JPS60236197A - Barrel shifter - Google Patents

Barrel shifter

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JPS60236197A
JPS60236197A JP59092448A JP9244884A JPS60236197A JP S60236197 A JPS60236197 A JP S60236197A JP 59092448 A JP59092448 A JP 59092448A JP 9244884 A JP9244884 A JP 9244884A JP S60236197 A JPS60236197 A JP S60236197A
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bit
selector
level
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JP59092448A
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Yuichi Miyazawa
宮沢 祐一
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Toshiba Corp
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/28Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements

Abstract

PURPOSE:To speed up a propagation speed between data input and output by inserting invertors to an intermediate stage of each stage of a unit shifter, etc. CONSTITUTION:Invertors 31 and 32 are inserted between shifters 2 and 3 at intermediate stages of unit shifters 1-4 and an output stage of a final stage shifter 4. Even if a bit ''1'' of input data is inverted into ''0'', and vice versa, and a propagation speed of a transfer gate of a selector is different due to bits ''0'' and ''1'', a maximum propagation period from an input to an output can be shortened by the inverter 31, and a propagation speed between data input and output can be speed up.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、数値演算プロセッサなどに用いられるバレル
シフタに係シ、特に片チャネル型のMOS (絶縁f−
}型)トランスファダートをセレクタとして使用するバ
レルシフタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a barrel shifter used in a numerical arithmetic processor, etc., and particularly relates to a single channel type MOS (insulated f-
} type) relates to a barrel shifter that uses a transfer dart as a selector.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

一般ニ、バレルシフタは、データ入力ニ対して必要に応
じて所望桁だけ一度にビットシフトを行なうために用い
られるものであり、その従来例としてたとえば最大15
ビツ}1でシフト可能なバレルシフタを第1図に示して
いる。即ち、1は所定ビット数のデータ入力が並列に導
かれる8ビツトシフタ、2は上記8ピツトシフタ1の並
列出力が導かれる4ビツトシツク、3は上記4ビツトシ
フタ2の並列出力が導かれる2ビツトシツク、4は上記
2ビツトシフタ3の並列出力が導かれる1ビツトシフタ
である。
In general, a barrel shifter is used to shift bits of data input by a desired number of digits at a time as needed.
A barrel shifter that can be shifted with bit 1 is shown in FIG. That is, 1 is an 8-bit shifter to which data input of a predetermined number of bits is guided in parallel, 2 is a 4-bit shifter to which the parallel output of the 8-bit shifter 1 is guided, 3 is a 2-bit shifter to which the parallel output of the 4-bit shifter 2 is guided, and 4 is a 2-bit shifter to which the parallel output of the 4-bit shifter 2 is guided. This is a 1-bit shifter to which the parallel outputs of the 2-bit shifter 3 are guided.

上記各シフタ1〜4の回路構成は、それぞれシフト制御
入力に応じて制御されるセレクタ群によシそれぞれの入
力ビットに対して所定桁(8桁、4桁、2桁、1桁)の
ビットシフトを行なって、あるいは行なわないで出力す
るように結線されている。
The circuit configuration of each of the shifters 1 to 4 is based on a selector group that is controlled according to the shift control input. It is wired to output with or without shifting.

いま、上記各シフタ1〜4におけるビットシフトの可否
を選択するためのセレクタとしてたとえばNチャネル型
MO8)ランスファゲートを用いる場合、それぞれのセ
レクタは第2図に示すように構成される。即ち、21は
入力ビットBが一端に導かれる非シフト側ダート、22
は上記入力ビットBIとは所定桁(n)の重みが異なる
入力ビットたとえばBi+n (本例ではnは8゜4.
2.1のいずれか)が一端に導かれるシフト側ダート、
φは上記シフト側ゲート22のダート電極に導かれるシ
フト信号、φは前記非シフト側ダート21のダート電極
に導かれる反転シフト信号であシ、上記f−ト21.2
2の各他端は共通接続されてセレクタ出力端となる。
If, for example, an N-channel type MO8) transfer gate is used as a selector for selecting whether or not to perform bit shifting in each of the shifters 1 to 4, each selector is constructed as shown in FIG. That is, 21 is the non-shift side dart to which input bit B is led to one end, 22
is an input bit having a different weight of a predetermined digit (n) from the input bit BI, for example, Bi+n (in this example, n is 8°4.
2.1) a shift-side dart guided at one end;
φ is a shift signal guided to the dart electrode of the shift side gate 22; φ is an inverted shift signal guided to the dart electrode of the non-shift side gate 21;
The other ends of 2 are connected in common and serve as selector output ends.

