respectively. Since the 0 edge is connected to the constant 1 and the 1 edge is connected to the constant 0 in the node 35, it can be seen that the corresponding logical function is (Equation 10). Similarly, the node 36 corresponds to the logical function b3. The logical function corresponding to the node 33 is (Equation 11).

【0069】[0069]

【数10】b3 & 0 | ^b3 & 1 = ^b3[Equation 10] b3 & 0 | ^ b3 & 1 = ^ b3

【0070】[0070]

【数11】a3 & ^b3 | ^a3 & b3 = a3 @ b3 ステップ6ではステップ5で生成したBDDをパストラ
ンジスタ論理回路に変換する。前述したようにBDDの
各ノードは2者択一論理であり、一方、パストランジス
タ論理は2入力セレクタを基本として構成されるため、
図10に示す変換をBDDの各ノードに適用することに
より、対応するパストランジスタ回路を得ることができ
る。
A3 & ^ b3 | ^ a3 & b3 = a3 @ b3 In step 6, the BDD generated in step 5 is converted into a pass transistor logic circuit. As described above, each node of the BDD is a binary logic, while the pass transistor logic is based on a 2-input selector.
A corresponding pass transistor circuit can be obtained by applying the conversion shown in FIG. 10 to each node of the BDD.

【0071】図11に図9のBDDから変換したパスト
ランジスタ論理回路を示す。図11より信号遷移確率が
高いa0やb0のような入力程、出力y3までのパストランジ
スタ段数が小さく、逆にa3やb3のように信号遷移確率の
低い入力では出力までのパストランジスタ段数が大きく
なっており、低消費電力化されていることがわかる。
FIG. 11 shows a pass transistor logic circuit converted from the BDD of FIG. From FIG. 11, the input such as a0 or b0 having a higher signal transition probability has a smaller number of pass transistor stages up to the output y3, and conversely, the input having a lower signal transition probability such as a3 or b3 has a larger number of pass transistor stages up to the output. It can be seen that the power consumption is reduced.

【0072】実際には図11のように多くのパストラン
ジスタを直列に接続することはできず、適当な箇所に電
位の回復と電流増幅のためのバッファを挿入する必要が
あるが、それは本発明に係わるテクノロジー独立な論理
設計ステップではなく、それに続くテクノロジー依存の
論理設計ステップで処理されることになる。従って最終
的なパストランジスタ論理回路における入出力間のパス
トランジスタ段数や内部信号の単位時間当りの遷移回数
はこの段階では見積ることはできないが、各入力から出
力までの相対的な距離は最終的な回路においても保存さ
れる。
Actually, many pass transistors cannot be connected in series as shown in FIG. 11, and it is necessary to insert a buffer for potential recovery and current amplification at an appropriate position. It is not a technology-independent logic design step related to the above, but a technology-dependent logic design step that follows. Therefore, the number of pass transistor stages between input and output in the final pass transistor logic circuit and the number of transitions of the internal signal per unit time cannot be estimated at this stage, but the relative distance from each input to the output is It is also saved in the circuit.

【0073】図12は、本実施の形態のように信号遷移
確率による入力信号の順序付けを行わずに、「計算機上
でのBDDの処理技法」(情報処理 vol.34 No.5 p59
3)に記載されているように、出力を制御する力の強い
入力から先に、また、局所計算性のある入力どうしを近
い順にシャノン展開していくという方法(このようにす
ると生成されるBDDの規模が小さくなることが報告さ
れている。)を取った場合に、ステップ2で生成した論
理回路をBDDに変換した結果である。
FIG. 12 shows "BDD processing technique on computer" (information processing vol.34 No.5 p59) without ordering the input signals by the signal transition probability as in the present embodiment.
As described in 3), a method of Shannon expansion of inputs with strong power to control output first and inputs with local computability in order of closeness (BDD generated in this way) It is reported that the scale of is smaller.) Is taken, and the logic circuit generated in step 2 is converted to BDD.

【0074】図13に図12のBDDから変換したパス
トランジスタ論理回路を示す。図13より、本実施の形
態による結果(図11)に比べて信号遷移確率が高いa0
やb0のような入力から出力y3までのパストランジスタ段
数が大きくなっていることがわかる。前述したように、
信号遷移確率が高い入力から出力に至るパスに含まれる
内部信号は遷移頻度が高くなるため、図13の結果は本
実施の形態による結果に比べて消費電力が大きくなる。
FIG. 13 shows a pass transistor logic circuit converted from the BDD of FIG. 13 that the signal transition probability is higher than the result (FIG. 11) according to the present embodiment (FIG. 11) a0
It can be seen that the number of pass transistor stages from the input such as or b0 to the output y3 is large. As previously mentioned,
Since the internal signal included in the path from the input to the output having a high signal transition probability has a high transition frequency, the result in FIG. 13 consumes more power than the result according to the present embodiment.

【0075】実際、「Technology Decomposition and M
apping Targeting Low Power Dissipation」(30th IEEE
Design Automation Conference p68)に記載された方法
で両者の回路中に含まれる全信号の信号遷位確率の和を
見積った結果、本実施の形態の結果が11.4であるのに対
して、図13の結果は16.6と3割程度削減されているこ
とがわかり、本実施の形態の方法が消費電力低減に大き
な効果を持つことがわかる。
In fact, “Technology Decomposition and M
apping Targeting Low Power Dissipation '' (30th IEEE
As a result of estimating the sum of signal transition probabilities of all signals included in both circuits by the method described in Design Automation Conference p68), the result of this embodiment is 11.4, while the result of FIG. The result is 16.6, which is a reduction of about 30%, and it can be seen that the method of the present embodiment has a great effect in reducing power consumption.

