JPH1131071A - Sequence arithmetic circuit - Google Patents

Sequence arithmetic circuit

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JPH1131071A
JPH1131071A JP18562597A JP18562597A JPH1131071A JP H1131071 A JPH1131071 A JP H1131071A JP 18562597 A JP18562597 A JP 18562597A JP 18562597 A JP18562597 A JP 18562597A JP H1131071 A JPH1131071 A JP H1131071A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flip
flop
register
output
multiplexer
Prior art date
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Pending
Application number
JP18562597A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumihiko Mori
文彦 森
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1131071A publication Critical patent/JPH1131071A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the sequence arithmetic circuit which can reduce the power consumption of a register group while relaxing restrictions of the arithmetic time of the arithmetic circuit. SOLUTION: The registers 21 to 24 of a register group 2 each consist of a one-stage flip-flop FF21 and a multiplexer MUX 25 which selects the input to the flip-flop FF21 at a rise of a clock. The flip-flop FF 23 is shared by the registers, selected by the multiplexer MUX 22 and determined at a fall of the clock, and a multiplexer MUX 24 selects the outputs of FF21 and FF23 and inputs them to an arithmetic part 1.

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、マイクロプログラ
ムによるシーケンス演算回路に係り、特にレジスタ群構
成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microprogram-based sequence operation circuit, and more particularly to a register group configuration.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のシーケンス演算回路は、図3に
示すように、演算元データを演算してその結果を出力す
る演算部1と、演算元データと演算結果を保持・記憶す
るレジスタ群2(21〜24)とから構成される。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 3, a sequence operation circuit of this type includes an operation unit 1 for operating operation source data and outputting the result, and a register group for holding and storing the operation source data and the operation result. 2 (2 1 to 2 4 ).

【0003】レジスタ群2は、例えば、A+1→Bとい
う演算を行うとき、演算元になるAのデータを保持・記
憶するレジスタが演算元レジスタになり、演算結果にな
るBのデータを保持・記憶するレジスタが演算結果格納
レジスタになる。これら演算元レジスタと演算結果格納
レジスタの選択は、マイクロプログラムで行う。
In the register group 2, for example, when an operation of A + 1 → B is performed, a register for holding and storing data of A as an operation source is an operation source register, and holding and storing of data of B as an operation result. This register becomes the operation result storage register. The selection of the operation source register and the operation result storage register is performed by a microprogram.

【0004】各レジスタ21〜24は、2段のフリップフ
ロップFF13,FF14とマルチプレクサMUX12
で構成される。レジスタ群2の出力は、マルチプレクサ
MUX11で選択されて演算部1に入力される。
[0004] each of the registers 21 to 24 is, of the two-stage flip-flop FF13, FF14 and multiplexer MUX12
It consists of. The output of the register group 2 is selected by the multiplexer MUX11 and input to the operation unit 1.

【0005】レジスタ群2のうち、マイクロプログラム
で選択された演算元レジスタは、2段目のフリップフロ
ップFF14の出力をマルチプレクサMUX11を介し
て演算部1に入力する。演算部1は、その演算結果をレ
ジスタ群2の1つに入力する。
[0005] Of the register group 2, the operation source register selected by the microprogram inputs the output of the second-stage flip-flop FF14 to the operation unit 1 via the multiplexer MUX11. The operation unit 1 inputs the operation result to one of the register groups 2.

【0006】レジスタ群2は、マルチプレクサMUX1
2で演算結果格納レジスタが選択され、演算部1からの
演算結果が1段目のフリップフロップFF13に格納さ
れる。その他の選択されないレジスタは、自身の2段目
のフリップフロップFF14の出力を1段目のフリップ
フロップFF13に取り込む。
The register group 2 includes a multiplexer MUX1
At 2, the operation result storage register is selected, and the operation result from the operation unit 1 is stored in the first-stage flip-flop FF13. Other unselected registers take in the output of their own second-stage flip-flop FF14 into the first-stage flip-flop FF13.

