JPS60236189A - 多ポ−トレジスタセル - Google Patents

多ポ−トレジスタセル

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JPS60236189A
JPS60236189A JP59092146A JP9214684A JPS60236189A JP S60236189 A JPS60236189 A JP S60236189A JP 59092146 A JP59092146 A JP 59092146A JP 9214684 A JP9214684 A JP 9214684A JP S60236189 A JPS60236189 A JP S60236189A
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JP
Japan
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lines
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Pending
Application number
JP59092146A
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English (en)
Inventor
Tadahide Takada
高田 正日出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP59092146A priority Critical patent/JPS60236189A/ja
Publication of JPS60236189A publication Critical patent/JPS60236189A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Executing Machine-Instructions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路で用いられるレジスタセル、4
Iにマイクロプロセッサ−や集積化メモリで用いられる
多ボートレジスタセルに関する。
〔従来技術とその問題点〕
−Ill、マイクロプロセッサー内で論理演算を行なわ
せるために1よ、別々のレジスタセルに蓄えられた2ケ
のオペランドを読み出し、それらを論理演算ユニットに
入力し、加減算を行なった後で、再び、レジスタセルに
書き込む方式が用いられている。これらの目的に用いる
レジスタセルは、少なくとも2ケの出力端子と1ケの入
力端−rを有する。これらのレジスタセルの従来例は、
富沢、徳田、榎本により、情報処理学会誌昭和58年9
月り゛1070ページから1O78ページに、rVLs
I設針の新手法jと題して発表された解説の中において
、第1図のような2ボートレジスタセルが示されている
。図中、■、[8はインバータ、川はインバータ■1の
出力端子、N2はインバータI2の入力端子、Qll、
012はレジスタセルの読み出し用トランジスタ、Q2
1. Q22は書き込み用トランジスタ、Bl、 B2
は読み出し壷書き込み兼用線、WI 1. WI2 i
まレジスタセルの読み出しワード線、wgl、wggは
書き込みワード線、Q31けリフレッシュ用トランジス
タ、R1はリフレッシュクロック線を、それぞれ示す。
このレジスタセルの動作は次のとうりである。すなわら
、レジスタセルを読み出す場合にけ、読み出しワード線
W11. Wl2のいずれか(複数本本可能)が選択さ
れ、そのワード線に結合された読み出し用トランジスタ
を導通状態にして、端子Nlの記憶情報が選択された読
み出しワード線に対応した読み出17・書き込み兼用線
KMみ出される。レジスタセ/I/に情報を書き込む場
合Kti、書き込みワード線が選択され、書き込み用ト
ランジスタQ21 、 Q22のいずれか一方を導通状
態にして、読み出し・書き込み兼用線から端子N2に情
報が書き込まれる。
このw41!込み電圧、リフレッシュクロック1jlR
1は、リフレッシ−用トランジスタQ81を非導通とす
るレベルに保持され、端子歯の電圧が2段のインバータ
!2.目を通って、端子Mに記憶される。
しかしながら、このようなレジスタセルでは、読み出し
線と書き込み線とが共通に使われるために、レジスタか
らの読み出しと書き込みを異なる時間帯で行なわなけれ
ば々らず、論理演算の高速化に対する大きな障壁となっ
ていた。つまり、第2図に示したようK、多数の論理演
算をレジスタの読み出し、論理演算、レジスタへの再き
込みの3つの処理としてバイフ゛ライン化した場合、各
論理演算は一つの時間帯の幅で処理される。しか17、
このためには、別々のレジスタセルが同時罠、読み出し
及び書き込みを行なえる構成罠なっている必要があり、