【0076】(実施の形態2)図2は本発明によるパス
トランジスタ論理設計方法の処理の流れを示すための処
理フロー図である。本実施の形態の論理仕様1と通常ゲ
ートによる論理回路を生成するステップ2は前記実施の
形態1のものと同様であるため、ここでは説明を省略す
る。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a process flow chart showing a process flow of a pass transistor logic design method according to the present invention. Since the logic specification 1 of this embodiment and the step 2 of generating a logic circuit with a normal gate are the same as those of the first embodiment, their explanations are omitted here.

【0077】通常、論理回路設計においては、与えられ
た論理仕様1を満足させる必要があるが、それだけでは
なく、回路が満たすべき遅延時間制約13を与えられる
ことが多い。本実施の形態のような組合せ回路設計では
遅延時間制約は図14に示されるように入力から出力ま
での最大遅延値で与えられるのが普通である。
Normally, in the logic circuit design, it is necessary to satisfy the given logic specification 1. However, not only that, but the delay time constraint 13 that the circuit must satisfy is often given. In the combinational circuit design as in this embodiment, the delay time constraint is usually given by the maximum delay value from the input to the output as shown in FIG.

【0078】ここでは入力a0から出力y3までの遅延が2.
0ns以下、入力b0から出力y3までの遅延が1.5ns以下でな
ければならないことが記述されている。a0、b0以外の入
力に対する遅延制約は与えられていない。遅延制約とし
ては全入力から全出力までの最大遅延値の形式で与えら
れることも多いが、例えば特定の入力信号が他の入力信
号よりも遅れる等の理由で、本例のように特定の入力に
対して遅延制約を与えることも実際の設計ではよく行わ
れる。
Here, the delay from the input a0 to the output y3 is 2.
It is stated that the delay from 0 ns or less and the input b0 to the output y3 must be 1.5 ns or less. No delay constraint is given to inputs other than a0 and b0. As the delay constraint, it is often given in the form of the maximum delay value from all inputs to all outputs, but for example, because a specific input signal is delayed from other input signals, the It is often done in an actual design to give a delay constraint to.

【0079】ステップ14では与えられた遅延時間制約
を元に、入出力間のパストランジスタ段数制約を計算す
る。そのためにはあらかじめ何らかの方法でパストラン
ジスタ1段当りの平均遅延時間を求めておく必要があ
る。通常、これらの値は設計しようとする回路の性質に
より変動するため、できるだけ多くの回路について統計
を取ることにより、信頼性の高い値を得ておくことが重
要である。
At step 14, the constraint on the number of pass transistor stages between input and output is calculated based on the given delay time constraint. For that purpose, it is necessary to previously obtain the average delay time per pass transistor by some method. Usually, these values vary depending on the characteristics of the circuit to be designed, so it is important to obtain highly reliable values by collecting statistics on as many circuits as possible.

【0080】ここでは仮にパストランジスタ1段当り平
均0.4nsの遅延値であることがあらかじめ求められてい
るものとすると、a0からy3までがパストランジスタ5段
以内、b0からy3までがパストランジスタ3段以内という
段数制約を計算することができる。
If it is assumed that the average delay value per pass transistor is 0.4 ns, a0 to y3 are within 5 pass transistors, and b0 to y3 are 3 pass transistor. It is possible to calculate the step number constraint of within.

【0081】ステップ15ではステップ14の結果得ら
れた各入力の段数制約を考慮しながら入力変数の順序付
けを行う。本発明に係わるパストランジスタ論理設計方
法ではBDDの構造が最終的な回路の構造に反映される
という特徴があるので、シャノン展開における入力変数
の順序により、生成される回路の入出力間の段数を調整
することが可能である。
In step 15, the input variables are ordered in consideration of the constraint on the number of stages of each input obtained as a result of step 14. The pass transistor logic design method according to the present invention is characterized in that the BDD structure is reflected in the final circuit structure. Therefore, the number of stages between the input and output of the generated circuit is determined by the order of the input variables in the Shannon expansion. It is possible to adjust.

【0082】本実施の形態ではa0とb0以外の入力の遅延
制約が与えられていないため、a0とb0の段数制約を満た
した上で、前記「計算機上でのBDDの処理技法」記載
の方法を用いて入力変数を決定するものとする。
In this embodiment, since the input delay constraints other than a0 and b0 are not given, the method described in the above "BDD processing technique on a computer" is satisfied after the stage number constraints of a0 and b0 are satisfied. Shall be used to determine the input variables.

【0083】図15に本ステップで決定された入力変数
順序を示す。図5に示した論理式より明かなように、a3
とb3、a2とb2、a1とb1、a0とb0は論理式の中でペアとし
て表れており、局所計算性があるため、順番を続けてい
る。また、前記の順に出力を制御する力が強いため、基
本的にはこの順番に従うが、a0とb0は段数制約があるの
で、それを考慮してb0を3番目にa0を4番目に持ってき
ている。
FIG. 15 shows the order of the input variables determined in this step. As is clear from the formula shown in FIG. 5, a3
And b3, a2 and b2, a1 and b1, a0 and b0 appear as a pair in the logical expression and have local computability, so the order is continued. Also, because the output control power is strong in the above order, basically this order is followed, but since a0 and b0 have a stage number constraint, consider that and bring b0 to the third and a0 to the fourth. ing.

【0084】ステップ16では実施の形態1のステップ
5と同様に、ステップ15で決定した変数順序に従って
論理回路をシャノン展開してBDDを生成する。図16
に生成されたBDDを示す。
In step 16, as in step 5 of the first embodiment, BDD is generated by Shannon expansion of the logic circuit in accordance with the variable order determined in step 15. FIG.
The BDD generated in FIG.

【0085】ステップ17では実施の形態1のステップ
6と同様に、ステップ16で生成したBDDをパストラ
ンジスタ論理回路に変換する。図17に生成されたパス
トランジスタ論理回路18を示す。
In step 17, the BDD generated in step 16 is converted into a pass transistor logic circuit as in step 6 of the first embodiment. FIG. 17 shows the generated pass transistor logic circuit 18.