【0007】マルチプレクサMUX11,MUX12の
選択は、選択信号SEL1,2で決定される。また、フ
リップフロップFF13,FF14のデータ更新は、2
相のクロックCLK1,CLK2によってタイミング制
御される。この関係は、図4に示すタイムチャートのよ
うになる。
The selection of the multiplexers MUX11 and MUX12 is determined by the selection signals SEL1 and SEL2. The data update of the flip-flops FF13 and FF14 is 2
The timing is controlled by the phase clocks CLK1 and CLK2. This relationship is as shown in the time chart of FIG.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来のシーケンス演算
回路において、2相クロックを使ってデータを転送する
レジスタは、2段のフリップフロップの動作に時間差を
持たせることができるため、安定したデータ更新がで
き、レーシングの発生を防ぐことができる。
In a conventional sequence operation circuit, a register for transferring data by using a two-phase clock can have a time difference between the operations of the two-stage flip-flops, so that the data can be updated stably. And the occurrence of racing can be prevented.

【0009】しかし、フリップフロップFF14のデー
タ更新からフリップフロップFF13のデータ更新まで
の時間は、図4のタイムチャートから明らかなように、
クロックの1周期から2相クロックの時間差を差し引い
た時間になる。このため、演算回路としては、フリップ
フロップFF14のデータを演算し、フリップフロップ
FF13に記憶させるため、演算部1の演算時間を上記
の更新時間内に抑える必要があり、演算部1に処理時間
の制約が強くなるし、誤動作を起こす恐れがある。
However, the time from the data update of the flip-flop FF14 to the data update of the flip-flop FF13 is, as apparent from the time chart of FIG.
This is the time obtained by subtracting the time difference between the two-phase clocks from one cycle of the clock. For this reason, since the arithmetic circuit calculates the data of the flip-flop FF14 and stores the data in the flip-flop FF13, it is necessary to suppress the arithmetic time of the arithmetic unit 1 within the above update time. Restrictions become strong, and malfunction may occur.

【0010】また、従来回路では、各レジスタで2段の
フリップフロップを必要とするため、消費電流が増大す
る傾向にある。レジスタ群の消費電力は、シーケンス演
算回路全体の消費電力に占める割合が高く、シーケンス
演算回路全体への影響が大きくなる。
Further, in the conventional circuit, since each register requires two stages of flip-flops, current consumption tends to increase. The power consumption of the register group accounts for a large proportion of the power consumption of the entire sequence operation circuit, and the influence on the entire sequence operation circuit increases.

【0011】本発明の目的は、演算回路の演算時間の制
約を緩和しながらレジスタ群の消費電力の軽減を図るこ
とができるシーケンス演算回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a sequence operation circuit capable of reducing the power consumption of a register group while relaxing the restriction on the operation time of the operation circuit.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、レジスタ群のフリップフロップを1段構成
とし、2段目のフリップフロップを各レジスタに共用に
してクロックの立ち上がりと立ち下がりでそれぞれの出
力を確定するようにしたもので、以下の構成を特徴とす
る。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, a flip-flop of a register group is constituted by one stage, and a second stage flip-flop is shared by each register, so that the rising and falling edges of a clock are used. Each of the outputs is determined, and is characterized by the following configuration.

