JPH11353175A - 情報処理装置 - Google Patents

情報処理装置

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JPH11353175A
JPH11353175A JP10176680A JP17668098A JPH11353175A JP H11353175 A JPH11353175 A JP H11353175A JP 10176680 A JP10176680 A JP 10176680A JP 17668098 A JP17668098 A JP 17668098A JP H11353175 A JPH11353175 A JP H11353175A
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JP
Japan
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cpu
signal
control circuit
clock
information processing
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JP10176680A
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Shinko Yamada
眞弘 山田
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CPUのクロック周波数によらず、様々なク
ロック周波数のCPUに使用可能な情報処理装置におけ
る制御回路を提供する。 【解決手段】 CPUに供給される基準クロック信号を
逓倍する逓倍手段12を制御回路2内に有し、逓倍手段
12により逓倍された逓倍クロック信号を使用して、制
御回路2内のCPUと外部装置との間の制御信号処理部
14〜16を動作させるので、制御回路を一定の周波数
で動作させることになり、CPUのクロック周波数が変
化しても制御回路2のクロックと位相を揃えることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、演算処理及び各種
制御を行うCPUを異なるクロック周波数で動作するC
PUに変更可能な情報処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、CPU等の半導体チップの動
作周波数(クロック周波数)は年々増加しており、今後
も増加していくものと思われる。一方、半導体チップ間
のインタフェース信号(外部アクセス)、すなわちPC
B上のバスライン等の信号の周波数を向上させることは
難しく、現状では注意深く設計しても、一般的に100
MHz程度が限界であると考えられる。この為、半導体
チップの動作周波数を、例えば、200MHz以上等に
増加させたとしても外部アクセスの周波数は100MH
z以下程度と遅くなるため、内部動作がストップしてし
まい、半導体チップ本来の最高動作周波数による性能を
発揮できず、PCB全体としての処理能力が大幅に低下
する場合がある。上記の外部アクセスの遅さによる処理
能力の低下の問題を軽減するため、最近の一部のCPU
では、CPUの半導体チップ内にキャッシュ・メモリを
備えて、外部アクセス量を減少させる手法が採られてい
るものがある。しかし、キャッシュ・メモリの様な外部
アクセス量を減少させる手法を用いても、半導体チップ
と外部アクセスラインとの内外速度差が増加すると、外
部アクセスに起因する処理速度低下の影響が大きくな
り、PCB全体の処理速度の低下が避けられなくなる。
即ち、PCB全体の処理速度を上げる(性能向上)に
は、外部アクセス・スピードを向上させることが最も大
きな要因である。ところが、外部アクセス・スピードを
向上させるためにPCB上の信号を高速化することは高
度な技術を要し、このPCB上の信号の高速化はコスト
アップに繋がる。商品の販売価格や設計コスト等の制約
によりPCB全体のシステム・コストには限度が有り、
このシステム・コストにより、PCB上の各半導体チッ
プ内の信号と外部アクセスの信号の動作周波数の上限値
を異ならせて構成せざるを得ないことが多く、その場合
はシステムの各部の半導体チップの動作周波数に対応し
て外部アクセス周波数が変わるように、制御回路を設計
する必要が出てくる。上記のように半導体チップの外部
アクセス周波数に応じて個別にその半導体チップの制御
回路を設計するので、同様の機能を持った制御回路が複
数必要であるという問題があった。上記に関連する従来
技術として、特開平6−19574号公報に表した情報
処理装置が知られている。これは、CPUのクロック周