【0086】図17より入力a0から出力y3のパストラン
ジスタ段数は4段であり、入力b0から出力y3のパストラ
ンジスタ段数が3段になっていることがわかる。回路の
遅延は、本発明に係わるテクノロジー独立の論理設計ス
テップからテクノロジー依存の論理設計ステップを経て
レイアウト設計が終わった後でないと正確に評価するこ
とはできないが、与えられた遅延時間制約からパストラ
ンジスタ論理段数を計算するステップ14において、十
分な設計マージンを組み込んでおくことにより、与えら
れた遅延時間制約を満足することは可能である。
It can be seen from FIG. 17 that the number of pass transistor stages from the input a0 to the output y3 is four, and the number of pass transistor stages from the input b0 to the output y3 is three. The delay of the circuit cannot be accurately evaluated until after the layout design is completed through the technology-independent logic design step and the technology-dependent logic design step according to the present invention. It is possible to satisfy the given delay time constraint by incorporating a sufficient design margin in the step 14 of calculating the number of logic stages.

【0087】それに対して、遅延制約を考慮しないでシ
ャノン展開の入力変数順序を決定した場合に対応する図
13に示す結果では、入力a0およびb0から出力y3までの
パストランジスタ段数が7段になっており、1段当りの
平均遅延時間が0.4nsであることを考えると遅延制約を
満たしておらず、実際には使えない回路である可能性が
高い。
On the other hand, in the result shown in FIG. 13 corresponding to the case where the input variable order of the Shannon expansion is determined without considering the delay constraint, the number of pass transistor stages from the inputs a0 and b0 to the output y3 is 7. Therefore, considering that the average delay time per stage is 0.4 ns, the delay constraint is not satisfied, and there is a high possibility that the circuit cannot be actually used.

【0088】(実施の形態3)図3は本発明によるパス
トランジスタ論理設計方法の処理の流れを示すための処
理フロー図である。本実施の形態は本来、回路全体とし
ては最適にBDDに変換できないような大規模な回路に
有効であるが、ここでは簡単のために、実施の形態1お
よび実施の形態2と同じく図5に示した論理仕様に基づ
いて説明する。
(Third Embodiment) FIG. 3 is a process flow chart showing a process flow of a pass transistor logic designing method according to the present invention. This embodiment is originally effective for a large-scale circuit that cannot be optimally converted into BDD as a whole circuit, but here, for simplification, FIG. 5 is used as in Embodiments 1 and 2. An explanation will be given based on the logical specifications shown.

【0089】通常ゲートによる論理回路を生成するステ
ップ2は前記実施の形態1のものと同様であるため、こ
こでは説明を省略する。
Since step 2 for generating a logic circuit using a normal gate is the same as that in the first embodiment, its explanation is omitted here.

【0090】ステップ23では、ステップ2で生成され
た論理回路に対して論理最適化処理を適用することによ
り、回路に含まれる論理的冗長性を取り除いておく。
In step 23, the logic redundancy included in the circuit is removed by applying the logic optimization process to the logic circuit generated in step 2.

【0091】本実施例において論理最適化処理を行なう
理由は、本実施例では論理回路を分割してそれぞれの部
分回路ごとに独立にパストランジスタ回路に変換するた
め、部分回路間に論理的冗長性が存在した場合、それが
最後まで残ってしまうためである。
The reason why the logic optimizing process is performed in this embodiment is that in this embodiment, since the logic circuit is divided and each partial circuit is independently converted into a pass transistor circuit, logical redundancy is provided between the partial circuits. This is because if exists, it remains until the end.

【0092】回路全体をBDDに変換する従来手法で
は、変換されたBDDは元の論理回路の構造には依存し
ない(論理とシャノン展開における入力順により一意的
に決定される)ので本ステップは不必要である。
In the conventional method for converting the entire circuit into BDD, this step is not necessary because the converted BDD does not depend on the structure of the original logic circuit (it is uniquely determined by the logic and the input order in Shannon expansion). is necessary.

【0093】図6に示した論理回路が論理仕様1を元に
ステップ2とステップ23を行なうことにより生成され
た論理回路である。(実施の形態1および実施の形態2
の説明では触れなかったが、図6の論理回路は論理最適
化処理を行った結果である。)ステップ24では生成さ
れた論理回路を複数のサブ回路に分割する。
The logic circuit shown in FIG. 6 is a logic circuit generated by performing steps 2 and 23 based on the logic specification 1. (Embodiment 1 and Embodiment 2
Although it was not mentioned in the above description, the logic circuit of FIG. 6 is the result of the logic optimization processing. ) In step 24, the generated logic circuit is divided into a plurality of sub-circuits.

【0094】ここでは、論理合成処理の内テクノロジー
独立な論理にセルを割り付けるテクノロジーマッピング
処理において従来よく用いられてきた、ファンアウト2
以上の内部信号(図6では信号i)で回路を分割する手
法を用いる。
Here, the fan-out 2 which has been often used in the technology mapping process of allocating cells to the logic independent of the technology in the logic synthesis process is used.
The method of dividing the circuit by the above internal signal (signal i in FIG. 6) is used.

【0095】さらに分割された各サブ回路の入力数を調
べて、それがある決められた値よりも大きい場合にはさ
らに回路分割を行ない、入力数が制限値内に収まるまで
分割を繰り返す。ここでの制限値としてはシャノン展開
処理における入力信号順の最適化が可能な入力数を用い
る。
The number of inputs of each sub-circuit further divided is checked, and if it is larger than a predetermined value, the circuit is further divided, and the division is repeated until the number of inputs falls within the limit value. As the limit value here, the number of inputs that can optimize the input signal order in the Shannon expansion process is used.