読み出し線と書き込み線とを別々に分けることが必要と
なる。
〔発明の目的〕
本発明は、このような従来の欠点を除去して、レジスタ
セル同志が同時に、読み出し及び瘍き込みを行なうこと
を1丁能とする多ポートレジスタセルを提供することに
ある。
〔発明の構成〕
本発明は互いK、一方のインバータの出力端子を他方の
インバータの入力端子に結合する第1 )及び第2のイ
ンバータから成るフリツデフ(Jツブと、該フリップフ
ロップの一対の入出力端子と−対の書き込み線とを、そ
れぞれ結合する一対の書き込み用トランジスタと、前記
フリップフロップの一方の入出力端子と正論理用の複数
の読み出し線とを、それぞれ結合する複数の読み出し用
トランジスタと、前記フリップフロップの他方の入出力
端子と負論理用の複数の読み出し線とを、それぞれ結合
する複数の読み出し用トランジスタと、から構成された
ことを特徴とする多ボートレジスタセルである。
〔本発明の原理と作用〕
本発明によればレジスタセルへの書き込みは、一対の書
き込み線に+I補信号を入力して行なう一方、レジスタ
セμからの読み出しは書き込み線とは異なる複数の読み
出し線に、正論理情報あるいけ負論理情報として読み出
すことにより、レジスタセル同志が、同時に%読み出し
及び書き込みを行なうことが可能となる。
〔実施例〕
第8図は本発明の典型的な実施例を示す回路図である。
図中、II、 ■2はフリップフロップを構成する第1
及び第2のインバータ、N+はフリップフロップの正論
理用人出力端子、N2はフリップ70ツブの負論理用入
出力端子、Qll、 Q12.Ql!’ldレジスタセ
ルの読み出し用トランジスタ、Q21. Q22は書き
込み用トランジスタ、811.BIBはIF論理月1の
読み出し線、B]2Vi負論理用の読み出し線、B21
゜82Bは相補信号の書き込み線対、Wl]、Wl2.
Wl3はレジスタセルの読み出しワード線、W21. 
W2Bは書き込みワード線対を、それぞれ示す。図中V
こ7Jクシた破線は、読み出し用トランジスタと読み出
し線の数が更に、増加した場合にも同様に、)ランジス
タと読み出し線が増えることを意味する。
実施例において、レジスタセルを読み出す場合には、読
み出しワード線Wl 1. Wl 2. WI II・
・・・・・・・のいずれか(複数本も可能)が選択され
、そのワード線に結合された読み出し用トランジスタを
導通状態にして、端子Nl又はN2の記憶情報が、選択
され九読み出しワード線に対応した読み出し線に読み出
される。ここで、端子間にIE論理の情報、例えば“1
“情報が記憶されているとすると、端子N2には負論理
の情報″0″が蓄えられているので、読み出し線Bll
、BI3には゛正論理情報“1″が読み出され、読み出
し線Fl12には負論理情報″0“が読み出される。レ
ジスタセルに情報を書き込む場合には、書き込みワード
線対W21.W22が選択され、書き込み用トランジス
タ対Q21.Q22を導通状態にして、書き込み線対B
21.B22から端子N1.N2に相補信号が書き込土
れる。前述したように、端子N1に正論理情報、端子N
2に負論理情報を記憶させるためには、書き込み線B2
1に正論理情報、B22に負論理情報を入力しなければ
なら外い。
本発明のレジスタセルは、セルへの書き込みを相補信号
を用いて行なうのに対して、セルからの読み出しは1本
ずつの読み出し線を用いて行なう。
本レジスタセルが正常な動作をするためには、インバー
タI]、I2及びトランジスタQl 1. Ql2. 
QHI・・・・・・Q21.QB2の?「流躯動能力を
、読み出し時K、読み出し用トランジスタQl l、 
Ql2. Ql3・・・・・・・・がすべて導通状態と
なったとしても、端子N1. N2の電圧レベルが反転
しないよう罠、書き込み時には、書き込み用トランジス
タ対Q21.Q22が導通した時、端子N1.N2の電
圧レベルが反転するように設定しなシ」ればならない。
第4南は本発明をC−MOS に適用したψ施の例を示
す回路図である。便宜」二、2ポートのレジスタセ/I
/について説明する。図中、Ql、Q2)まsHのイン
バータを構成するl)−MOSFET及びn−1i40
SFETQ3. Q4 #″i第2cDイ:yy<−p
を構成するp −MOSFET及びn −MOSFET
 、 N+は第1と第2のインバータで作られるフリッ
プ70ノデの正論理用入出力端子、N2は前記7リツグ
7crツデの負論理用入出力端子、Qll、Ql2はレ
ジスタセルの読み出し用n−MO5FET、Q21. 
QB2は書き込み用n−MO5FET対、B11. B
12は読み出し線対、B21. B22は相補信号の書
き込み線対、Wll、%%’12はレジスタセルの読み
出しワード線、W21W22は書き込みワード線対を、
それぞれ示す。
本実施例の動作の一例を次に示す。読み出j−前におい
て、読み出し線B11.B12の電圧を高レベルにプリ