波数を変更可能な情報処理装置に関するもので、ユーザ
ーが情報処理装置のCPUをより高機能なCPUにアッ
プ・グレードする際、前記高機能のCPUに対応したク
ロック、及び、そのCPUに対応する制御信号を出力で
きる情報処理装置を提供することを目的とするもので、
CPUのクロック周波数の変更によりクロックのカウン
ト方法を切り換える、或いは、CPUのクロックとは別
の一定周波数のクロックをカウントしてCPUに対する
CPUサイクル終了信号(READY信号)の生成をC
PUのクロック周波数に依存しない様にするものであ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
技術においては、ユーザーが情報処理装置のCPUをよ
り高機能なCPUにアップ・グレードする際、前記高機
能のCPUに対応したクロック、及び、対応する制御信
号を出力する様にして、CPUのクロック周波数を変更
可能である。しかし、CPU等の速度(クロック周波
数)を変更すると、上記のように対応した制御回路の動
作周波数も変化してしまうという問題、又は、一部に非
同期信号を含む場合にこれを同期化させるための同期化
回路を設ける必要があるという問題が発生する。各半導
体チップに応じた制御回路の動作周波数が変化した場合
には、最高動作周波数を規定し、その最高動作周波数に
合わせて制御回路の設計(開発)を行う必要がある。し
かし、この場合には、最高動作周波数に合わせるので、
実使用上無駄なマージンを持った制御回路を開発するこ
ととなり、開発が困難になり、開発コストが上がるとい
う問題がある。また、一部に非同期信号を含む場合の対
策として同期化回路を設ける場合には、同期化による性
能の低下が発生する。この同期化による性能の低下と
は、非同期信号を同期化する場合のDフリップ・フロッ
プに規定されるセット・アップ・タイム、ホールド・タ
イムを満足できない場合に発生するメタステーブル(規
定時間内に出カレべルが確定しなくなる)の影響を避け
るため、Dフリップ・フロツプを2段通す等の処理を行
うことによるものである。この処理を行うことにより、
無駄な時間が発生し、性能低下が発生するという問題が
ある。本発明では、上述した如き従来の問題を解決する
ためになされたものであって、CPUのクロック周波数
によらず、様々なクロック周波数のCPUに使用可能な
情報処理装置における制御回路を提供することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項1に記載の本発明の情報処理装置は、演算処
理及び各種制御を行うCPUと、該CPUへクロック周
波数を供給するクロック発振器と、該CPUによる外部
装置とのアクセスを制御する制御回路とを有する情報処
理装置であって、 前記制御回路は、CPUに供給され
る基準クロック信号を逓倍する逓倍手段を有し、前記逓
倍手段により逓倍された逓倍クロック信号を使用して、
前記制御回路内の前記CPUと外部装置との間の制御信
号処理部を動作させることを特徴とし、CPUのクロッ
ク周波数が変化しても制御回路のクロックと位相を揃え
ることができる。請求項2の本発明は、請求項1に記載
の情報処理装置において、前記逓倍手段における逓倍
は、前記基準クロック信号を400MHzの整数倍の周
波数にすることを特徴とし、CPUのクロック周波数が
16.66MHz、25MHz、33.33MHz、4
4.44MHz、50MHz、66.66MHz、80
MHz、100MHz、133.33MHzと変化して
も制御回路の400MHzのクロック信号の整数分の1
に当たるので位相が揃い、400MHzという一定のク
ロック周波数に合わせて設計できる。請求項3の本発明
は、請求項1または2に記載の情報処理装置において、
前記制御回路は、前記逓倍手段の逓倍率を決定するシリ
アル・データを入力するシリアル・データ入力端子と、
前記シリアル・データを読み出すための信号を出力する
シリアル・クロック出力端子とを持つことを特徴とす
る。請求項4の本発明は、請求項3に記載の情報処理装
置において、前記制御回路は、前記シリアル・データの
前記逓倍手段への読み出しを開始すると共に前記逓倍ク
ロック信号が安定するまで少なくとも前記制御信号処理
部をリセットさせる外部からのリセット入力信号を入力
するリセット入力端子を有し、前記リセット入力信号に
より発生したリセット出力信号により、前記シリアル・
データの読み出し終了後且つ前記逓倍クロック信号が安
定するまで前記制御部をリセットすることを特徴とす
る。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施形態
に基づいて説明する。図1は、本発明の制御回路を有す
る情報処理装置の構成の一実施形態を示すブロック図で