【0096】図6の論理回路では入力数が8であるた
め、本来は回路分割する必要はないのであるが、説明の
ために信号iで回路を2分割することとする。
In the logic circuit of FIG. 6, since the number of inputs is eight, it is not necessary to divide the circuit originally, but for the sake of explanation, the circuit is divided into two.

【0097】この時、分割された2つのサブ回路の論理
関数は(数12)および(数13)で表される。
At this time, the logical functions of the divided two sub-circuits are expressed by (Equation 12) and (Equation 13).

【0098】[0098]

【数12】 i = ^( (a0 & b0 & (a1 | b1)) | (a1 & b1) )(12) i = ^ ((a0 & b0 & (a1 | b1)) | (a1 & b1))

【0099】[0099]

【数13】 y3 = (((^i | b2) & a2) | (^i & b2)) @ a3 @ b3 ステップ25では、例えば「論理関数を表現する2分決
定グラフの最小化」(信学技法 COMP 91-15 p27)に記
載されたような手法を用いて最適な入力順序を決定す
る。あらかじめステップ24の回路分割により各サブ回
路の入力数が制限されているために、前記手法による入
力変数順の決定が可能になっている。ここでは図18に
示すように入力順が決定されたものとする。
[Mathematical formula-see original document] y3 = (((^ i | b2) & a2) | (^ i & b2)) @ a3 @ b3 In step 25, for example, "minimization of binary decision graph expressing a logical function" (signal The optimal input order is determined using a method such as that described in Academic Techniques COMP 91-15 p27). Since the number of inputs of each sub-circuit is limited in advance by the circuit division in step 24, the order of input variables can be determined by the above method. Here, it is assumed that the input order is determined as shown in FIG.

【0100】ステップ26では、ステップ25で決定さ
れた入力順に従って、各サブ回路をシャノン展開してB
DDに変換する。本ステップは基本的に実施の形態1に
おけるステップ5の処理を各サブ回路毎に繰り返すだけ
であるから、ここでは説明を省略する。
In step 26, Shannon expansion is performed on each sub circuit according to the input order determined in step 25, and B
Convert to DD. Since this step basically repeats the process of step 5 in the first embodiment for each sub-circuit, the description thereof is omitted here.

【0101】本ステップで生成されるような複数のBD
Dをネットワーク状に接続した論理表現は、全体として
はもはやBDDではなくなるために、一般的なBDDの
応用に対しては適用することができないが、本発明のよ
うにBDDを直接的に論理回路に変換するような手法で
はトータルのBDDノードの削減の目的で効果的に用い
ることができる。
Multiple BDs as generated in this step
The logical expression in which D is connected in a network form is no longer a BDD as a whole, and therefore cannot be applied to general BDD applications, but as in the present invention, the BDD is directly connected to a logical circuit. The method of converting to can be effectively used for the purpose of reducing the total number of BDD nodes.

【0102】図19に生成されたBDDを示す。FIG. 19 shows the generated BDD.

【0103】ステップ27では、実施の形態1のステッ
プ6と同様に、ステップ26で生成したBDDをパスト
ランジスタ論理回路に変換する。図20に生成されたパ
ストランジスタ論理回路を示す。
In step 27, the BDD generated in step 26 is converted into a pass transistor logic circuit as in step 6 of the first embodiment. FIG. 20 shows the generated pass transistor logic circuit.

【0104】(実施の形態4)図21は本発明によるパ
ストランジスタ論理設計方法の処理の流れを示すための
処理フロー図である。本実施の形態の論理仕様1と通常
ゲートによる論理回路を生成するステップ2および各入
力の信号遷移確率を評価するステップ3は前記実施の形
態1のものと同様であるため、ここでは説明を省略す
る。本実施の形態においても図8に示す信号遷移確率が
得られたものとする。
(Embodiment 4) FIG. 21 is a processing flow chart showing the processing flow of the pass transistor logic design method according to the present invention. Since the logic specification 1 of the present embodiment, step 2 of generating a logic circuit using a normal gate, and step 3 of evaluating the signal transition probability of each input are the same as those of the first embodiment, their description is omitted here. To do. Also in this embodiment, it is assumed that the signal transition probabilities shown in FIG. 8 are obtained.

【0105】図24は本実施の形態における遅延時間制
約210である。ここでは入力a3から出力y3までの遅延
が1.2ns以下、入力b3から出力y3までの遅延が1.7ns以下
でなければならないことが記述されている。
FIG. 24 shows a delay time constraint 210 in this embodiment. It is described here that the delay from the input a3 to the output y3 must be 1.2 ns or less and the delay from the input b3 to the output y3 must be 1.7 ns or less.

【0106】入出力間のパストランジスタ段数制約を計
算するステップ14は前記実施の形態2のものと同様で
あるため詳細な説明は省略するが、パストランジスタ1
段当り平均0.4nsの遅延である場合、前記遅延時間制約
からa3からy3までがパストランジスタ3段以内、b3から
y3までの遅延が4段以内と計算できる。
The step 14 for calculating the pass transistor stage number constraint between the input and output is the same as that of the second embodiment, and therefore the detailed description thereof will be omitted.
If the average delay per stage is 0.4 ns, from the delay time constraint, a3 to y3 are within 3 stages of pass transistors, b3 to
It can be calculated that the delay up to y3 is within 4 steps.

【0107】ステップ211では、ステップ3の結果得
られた各入力の信号遷移確率とステップ14の結果得ら
れた入出力間のパストランジスタ段数制約を考慮しなが
ら入力変数の順序付けを行なう。
In step 211, the input variables are ordered while considering the signal transition probability of each input obtained as a result of step 3 and the pass transistor stage number constraint between the input and output obtained as a result of step 14.