したがって、シフト制御信号入力のφが″″0″0″レ
ベルV)、φが@1”レベル(+5V)のときには、非
シフト側ゲート21が開き、シフト側ゲート22が閉じ
るので、入力ビットB1が選択されて出力端23に現わ
れる。上記とは逆に、φが”1”、φが0#のときには
、シフト側ダート22が開き、非シフト側ゲート21が
閉じるので、入力ピッ)Bl+。が選択されて出力端2
3に現われる。
Therefore, when the shift control signal input φ is at the "0" level (V) and φ is at the @1" level (+5V), the non-shift side gate 21 opens and the shift side gate 22 closes, so the input bit B1 is selected and appears at the output terminal 23.Contrary to the above, when φ is "1" and φ is 0#, the shift side dart 22 is opened and the non-shift side gate 21 is closed, so that the input signal Bl+. is selected and output end 2
Appears in 3.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

上述したような従来のバレルシフタにおいては、データ
入力の各ビット信号がそれぞれ同じ相(論理レベル)の
まま複数のシフト回路それぞれのセレクタを伝搬するよ
うに動作する。したがって、セレクタとしてNチャネル
型トランスファダートが用いられる場合には、その閾値
特性によってデータ入力のうちの+5vの11”ビット
の方が0■の10″ビツトよシも伝搬速度が遅くなる。
The conventional barrel shifter as described above operates so that each bit signal of the data input is propagated through the selectors of each of the plurality of shift circuits while maintaining the same phase (logical level). Therefore, when an N-channel transfer dart is used as a selector, the propagation speed of the 11" bit of +5V of the data input is slower than that of the 10" bit of 0V due to its threshold characteristic.

ここで、説明の簡単化のために各セレクタでの″1#レ
ベル伝搬時間をtlとすれば、4段のセレクタを通過す
るための最大伝搬時間は4t、になる。同様に、セレク
タとしてPチャネルトランスファゲートが用いられる場
合には、その閾値特性によってデータ入力のうちの“O
″ビツト方が1”ビットよシも伝搬時間が遅くなシ、説
明の簡単化のために各セレクタでの”0#レベル伝搬時
間をtoとすれば、4段のセレクタを通過するための最
大伝搬時間は4t、になる。
Here, to simplify the explanation, if the "1# level propagation time in each selector is tl, the maximum propagation time to pass through four stages of selectors is 4t.Similarly, as a selector P If a channel transfer gate is used, its threshold characteristics will reduce the
The propagation time for a ``bit'' is slower than that for a 1 bit.To simplify the explanation, if we let the ``0# level'' propagation time at each selector be to, then the maximum time required to pass through four selectors is The propagation time is 4t.

然るに、データ入力の”1″、”0”ビットが同じ時間
で出力することが要求される場合および入出方間伝搬速
度の高速化が要求される場合には、前記従来のバレルシ
フタをそのまま使用することはできないので、その対応
策が強く要望されている。
However, when it is required that data input "1" and "0" bits be output at the same time, or when a high speed propagation speed between input and output is required, the conventional barrel shifter is used as is. Since this is not possible, countermeasures are strongly requested.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、データ入
出方間伝搬速度の高速化が可能であり、必要に応じて入
力データの′″1″、“0#ビツトを同時に出力するこ
とが可能な高性能のバレルシ7りを提供するものである
The present invention was made in view of the above circumstances, and it is possible to increase the propagation speed between data input and output, and it is possible to simultaneously output the ``1'' and ``0# bits of input data as necessary. This provides a high-performance barrel system that is possible.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

即ち、本発明は、複数段の単位シックのそれぞれにNチ
ャネル型またはPチャネル型のいず−へ− れか一方のMOS )ランスファゲートをセレクタトシ
て使用した・マレルシフタにおいて、単位シフタ段間の
少なくとも1個所にインバータを挿入したことを特徴と
するものである。
That is, the present invention provides a Murrell shifter in which either an N-channel type or a P-channel type MOS transfer gate is used as a selector for each of a plurality of unit stages. It is characterized in that an inverter is inserted in at least one location.

したがって、入力データのIll#、IIQ”ビットは
途中段で“Q#、111#レベルの相で伝搬されること
になシ、入出力間の最大伝搬時間が短かくなる。
Therefore, the "Ill#, IIQ" bits of the input data are not propagated in the "Q#, 111#" level phase in the middle stage, and the maximum propagation time between input and output is shortened.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第3図に示すバレルシフタは、第1図を参照して前述し
た従来例のバレルシフタに比べて、単位シック1〜4の
各段間のうち中間の段間(本例では4ビット用単位ンフ
タ2と2ビット用単位シフタ3との間)に各ビット用の
インバータ31・・・がそれぞれ挿入されている点、お
よび終段の単位シフタ4の出力側にも各ビット用のイン
バータ32・・・が接続されている点が異カシ、その他
は同じであるので、第1図中と同一6− 符号を付してその説明を省略する。
The barrel shifter shown in FIG. 3 is different from the conventional barrel shifter described above with reference to FIG. and the 2-bit unit shifter 3), and an inverter 32 for each bit is also inserted on the output side of the final stage unit shifter 4. Since the connection points are different and the other parts are the same, the same reference numerals 6- as in FIG. 1 are given and the explanation thereof will be omitted.