ある。図1に示す様に、この情報処理装置は、演算等を
行う中央処理装置であるCPU1と、CPU1の指示を
受けて情報処理装置各部へ制御信号を出力する制御回路
2と、そのCPU1と制御回路2にクロック周波数信号
8を供給する発振器であるOSC7と、プログラム等を
格納する不揮発性のリードオンリーメモリであるROM
3と、CPU1で実行するプログラムやデータを一時的
に記憶するランダムアクセスメモリであるRAM4と、
CPU1と制御回路2を結ぶCPUバス5と、制御回路
2と情報処理装置内のROM3やRAM4等の各部を結
ぶローカルバス6とを有している。次に、上記情報装置
の動作について説明すると、例えば、CPU1は、発振
器7から100MHzのクロック信号を受け動作してお
り、外部アクセスが必要になった時点で、CPUバス5
を介して制御回路2に外部アクセス要求を発行する。制
御回路2は、CPU1同様に発振器7から100MHz
のクロック信号を受けており、CPU1からの外部アク
セス要求を受け、ローカルバス6を介してROM3、R
AN4とアクセスする。
【0006】図2は、図1における制御回路の内部を示
すブロック図である。図2に示すように、この制御回路
は、モード制御回路であるMODEC11と、PLLシ
ンセサイザであるPLL12と、分周器であるDIV1
3と、CPU1とのインターフェース回路であるCPU
IF14と、CPUIF14の信号を仲介するアービタ
ーであるARB15と、ローカルバスと信号の入出力制
御を行うIOC16とを有している。MODEC11に
おいては、SCLK(シリアル・クロック)信号によ
り、図1、図2に図示していないシリアルROMからS
D(シリアル・データ)を読み出し、このSDによりP
LL12の逓倍率を設定する。PLL12は、MODE
C11から送られてくる逓倍率情報MODEにより、C
CLK(CPUクロック)を逓倍した信号であるMCL
Kを生成する。CCLKとMCLKの位相はPLL12
により合わせられる。このMCLKは、CPUIF1
4、ARB15、IOC16、DIV13に供給され
る。DIV13は、MCLKを8 分周した信号LCLK
をIOC16の基準クロックとして供給する。CPUI
F14は、CCONTバスによりCPUとの間で制御情
報をやり取りし、CADバスによりアドレス/データ情
報をCPUとの間でやり取りし、CPUからの要求に従
い、ARB15との間でCREQバス、CGNTバスを
使用して制御信号(要求)或いはアドレス/データ信号
をやり取りしてインタフェース処理を行う。ARB15
は、CREQバスを介してCPUIF14からの要求を
受け、IOC16の状況を判断しながらアービトレーシ
ョンする。IOC16は、ARB15からLREQバス
を介して要求を受け、LACKLバスを介してIOC1
6の状況、データをARB15に返す。また、IOC1
6は、LCONTバスを介してROM、RAMに対する
アドレス、チップ・セレクト情報を出力し、LDバスを
介してROM、RAMとの間でデータのやり取りを行
う。
【0007】図3は、図2のモード制御回路の内部を示
すブロック図である。図3に示すように、このモード制
御回路は、4段のシフトレジスタ21〜24とカウンタ
25とを有している。図3において、シフトレジスタ2
1〜24は、外部からのリセット入力信号である/RE
SETIがネゲートされた後にシリアルデータ(SD)
を順々に読み出す。このシフトレジスタ21〜24の回
路構成は、シリアル/パラレル変換器として機能するよ
うになっており、パラレル化したデータをMODEデー
タとしてPLL12に供給する。PLL12内のプログ
ラマブルデバイダでは、このモードデータにより分周比
を決定する。カウンタ25は、/RESETIがネゲー
トされた後にカウント動作を開始し、一定時間後にDI
V13、CPUIF14(CPU1),ARB15、I
OC16へのリセット信号/RESETOをネゲートす
る。この/RESETOをネゲートするタイミングは、
PLL1が十分に安定した時間となるようにカウンタ2
5の値を設定する。また、カウンタ25は、SCLKを
生成し、SCLKでは、/RESETIがネゲートされ
た後にカウント動作を開始し、128カウントしたらS
CLKの状態を反転させる動作をSDの読み出しが必要
な個数に達するまで行う。
【0008】図4は、図2のPLLシンセサイザーの内
部を示すブロック図である。図4に示すように、このP
LLシンセサイザーは、入力クロックとフィードバック
信号の位相を比較するフェーズデテクタ(PD)31
と、高域信号を減衰させる低域通過フィルタ(LPF)
32と、400MHzのクロック信号を発生する電圧制
御オシレータ(VCO)33と、VCOで発生した周波