【0013】演算元データを演算してその結果を出力す
る演算部と、演算元データと演算結果を保持・記憶する
レジスタ群とを備え、マイクロプログラムにより前記レ
ジスタ群を演算元レジスタと演算結果格納先レジスタと
して選択するシーケンス演算回路において、前記レジス
タ群の各レジスタは、当該レジスタが演算結果格納先と
して選択されたときに前記演算部からの出力を選択し、
選択されないときに自身の出力を選択する第1のマルチ
プレクサと、このマルチプレクサを通した出力をクロッ
クの立ち上がりで確定する第1のフリップフロップとを
設け、前記各レジスタのうち演算元にされたレジスタの
出力を選択する第2のマルチプレクサと、前記クロック
の立ち下がりで前記第2のマルチプレクサの出力を確定
する第2のフリップフロップと、前記第2のマルチプレ
クサの出力と前記第2のフリップフロップの出力とをク
ロックの「ローレベル」と「ハイレベル」に応じて選択
して前記演算部に取り込む第3のマルチプレクサとを備
えたことを特徴とする。
An operation unit for operating the operation source data and outputting the operation result; and a register group for holding and storing the operation source data and the operation result. In a sequence operation circuit to select as a destination register, each register of the register group selects an output from the operation unit when the register is selected as an operation result storage destination,
A first multiplexer that selects its own output when not selected, and a first flip-flop that determines the output through the multiplexer at the rising edge of the clock, and A second multiplexer that selects an output, a second flip-flop that determines the output of the second multiplexer at the falling edge of the clock, an output of the second multiplexer, and an output of the second flip-flop. And a third multiplexer for selecting the signal according to the “low level” and “high level” of the clock and taking in the arithmetic unit.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態を示す
シーケンス演算回路の構成図である。レジスタ群2A
は、それぞれ1つのフリップフロップFF21とマルチ
プレクサMUX25を設け、2段目のフリップフロップ
としてマルチプレクサMUX22の後段にレジスタ共用
のフリップフロップFF23を設け、レジスタ群のフリ
ップフロップの数を半分にする。フリップフロップFF
23と演算部1の間には、レジスタ選択用のマルチプレ
クサMUX24を設ける。
FIG. 1 is a configuration diagram of a sequence operation circuit showing an embodiment of the present invention. Register group 2A
Is provided with a single flip-flop FF21 and a multiplexer MUX25, respectively, and as a second-stage flip-flop, a flip-flop FF23 shared with a register is provided downstream of the multiplexer MUX22, thereby halving the number of flip-flops in the register group. Flip-flop FF
A multiplexer MUX 24 for register selection is provided between the arithmetic unit 23 and the arithmetic unit 1.

【0015】フリップフロップFF21はクロックCL
Kの立ち上がりで出力を確定し、フリップフロップFF
23はクロックCLKの立ち下がりで出力を確定する。
The flip-flop FF21 has a clock CL
The output is determined at the rise of K, and the flip-flop FF
23 determines the output at the falling edge of the clock CLK.

【0016】本実施形態によるシーケンス演算回路のタ
イムチャートを図2に示す。クロックCLKの立ち上が
りでFF21の出力が確定し、マルチプレクサMUX2
2は演算元として選択されたレジスタの出力をフリップ
フロップFF23に入力する。フリップフロップFF2
3は、クロックの立ち下がりで出力を確定するため、両
フリップフロップFF21,FF23間の動作はクロッ
クCLKの半周期分の時間差を確保でき、従来と同様に
レーシングを防ぐことができる。
FIG. 2 shows a time chart of the sequence operation circuit according to the present embodiment. At the rise of the clock CLK, the output of the FF 21 is determined, and the multiplexer MUX2
2 inputs the output of the register selected as the operation source to the flip-flop FF23. Flip-flop FF2
In No. 3, since the output is determined at the falling edge of the clock, the operation between the two flip-flops FF21 and FF23 can secure a time difference of a half cycle of the clock CLK, and can prevent racing as in the related art.

【0017】マルチプレクサMUX24は、フリップフ
ロップFF21とFF23の出力を選択し、演算部1に
与える。この選択には選択信号SEL1によって、クロ
ックCLKが「ローレベル」のときにはフリップフロッ
プFF23の出力を演算部1に入力し、「ハイレベル」
のときにはフリップフロップFF21の出力を演算部1
に入力することにより、マルチプレクサMUX24の出
力は常にクロックCLKの立ち上がりに同期して変化す
る。
The multiplexer MUX 24 selects the outputs of the flip-flops FF21 and FF23 and supplies the outputs to the operation unit 1. In this selection, the output of the flip-flop FF23 is input to the arithmetic unit 1 when the clock CLK is at the "low level" by the selection signal SEL1, and the "high level"
In the case of, the output of the flip-flop FF21 is
, The output of the multiplexer MUX24 always changes in synchronization with the rise of the clock CLK.