【0108】本実施の形態では遅延制約を満たした回路
を生成することが必須で、その上で消費電力を最小化す
ることを目的としているため、前記a3とb3に係わるパス
トランジスタ段数制約を満たした上で、信号遷移確率が
高いものから順に入力信号を順序付ける。このように、
パストランジスタ段数制約は、信号遷移確率よりも高い
優先順位を有している。図25に順序付けられた入力信
号のリストを示す。
In the present embodiment, it is indispensable to generate a circuit that satisfies the delay constraint, and the aim is to minimize power consumption on the circuit. Therefore, the constraint on the number of pass transistor stages relating to a3 and b3 is satisfied. Then, the input signals are ordered in descending order of signal transition probability. in this way,
The pass transistor stage number constraint has a higher priority than the signal transition probability. FIG. 25 shows an ordered list of input signals.

【0109】論理回路をシャノン展開してBDDを生成
するステップ5とBDDをパストランジスタ論理回路に
変換するステップ6は前記実施の形態1と同様であるた
め、ここでは説明を省略する。
Since the step 5 of generating the BDD by Shannon expansion of the logic circuit and the step 6 of converting the BDD into the pass transistor logic circuit are the same as those in the first embodiment, their explanations are omitted here.

【0110】以上述べたように本実施の形態の設計方法
を用いれば、与えられた遅延制約を満たした上で消費電
力の小さいパストランジスタ回路を生成することができ
る。
As described above, by using the designing method of this embodiment, it is possible to generate a pass transistor circuit which consumes less power while satisfying a given delay constraint.

【0111】(実施の形態5)図22は本発明によるパ
ストランジスタ論理設計方法の処理の流れを示すための
処理フロー図である。本実施の形態の論理仕様1と通常
ゲートによる論理回路を生成するステップ2、論理最適
化ステップ23および回路分割ステップ24は前記実施
の形態3のものと同様であるため、ここでは説明を省略
する。
(Fifth Embodiment) FIG. 22 is a processing flow chart showing the processing flow of the pass transistor logic designing method according to the present invention. Since the logic specification 1 of the present embodiment, the step 2 for generating a logic circuit with a normal gate, the logic optimization step 23, and the circuit division step 24 are the same as those in the third embodiment, their explanations are omitted here. .

【0112】ステップ221ではステップ24で分割し
た各サブ回路の入力信号に係わる信号遷移確率を評価す
るが、これも実施の形態1のステップ3と同様に論理シ
ミュレーションを用いて行なうことができる。
In step 221, the signal transition probability concerning the input signal of each sub-circuit divided in step 24 is evaluated. This can also be performed by using the logic simulation as in step 3 of the first embodiment.

【0113】ステップ222では各サブ回路毎に前記信
号遷移確率が大きいものから小さいものへと入力変数の
順序付けを行なう。本ステップも実施の形態1のステッ
プ4と同様にして行なうことができる。
In step 222, the input variables are ordered for each sub-circuit from the largest signal transition probability to the smallest signal transition probability. This step can also be performed in the same manner as step 4 in the first embodiment.

【0114】なお、本実施の形態では低消費電力化を目
的として、信号遷移確率に基づいて入力変数順序を決定
しているが、実際の回路設計では低消費電力化と回路規
模最小化が両立しない場合も多い。このような場合には
両者のトレードオフを考慮しながら入力信号を順序付け
する必要があり、本発明はそのような場合も含んでい
る。
In this embodiment, the input variable order is determined based on the signal transition probability for the purpose of reducing power consumption. However, in actual circuit design, low power consumption and minimization of circuit scale are compatible. Often not. In such a case, it is necessary to order the input signals while considering the trade-off between them, and the present invention includes such a case.

【0115】本実施の形態の各サブ回路をシャノン展開
してBDDを生成するステップ26と各サブ回路毎にB
DDをパストランジスタ論理回路に変換するステップ2
7は前記実施の形態3のものと同様であるため、説明は
省略する。
Step 26 of Shannon expansion of each sub-circuit of this embodiment to generate BDD and B for each sub-circuit
Step 2 of converting DD to pass transistor logic circuit
Since 7 is the same as that of the third embodiment, the description thereof is omitted.

【0116】以上述べたような本実施の形態の設計方法
を用いれば、大規模な論理回路に対しても消費電力の小
さいパストランジスタ回路を生成することができる。
By using the designing method of the present embodiment as described above, it is possible to generate a pass transistor circuit with low power consumption even for a large-scale logic circuit.

【0117】(実施の形態6)図23は本発明によるパ
ストランジスタ論理設計方法の処理の流れを示すための
処理フロー図である。本実施の形態の論理仕様1と通常
ゲートによる論理回路を生成するステップ2、論理最適
化ステップ23および回路分割ステップ24は前記実施
の形態3のものと同様であるため、ここでは説明を省略
する。
(Sixth Embodiment) FIG. 23 is a process flow chart showing a process flow of a pass transistor logic design method according to the present invention. Since the logic specification 1 of the present embodiment, the step 2 for generating a logic circuit with a normal gate, the logic optimization step 23, and the circuit division step 24 are the same as those in the third embodiment, their explanations are omitted here. .

【0118】また、遅延時間制約13として図14に示
す実施の形態2と同じものが与えられているものとす
る。
It is assumed that the same delay time constraint 13 as that of the second embodiment shown in FIG. 14 is given.

【0119】ステップ231では前記遅延時間制約13
に基づいてステップ24で分割された各サブ回路の入出
力間のパストランジスタ段数制約を計算する。ここでは
まず実施の形態2のステップ14と同様の方法で全体回
路での入出力間段数制約を計算し、次に得られた段数制
約を各サブ回路に振り分けるという方法を取る。
At step 231, the delay time constraint 13 is given.
Based on the above, the pass transistor stage number constraint between the input and output of each sub-circuit divided in step 24 is calculated. Here, first, the same method as in step 14 of the second embodiment is used to calculate the constraint on the number of input / output stages in the entire circuit, and then distribute the obtained constraint on the number of stages to each sub-circuit.