数の信号を外部からのMODEデータの入力により分周
比を変えて分周するプログラマブルデバイダ(DIV)
34とを有している。外部の発振器OSC7からの10
0MHzのクロック信号は、CCLKとしてこのPLL
シンセサイザー(PLL12)に入力され、モード制御
回路からのMODEデータにより決定される逓倍率にな
るように逓倍されて、MCLKとして出力される。PD
31に入力された100MHzのクロック信号(CCL
K)は、PLL回路によりフィードバック(FD)され
たクロック信号との位相比較が行われ、CCLKに比べ
て位相が送れていればUP信号を出力し、逆に進んでい
ればDOWN信号を出力する。このUP/DOWN信号
はLPF32に入力されてUP/DOWN信号の状態に
応じた安定した電圧をVCO33に供給する。VCO3
3では、入力した電圧に応じて発振周波数を変化させて
出力する。このVCO33の出力は、MCLKとしてP
LL12の外部に供給すると共にフィードバック用とし
て内部のDIV34にも供給される。DIV34は、M
ODEデータにより分周した信号をフィードバック(F
B)信号としてPD31に入力する。このPLLシンセ
サイザー12内のフィードバックループにより、PD3
1に入力されるCCLK信号とFB信号の周波数、位相
ともに同一になるような制御が行われ、周波数と位相が
一致したところでロックされる。従って、ロック状態に
おいては、入力されるCCLK信号とDIV34により
分周されたFB信号の周波数と位相が同一ということに
なり、例えば、CCLKが100MHz、DIV34の
分周が4とすると、MCLKは400MHzということ
になる。また、MCLKの4クロックに1回はCCLK
に位相が一致することになる。
【0009】図5は、図2の制御回路のシーケンスを示
すタイミングチャートである。CCLKは、図1のOS
C7で発生されるCPUクロック(CCLK)であり、
MCLKは、CCLKをPLL12により4逓倍した信
号(400MHz)であり、IFCLK、IFCLKM
は、CPU1と制御回路2の間のインターフェース(信
号のやり取り)のために定義されたトリガー信号であ
り、IFCLKは、CPUバスからの信号を受け取る時
のトリガーであり、CCLKの立ち上がりエッジの1M
CLK前で1MCLK分だけHiになる信号、言い換え
れば、MCLKの立ち上がりエッジで、IFCLKがH
iの時のみCPUからの信号を受け取る。一方、IFC
LKMは、CPUインタフェースに信号を出力するとき
のトリガー信号であり、CCLKの立ち上がりエッジの
2MCLK前で1MCLK分だけHiになる信号、言い
換えれば、IFCLKMがHiの時のみ信号を出力す
る。MCLKの立ち上がりにおいて、IFCLKのHi
がサンプリングできた場合、CCLKの立ち上がりエッ
ジのタイミングということになり、CCLKを直接に使
用しなくてもCCLKの立ち上がりエッジでCPUから
の信号をうけることができる。また、MCLKの立ち上
がりエッジにおいて、IFCLKMのHiがサンプリン
グできた場合、CCLKの立ち上がりエッジの1MCL
K前ということになり、このタイミングでCPUにデー
タを出力すると、CCLKを直接に使用することなく、
CCLKの立ち上がりエッジの1MCLK前にデータ出
力を開始することができる。
【0010】図5は、CPUからリード要求が発行され
た場合のシーケンスを示しており、まずCPUがCCO
NTバスに、外部アクセス要求がリード要求であること
を出力すると共に、CADバスにリード要求の対象アド
レスを出力する。CPUIF14は、この出力を受け
て、CREQバスを介してARB15にリード要求、及
び、リード・アドレス情報を送る。ARB15は、IO
C16の状況を判断して、リード要求が受け入れられる
時点で、CGNTバスを介してOKを送る。CPUIF
14は、これを受けCREQバスをノ−・オペレーショ
ン(NOP、要求なし)に変更する。IOC16は、R
OM3やRAM4と所定のアクセスを行い、アドレス情
報を基に、ROM3、もしくは、RAM4からデータを
読み出し、ARB15に渡す。ARB15は、CGNT
バスを介してリード・データをCPUIF14に送る。
CPUIF14は、これを受け、CADバスにリード・
データ、CCONTバスにリード・データがCADバス
に存在することを示す信号をドライブする。
【0011】図6は、リセット入カ(/RESETI)
のネゲートから、リセット出カ(/RESETO)のネ
ゲートまでのモード制御回路のシーケンスを示す。モー
ド制御回路(MODEC)11は、リセット入カのネゲ
ートを認識後、最初のシリアル・データをSDバスから
取り込むと共にSCLKをHiに変化させる。不図示の
シリアルROMは、SCLKのハイへの変化を認識し、