【0018】演算結果格納先として選択されたレジスタ
は、マルチプレクサMUX25で演算部の出力を選択し
てフリップフロップFF21に取り込む。その他の選択
されないレジスタは、自身のフリップフロップFF21
の出力を取り込む。これにより、クロックCLKの立ち
上がりから次の立ち上がりまでの一周期分を演算回路の
遅延時間に費やすことができる。
The register selected as the operation result storage destination selects the output of the operation unit by the multiplexer MUX25 and takes it into the flip-flop FF21. Other unselected registers are their own flip-flops FF21
Capture the output of Thus, one cycle from the rising edge of the clock CLK to the next rising edge can be used for the delay time of the arithmetic circuit.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、レジス
タ群のフリップフロップを1段構成とし、2段目のフリ
ップフロップを各レジスタに共用にしてクロックの立ち
上がりと立ち下がりでそれぞれの出力を確定するように
したため、以下の効果がある。
As described above, according to the present invention, the flip-flops of the register group have a single-stage configuration, and the flip-flops of the second stage are shared by the registers so that the respective outputs are output at the rising and falling edges of the clock. The following effects are obtained because the determination is made.

【0020】(1)演算回路の時間的余裕は、従来では
2相クロックの時間差を除いたものに制約されるのに対
して、クロックの一周期分を確保できる。
(1) The time margin of the arithmetic circuit is conventionally limited to a value obtained by excluding the time difference between two-phase clocks, but one cycle of the clock can be secured.

【0021】(2)レジスタ群のフリップフロップを1
段構成とすることができ、レジスタ群のフリップフロッ
プの半減により低消費電力化を図ることができる。
(2) Set the flip-flop of the register group to 1
A stage configuration can be employed, and power consumption can be reduced by halving the number of flip-flops in the register group.

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

【図1】本発明の実施形態を示すシーケンス演算回路の
構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a sequence operation circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施形態におけるタイムチャート。FIG. 2 is a time chart in the embodiment.

【図3】従来のシーケンス演算回路の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional sequence operation circuit.

【図4】従来のタイムチャート。FIG. 4 is a conventional time chart.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…演算部 2…レジスタ群 21〜24…レジスタ FF21、FF23…フリップフロップ MUX25、MUX22、MUX24…マルチプレクサ1 ... arithmetic unit 2 ... register group 21 to 24 ... register FF 21, FF 23 ... flip-flop MUX25, MUX22, MUX24 ... multiplexer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 演算元データを演算してその結果を出力
する演算部と、演算元データと演算結果を保持・記憶す
るレジスタ群とを備え、マイクロプログラムにより前記
レジスタ群を演算元レジスタと演算結果格納先レジスタ
として選択するシーケンス演算回路において、 前記レジスタ群の各レジスタは、当該レジスタが演算結
果格納先として選択されたときに前記演算部からの出力
を選択し、選択されないときに自身の出力を選択する第
1のマルチプレクサと、このマルチプレクサを通した出
力をクロックの立ち上がりで確定する第1のフリップフ
ロップとを設け、 前記各レジスタのうち演算元にされたレジスタの出力を
選択する第2のマルチプレクサと、 前記クロックの立ち下がりで前記第2のマルチプレクサ
の出力を確定する第2のフリップフロップと、 前記第2のマルチプレクサの出力と前記第2のフリップ
フロップの出力とをクロックの「ローレベル」と「ハイ
レベル」に応じて選択して前記演算部に取り込む第3の
マルチプレクサとを備えたことを特徴とするシーケンス
演算回路。
1. An operation unit for calculating operation source data and outputting the result, and a register group for holding and storing the operation source data and the operation result, wherein the register group is operated by a microprogram with the operation source register. In a sequence operation circuit for selecting as a result storage destination register, each register of the register group selects an output from the operation unit when the register is selected as an operation result storage destination, and outputs its own output when not selected. And a first flip-flop that determines the output through the multiplexer at the rising edge of the clock, and a second flip-flop that selects the output of the register that is the operation source among the registers. A multiplexer for determining an output of the second multiplexer at a falling edge of the clock; A flip-flop, and a third multiplexer that selects an output of the second multiplexer and an output of the second flip-flop in accordance with a “low level” and a “high level” of a clock and takes in the arithmetic unit. A sequence operation circuit.
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