【0120】図15に示したように、全体回路ではa0か
らy3が5段以内、b0からy3が3段以内という段数制約が
得られる。これをサブ回路間で遅延制約のバランスを取
るように振り分けると、(数12)に対応するサブ回路
ではa0からiが3段以内、b0からiが1段以内、一方
(数13)に対応するサブ回路ではiからy3が2段以内
という段数制約になる。
As shown in FIG. 15, in the overall circuit, the number of stages constraint that a0 to y3 is within 5 stages and b0 to y3 is within 3 stages is obtained. When this is distributed so as to balance the delay constraints among the sub-circuits, in the sub-circuit corresponding to (Equation 12), a0 to i are within 3 stages, b0 to i are within 1 stage, and one is (Equation 13). In the sub circuit, the number of stages is restricted from i to y3 within 2 stages.

【0121】なお、遅延時間制約から各サブ回路の入出
力間の段数制約を計算する方法には上に示したもの以外
にも様々な方法があるが、本発明はそのようなものも含
んでいる。
There are various methods for calculating the constraint on the number of stages between the input and output of each sub-circuit from the delay time constraint, but the present invention includes such a method. There is.

【0122】ステップ232では、実施の形態2のステ
ップ15と同様の方法で、各サブ回路毎に前記段数制約
を考慮した入力信号の順序付けを行なう。図26に本ス
テップの結果得られた入力順序を示す。
In step 232, the input signals are sequenced for each sub-circuit in consideration of the constraint on the number of stages in the same manner as in step 15 of the second embodiment. FIG. 26 shows the input order obtained as a result of this step.

【0123】本実施の形態の各サブ回路をシャノン展開
してBDDを生成するステップ26と各サブ回路毎にB
DDをパストランジスタ論理回路に変換するステップ2
7は前記実施の形態3のものと同様であるからここでは
説明を省略する。
Step 26 of Shannon expansion of each sub-circuit of this embodiment to generate BDD and B for each sub-circuit
Step 2 of converting DD to pass transistor logic circuit
Since 7 is the same as that of the third embodiment, the description thereof is omitted here.

【0124】なお、実施の形態5(図22)と実施の形
態6(図23)とを組み合わせて、各サブ回路の入力信
号の順序を信号遷移確率と段数制約とに基づいて決定す
るようにしてもよい。
Note that the fifth embodiment (FIG. 22) and the sixth embodiment (FIG. 23) are combined to determine the order of the input signals of each sub-circuit based on the signal transition probability and the stage number constraint. May be.

【0125】[0125]

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いれ
ば、与えられた論理仕様から以下に示すような特長を持
つパストランジスタ回路を合成することが可能である。
As described above, according to the present invention, it is possible to synthesize a pass transistor circuit having the following features from given logical specifications.

【0126】(1)信号遷移確率の高い入力ほど出力と
の間のパストランジスタ段数が小さくなるため、遷移確
率の高い信号が長く伝搬せず、回路全体として遷移確率
の和が小さく、低消費電力化される。
(1) The higher the signal transition probability, the smaller the number of pass transistor stages between the input and the output. Therefore, a signal having a high transition probability does not propagate for a long time, and the sum of the transition probabilities is small in the entire circuit, resulting in low power consumption. Be converted.

【0127】(2)遅延時間制約が与えられた入出力間
のパストランジスタ段数が遅延制約値に基づいて制限さ
れる。クリティカルパスとなる入出力間に遅延制約を与
えることにより、回路の高速動作が実現される。
(2) The number of pass transistor stages between the input and the output to which the delay time constraint is applied is limited based on the delay constraint value. A high-speed operation of the circuit is realized by giving a delay constraint between the input and output which are the critical paths.

【0128】(3)入力数が多いために、従来の設計手
法では最適化できず、不必要に大きくなってしまうよう
な回路に対しても、実用的な回路サイズを実現する。
(3) A practical circuit size is realized even for a circuit which cannot be optimized by the conventional design method due to the large number of inputs and becomes unnecessarily large.

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

【図1】本発明の実施の形態1におけるパストランジス
タ論理設計方法の処理フロー図である。
FIG. 1 is a process flow diagram of a pass transistor logic design method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態2におけるパストランジス
タ論理設計方法の処理フロー図である。
FIG. 2 is a processing flow chart of a pass transistor logic design method according to the second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態3におけるパストランジス
タ論理設計方法の処理フロー図である。
FIG. 3 is a process flow diagram of a pass transistor logic design method according to the third embodiment of the present invention.

【図4】本発明のパストランジスタ論理設計方法を説明
するための機能記述を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a functional description for explaining a pass transistor logic design method of the present invention.

【図5】本発明のパストランジスタ論理設計方法を説明
するための論理式を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a logical expression for explaining a pass transistor logic design method of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態1により論理式から生成さ
れた論理回路図である。
FIG. 6 is a logic circuit diagram generated from a logical expression according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態1において信号遷移確率を
評価するのに必要なテストベクタを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing test vectors required to evaluate a signal transition probability in the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態1において信号遷移確率に
基づき入力を順序付けした結果を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a result of ordering inputs based on a signal transition probability in the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態1において論理回路から生
成されたBDDを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a BDD generated from a logic circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態1においてBDDからパ
ストランジスタ論理回路への変換を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing conversion from BDD to pass transistor logic circuit in the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態1においてBDDから変
換されたパストランジスタ論理回路図である。
FIG. 11 is a pass transistor logic circuit diagram converted from BDD in the first embodiment of the present invention.

【図12】従来手法を用いて決定された入力順で論理回
路から生成されたBDDを示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a BDD generated from a logic circuit in an input order determined using a conventional method.

【図13】従来手法を用いて生成されたBDDから変換
されたパストランジスタ論理回路図である。
FIG. 13 is a pass transistor logic circuit diagram converted from a BDD generated using a conventional method.