次のシリアル・データをSDバスに出力する。このシー
ケンスにより所定のビット数分のシリアル・データを受
けると、モード制御回路(MODEC)11は、PLL
12に対して逓倍率データ(MODE)を渡す。次に、
PLL12の動作が安定したところでリセット出力をネ
ゲートする。リセット出力はCPUIF14を介してC
PU1に供給されており、このリセット出力をネゲート
によりCPUの動作が開始される。
【0012】
【発明の効果】上記のように請求項1に記載の本発明の
情報処理装置は、CPUのバージョンアップ時のように
CPUのクロック周波数が変化しても、制御回路のクロ
ックとCPUのクロックの位相を揃えることが可能とな
る。請求項2の本発明の情報処理装置は、CPUのクロ
ック周波数が16.66MHz、25MHz、33.3
3MHz、44.44MHz、50MHz、66.66
MHz、80MHz、100MHz、133.33MH
zと変化しても位相が揃い、400MHzという一定の
クロック周波数に合わせて設計できる。請求項3の本発
明の情報処理装置は、シリアル・データ入力端子から入
力されたデータを基に逓倍率を決定するので、ピン数の
増加を抑えることができる。請求項4の本発明の情報処
理装置は、リセット入力がネゲートされた時点からシリ
アル・データを読み出し始め、シリアル・データ読み出
し後、リセット出力をネゲートして、そのリセット出力
をCPUに供給するので、PLL安定前のCPUからの
外部アクセスの発生により、要求を取り損なうことを回
避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御回路を有する情報処理装置の構成
の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】図1における制御回路の内部を示すブロック図
である。
【図3】図2のモード制御回路の内部を示すブロック図
である。
【図4】図2のPLLシンセサイザーの内部を示すブロ
ック図である。
【図5】図2の制御回路のシーケンスを示すタイミング
チャートである。
【図6】リセット入カのネゲートからリセット出カのネ
ゲートまでのモード制御回路のシーケンスを示す図であ
る。
【符号の説明】
1・・・CPU、2・・・制御回路、3・・・ROM、
4・・・RAM、5・・・CPUバス、6・・・ローカ
ルバス、7・・・OSC、8・・・クロック、11・・
・MODEC、12・・・PLL、13・・・DIV、
14・・・CPUIF、15・・・ARB、16・・・
IOC、21〜24・・・シフトレジスタ、25・・・
カウンタ、31・・・PD、32・・・LPF、33・
・・VCO、34・・・DIV

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 演算処理及び各種制御を行うCPUと、
    該CPUへクロック周波数を供給するクロック発振器
    と、該CPUによる外部装置とのアクセスを制御する制
    御回路とを有する情報処理装置であって、 前記制御回路は、CPUに供給される基準クロック信号
    を逓倍する逓倍手段を有し、前記逓倍手段により逓倍さ
    れた逓倍クロック信号を使用して、前記制御回路内の前
    記CPUと外部装置との間の制御信号処理部を動作させ
    ることを特徴とする情報処理装置。
  2. 【請求項2】 前記逓倍手段における逓倍は、前記基準
    クロック信号を400MHzの整数倍の周波数にするこ
    とを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。
  3. 【請求項3】 前記制御回路は、前記逓倍手段の逓倍率
    を決定するシリアル・データを入力するシリアル・デー
    タ入力端子と、前記シリアル・データを読み出すための
    信号を出力するシリアル・クロック出力端子とを持つこ
    とを特徴とする請求項1または2に記載の情報処理装
    置。
  4. 【請求項4】 前記制御回路は、前記シリアル・データ
    の前記逓倍手段への読み出しを開始すると共に前記逓倍
    クロック信号が安定するまで少なくとも前記制御信号処
    理部をリセットさせる外部からのリセット入力信号を入
    力するリセット入力端子を有し、前記リセット入力信号
    により発生したリセット出力信号により、前記シリアル
    ・データの読み出し終了後且つ前記逓倍クロック信号が
    安定するまで前記制御部をリセットすることを特徴とす
    る請求項3に記載の情報処理装置。
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