チャージしておく。読み出し時に、読み出しワード線W
il、W12の一方、もしくは、両方のワード線を高レ
ベルに上げ、読み出し用n −MOSFETを導通させ
ると、選択された読み出し線B11又けB12の電圧は
、それぞれ、端子Nl又はN2の電圧に対応して変化し
、読み出し動作が行なわれる。
端子Nlの記憶電圧が正論理で、端子N2の電圧が負論
理の場合には、読み出し線Bll K正論理情報が、読
み出し線812 K負論理情報がそれぞれ読み出される
。読み出し時K、記憶情報の破壊を防ぐために、n−M
O5FETQ2 、 Q4のチャネル幅をn−MO3F
ETQll、Ql2のチャネル幅以上圧することが望ま
しい。
書き込み時には、書き込みワード線対W21122の電
圧を高しベ)VVc上げ、書き込み用n−MO5FET
対Q21. QB2を導通させて、書き込み線対B21
.B22上の相補信号を端子NlとN2に書き込む。書
き込む時に1端子Nl、N2の電圧を正しく反転させる
ためKtj、n−MO5FETQ21.QB2の電流駆
動能力をp−M)SFETQl、QBの電流駆動能力の
2倍以上にすることが望ましい。本レジスタセルの書き
込みは相補信号を入力するので、高速になると同時に、
動作マージンを大きくとることができる。本レジスタセ
ルの読み出し及び書き込み勧f!tよ、同じ時間’!l
) lf−別々にイ1なってもよいL、同時にN/1)
−Cも、1゜い。
〔発明の効果1 本発明のレジスタセル/#11、マイクロブlj セ、
y 4j−に用いて、第2図に示したように、レジスタ
の読み出し、論理で−〜、レジスタへの書き込みの一連
の処理をパイプライン化したIJISf’+ w−、f
−の利、白は最大に発揮される。っ′まり、mlみ出し
線hl込み線が別々になっているため、レジスタセル同
志が同時に、読み出1.及び書き込みを行なえ、第1の
時間帯でレジスタの読み出し、第2の時間帯で論理演算
、第8の時間帯で別のレジスタへの書き込みを行なうこ
とによって、多数の論理PAn、を一つの時間帯の幅で
処理することができる。パイプライン化をしない場合に
比べて、3倍高速に演算処理することができるため、マ
イクロプロセッサ−の高速化に非常に有利である。
又、前述したように、相補18号によってレジスタセル
への書き込みを高速に行なうことができるので、時間帯
の幅自体も短くすることができることも利点の一つであ
る。
なお、本発明のレジスタセルは、読み出し用のトランジ
スタ及び読み出し線をそれぞれ8ヶ以上、プリップ70
ツブの出力端子に結合することによって、8ボ一ト以上
の多ボートレジスタセルとしても使用できるが、偶数ケ
の読み出し線を有するレジスタセルとして用いることが
望ましい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の2ボートレジスタセルの回路図、第2図
は論理演算のパイプライン処理の説明図、第8図は本発
明の典型的な実施例を示す回路図、第4図は本発明をC
−MOS に適用した2ボートレジスタセルとしての実
施例を示す回路図である。 図において、■はインバータ、Qはトランジスタ、Nけ
端子、Wはワード線、Bは読み出し又はviき込み線、
Rはリフレッシュクロック線、VDDは電源線、GND
 Fi接地線を、それぞれ示す。 特許出願人 日本!気株式会社 第1図 81ノ 論理)寅算プロ9′ラム 時間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)互いK、一方のインバータの出力端子を他方のイ
    ンバータの入力端子に結合する第1及び第2のインバー
    タから成るフリップフロップと、該7リツデフロツデの
    一対の入出力端子と一対の書き込み線とをそれぞれ結合
    する一対の書き込み用トランジスタと、前記フリップフ
    ロップの一方の入出力端子と正論理用の複数の読み出し
    線とをそれぞれ結合する複数の読み出し用トランジスタ
    と、前記7リツデフロツデの他方の入出力端子と負論理
    用の複数の読み出し線とをそれぞれ結合する複数の読み
    出し用トランジスタとから構成したことを特徴とする多
    ボートレジスタセル。
JP59092146A 1984-05-09 1984-05-09 多ポ−トレジスタセル Pending JPS60236189A (ja)

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JP59092146A JPS60236189A (ja) 1984-05-09 1984-05-09 多ポ−トレジスタセル

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Cited By (4)

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