【図14】本発明の実施の形態2における遅延制約の例
を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a delay constraint according to the second embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施の形態2においてパストランジ
スタ段数制約を考慮して入力を順序付けした結果を示す
図である。
FIG. 15 is a diagram showing a result of ordering inputs in consideration of a pass transistor stage number constraint in the second embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施の形態2において論理回路から
生成されたBDDを示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a BDD generated from a logic circuit according to the second embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施の形態2においてBDDから変
換されたパストランジスタ論理回路図である。
FIG. 17 is a pass transistor logic circuit diagram converted from BDD in the second embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施の形態3において各サブ回路毎
にBDDサイズが最小になるように入力を順序付けした
結果を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing the result of ordering the inputs so that the BDD size is minimized for each sub-circuit in the third embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施の形態3において論理回路から
生成されたBDDを示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a BDD generated from a logic circuit according to the third embodiment of the present invention.

【図20】本発明の実施の形態3においてBDDから変
換されたパストランジスタ論理回路図である。
FIG. 20 is a pass transistor logic circuit diagram converted from BDD in the third embodiment of the present invention.

【図21】本発明の実施の形態4におけるパストランジ
スタ論理設計方法の処理フロー図である。
FIG. 21 is a process flow diagram of a pass transistor logic design method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の実施の形態5におけるパストランジ
スタ論理設計方法の処理フロー図である。
FIG. 22 is a process flow diagram of a pass transistor logic design method according to the fifth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の実施の形態6におけるパストランジ
スタ論理設計方法の処理フロー図である。
FIG. 23 is a process flow diagram of a pass transistor logic design method according to the sixth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の実施の形態4における遅延制約の例
を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing an example of a delay constraint according to the fourth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の実施の形態4においてパストランジ
スタ段数制約と信号遷移確率を考慮して入力を順序付け
した結果を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing a result of ordering the inputs in consideration of the pass transistor stage number constraint and the signal transition probability in the fourth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の実施の形態6において各サブ回路毎
にパストランジスタ段数制約を考慮して入力を順序付け
した結果を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing a result of sequencing inputs in consideration of a pass transistor stage number constraint for each sub circuit according to the sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 論理仕様 2 通常のゲートによる論理回路を生成 3 各入力の信号遷移確率の評価 4 各入力を信号遷移確率で順序付け 5 論理回路をシャノン展開してBDDを生成 6 BDDをパストランジスタ論理回路に変換 7 パストランジスタ論理回路 1 Logic specification 2 Generate a logic circuit with normal gate 3 Evaluate signal transition probability of each input 4 Order each input by signal transition probability 5 Generate Shannon expansion of logic circuit to generate BDD 6 Convert BDD to pass transistor logic circuit 7 pass transistor logic circuit

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 与えられた回路の論理仕様に基づいて、
パストランジスタ論理回路を設計する方法であって、 前記論理仕様に基づいて論理ゲートを含む論理回路を生
成するステップと、 前記論理回路の各入力信号の信号遷移確率を評価するス
テップと、 前記入力信号を信号遷移確率の高いものから低いものへ
順序付けするステップと、 前記論理回路に対して、前記入力信号の内の信号遷移確
率の高いものから順にシャノン展開処理を適用すること
により、前記論理回路に対応する2分決定グラフを生成
するステップと、 前記2分決定グラフの各ノードをパストランジスタによ
る2入力セレクタ回路に置き換えることによりテクノロ
ジー独立なパストランジスタ論理回路を生成するステッ
プとを包含し、 前記信号遷移確率の高い入力信号と出力信号との間の論
理段数を削減することにより、生成した回路の消費電力
を削減することを特徴とするパストランジスタ論理設計
方法。
1. Based on the logic specifications of a given circuit,
A method of designing a pass transistor logic circuit, comprising: generating a logic circuit including a logic gate based on the logic specification; evaluating a signal transition probability of each input signal of the logic circuit; A step of ordering the signal transition probabilities from the highest to the lowest, and applying the Shannon expansion process to the logic circuit in order from the highest signal transition probability of the input signals to the logic circuit. The step of generating a corresponding binary decision graph, and the step of generating a technology-independent pass transistor logic circuit by replacing each node of the binary decision graph with a two-input selector circuit by a pass transistor. Generated by reducing the number of logic stages between the input signal and the output signal with high transition probability Pass transistor logic design wherein the reducing the power consumption of the circuit.
【請求項2】 前記与えられた回路の入出力信号間に許
容される遅延時間を規定する遅延時間制約とパストラン
ジスタ論理回路の平均遅延時間に基づいて、前記パスト
ランジスタ論理回路に許容される段数を規定する段数制
約を計算するステップをさらに包含し、 前記論理回路の前記入力信号は、前記段数制約と前記信
号遷移確率とを考慮して順序付けられる、請求項1に記
載のパストランジスタ論理設計方法。
2. The number of stages allowed in the pass transistor logic circuit based on a delay time constraint that defines a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of the pass transistor logic circuit. The pass transistor logic design method according to claim 1, further comprising the step of calculating a stage number constraint that defines :, wherein the input signals of the logic circuit are ordered in consideration of the stage number constraint and the signal transition probability. .
【請求項3】 前記段数制約は、前記信号遷移確率より
も高い優先順位を有している、請求項2に記載のパスト
ランジスタ論理設計方法。
3. The pass transistor logic design method according to claim 2, wherein the stage number constraint has a higher priority than the signal transition probability.
【請求項4】 与えられた回路の論理仕様に基づいて、
パストランジスタ論理回路を設計する方法であって、 前記論理仕様に基づいて論理ゲートを含む論理回路を生
成するステップと、 前記与えられた回路の入出力信号間に許容される遅延時
間を規定する遅延時間制約とパストランジスタ論理回路
の平均遅延時間に基づいて、前記パストランジスタ論理
回路に許容される段数を規定する段数制約を計算するス
テップと、 前記段数制約を考慮して、シャノン展開のための最適な
入力信号の順序を決定するステップと、 前記論理回路に対して、前記入力信号の順序に従ってシ
ャノン展開処理を適用することにより、前記論理回路に
対応する2分決定グラフを生成するステップと、 前記2分決定グラフの各ノードをパストランジスタによ
る2入力セレクタ回路に置き換えることによりテクノロ
ジー独立なパストランジスタ論理回路を生成するステッ
プとを包含し、 前記遅延時間制約が与えられた入力信号と出力信号との
間のパストランジスタ段数を制限することにより、生成
した回路が与えられた遅延時間制約を満たすことを特徴
とするパストランジスタ論理設計方法。
4. Based on the logic specifications of a given circuit,
A method of designing a pass-transistor logic circuit, comprising: generating a logic circuit including a logic gate based on the logic specifications; and delay defining a delay time allowed between input and output signals of the given circuit. Calculating a stage number constraint that defines the number of stages allowed in the pass transistor logic circuit based on a time constraint and an average delay time of the pass transistor logic circuit; and considering the stage number constraint, an optimum for Shannon expansion Determining the order of different input signals, applying Shannon expansion processing to the logic circuit in accordance with the order of the input signals, and generating a BDD corresponding to the logic circuit. By replacing each node in the binary decision graph with a 2-input selector circuit using pass transistors, Generating a pass transistor logic circuit, the delay circuit having a given delay time constraint by limiting the number of pass transistor stages between the input signal and the output signal to which the delay time constraint is given. A pass transistor logic design method characterized by satisfying:
【請求項5】 与えられた回路の論理仕様に基づいて、
パストランジスタ論理回路を設計する方法であって、 前記論理仕様に基づいて論理ゲートを含む論理回路を生
成するステップと、 前記論理回路に論理最適化処理を行い、冗長回路を削除
するステップと、 分割された複数のサブ回路のそれぞれの入力信号の数を
考慮して、前記最適化された論理回路を複数のサブ回路
に分割するステップと、 生成される2分決定グラフの最小化を目的として、前記
複数のサブ回路のそれぞれについてシャノン展開のため
の最適な入力信号の順序を決定するステップと、 前記複数のサブ回路のそれぞれについて、前記入力信号
の順序に従ってシャノン展開処理を適用することによ
り、前記論理回路に対応する2分決定グラフを生成する
ステップと、 前記複数のサブ回路のそれぞれについて、前記2分決定
グラフの各ノードをパストランジスタによる2入力セレ
クタ回路に置き換えることにより、テクノロジー独立な
パストランジスタ論理回路を生成するステップとを包含
し、 個々のサブ回路の入力信号の数を制限することにより最
適な入力信号順序の決定を可能にして、生成される回路
を最小化することを特徴とするパストランジスタ論理設
計方法。
5. Based on the logic specifications of a given circuit,
A method of designing a pass transistor logic circuit, the method comprising: generating a logic circuit including a logic gate based on the logic specifications; performing a logic optimization process on the logic circuit to delete a redundant circuit; Dividing the optimized logic circuit into a plurality of sub-circuits in consideration of the number of input signals of each of the plurality of sub-circuits generated, and minimizing the generated BDD. Determining an optimum order of input signals for Shannon expansion for each of the plurality of sub-circuits, and applying Shannon expansion processing according to the order of the input signals for each of the plurality of sub-circuits, Generating a binary decision graph corresponding to a logic circuit; and, for each of the plurality of sub-circuits, the binary decision graph. The method includes the step of generating a technology-independent pass-transistor logic circuit by replacing each node of the above with a 2-input selector circuit using a pass transistor, and by limiting the number of input signals of each sub-circuit, the optimum input signal can be obtained. A pass-transistor logic design method characterized by enabling order determination and minimizing generated circuits.
【請求項6】 前記サブ回路の前記入力信号のそれぞれ
の信号遷移確率を評価するステップをさらに包含し、 前記サブ回路の前記入力信号の順序は、前記信号遷移確
率に基づいて決定される、請求項5に記載のパストラン
ジスタ論理設計方法。
6. The method further comprises evaluating a signal transition probability of each of the input signals of the sub-circuit, wherein the order of the input signals of the sub-circuit is determined based on the signal transition probabilities. Item 5. The pass transistor logic design method according to Item 5.
【請求項7】 前記与えられた回路の入出力信号間に許
容される遅延時間を規定する遅延時間制約とパストラン
ジスタ論理回路の平均遅延時間に基づいて、前記パスト
ランジスタ論理回路に許容される段数を規定する段数制
約を計算するステップをさらに包含し、 前記サブ回路の前記入力信号の順序は、前記段数制約に
基づいて決定される、請求項5に記載のパストランジス
タ論理設計方法。
7. The number of stages allowed in the pass transistor logic circuit based on a delay time constraint that defines a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of the pass transistor logic circuit. 6. The pass transistor logic design method according to claim 5, further comprising the step of calculating a stage number constraint that defines the step number constraint, wherein the order of the input signals of the sub-circuit is determined based on the stage number constraint.
【請求項8】 前記与えられた回路の入出力信号間に許
容される遅延時間を規定する遅延時間制約とパストラン
ジスタ論理回路の平均遅延時間に基づいて、前記パスト
ランジスタ論理回路に許容される段数を規定する段数制
約を計算するステップをさらに包含し、 前記サブ回路の前記入力信号の順序は、前記段数制約と
前記信号遷移確率とに基づいて決定される、請求項6に
記載のパストランジスタ論理設計方法。
8. The number of stages allowed in the pass transistor logic circuit based on a delay time constraint that defines a delay time allowed between input and output signals of the given circuit and an average delay time of the pass transistor logic circuit. 7. The pass transistor logic of claim 6, further comprising the step of calculating a stage number constraint that defines ## EQU1 ## wherein the order of the input signals of the sub-circuit is determined based on the stage number constraint and the signal transition probability. Design method.
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