なお、各シフタ1〜4のセレクタとしてNチャネルトラ
ンスファゲートが用いられて、その”1″レベル出力が
たとえば+3 V 、 ”O”レベル出力が0■である
場合(つま夛、セレクタ出力が+3v〜OVの間を変化
する場合)には、インバータ31・・・および32・・
・の入力閾値電圧を上記変化範囲のほぼ中央値(+1.
5V)に設定しておくものとする。上記とは逆に、セレ
クタとしてPチャネルトランスファゲートが用いられて
、その“1”レベル出力が+5V、”O’レベル出力が
たとえば+2Vである場合(つまり、セレクタ出力が+
5V〜+2vの間を変化する場合)には、インバータ3
1・・・および32・・・の入力閾値電圧を上記変化範
囲の#1ぼ中央値(+ 3.5 V )に設定しておく
ものとする。
If an N-channel transfer gate is used as a selector for each shifter 1 to 4, and its "1" level output is, for example, +3 V, and its "O" level output is 0 (in other words, the selector output is +3 V to OV), the inverters 31... and 32...
- Set the input threshold voltage to approximately the median value (+1.
5V). Contrary to the above, if a P-channel transfer gate is used as a selector, and its "1" level output is +5V and its "O' level output is, for example, +2V (that is, the selector output is +
When changing between 5V and +2V), inverter 3
It is assumed that the input threshold voltages of 1... and 32... are set to approximately the median value (+3.5 V) of #1 of the above change range.

上記構成のバレルシフタにおいては、入力データのうち
の1”ビットは、2段のセレクタ1゜2を“1″レベル
のま1通過したのちインバータ31で反転されて“0”
レベルになり、さらに残シの2段のセレクタ3.4を0
”レベルで通過したのちインバータ32で再反転されて
元の“1ルベルに戻って出力することになる。同様に、
入力データのうちの”O”ビットは、2段のセレクタ1
,2を″0#レベルのまま通過したのちインバータ31
で反転されて11#レベルになり、さらに残)の2段の
セレクタ3,4を″IHレベルで通過したのちインバー
タ32で再反転されて元の″0#レベルに戻って出力す
ることになる。
In the barrel shifter with the above configuration, the 1" bit of the input data passes through the two stages of selectors 1 and 2 at the "1" level, and then is inverted by the inverter 31 and becomes "0".
level, and then set the remaining 2-stage selector 3.4 to 0.
After passing through the level, it is inverted again by the inverter 32 and output back to the original level of 1 level. Similarly,
The “O” bit of the input data is sent to the 2-stage selector 1.
, 2 at the "0# level", the inverter 31
It is inverted at the inverter 32 and becomes the 11# level, and then passes through the remaining two-stage selectors 3 and 4 at the ``IH level'', and is then inverted again by the inverter 32, returning to the original ``0# level and outputting it. .

したがって、入力データのうちの゛1#ビット。Therefore, the ``1#'' bit of the input data.

0”ビットは、それぞれ入出力間におけるM 11+レ
ベルでのダート伝搬段数が同じになると共に″0#レベ
ルでのダート伝搬段数が同じになるので、“1″ビツト
、′O”ビットが同じ時間で出力するようになる。
For the 0'' bit, the number of dart propagation stages at the M11+ level between the input and output is the same, and the number of dart propagation stages at the ``0#'' level is the same, so the ``1'' bit and the 'O'' bit are will now be output.

また、各ビットの入出方間伝搬時間は、“1”レベルで
の伝搬が行なわれるダートの伝搬時間t1の2段分と、
0”レベルでの伝搬が行なわれるダートの伝搬時間to
の2段分と、インバータの伝搬時間tとの和であるが、
t<2 tx +2 t。
In addition, the propagation time between the input and output of each bit is two stages of the dart propagation time t1 in which propagation at the "1" level is carried out, and
The propagation time to of the dart that propagates at the 0” level
The sum of two stages of and the inverter propagation time t is,
t<2 tx +2 t.

であるので、2tl+2t6と見做すことができる。Therefore, it can be regarded as 2tl+2t6.

この値は、セレクタにNチャネルゲートを用いた場合に
10#レベルのまま伝搬する時間4t、あるいはセレク
タにPチャネルダートを用いた場合に″1″レベルのi
t伝搬する時間4tlに比べれば大きくなるが、従来例
における最大伝搬時間よシも小さくなる。即ち、従来例
においてセレクタとしてNチャネルゲートを用いた最大
伝搬時間4t、に比べて上記実施例における伝搬時間は 4t1 (2tx +2to)=2 (tt to) 
(但し、tt>to)だけ小さい。また、上記実施例に
おける伝搬時間は従来例においてセレクタとしてPチャ
ネルゲートを用いた場合の最大伝搬時間4t、に比べて 4t+ −(2tt+2to)=2(to tt ) 
(但し、to>tx)だけl」\さい。
This value is 4t for propagation time at 10# level when using an N-channel gate as a selector, or 4t for propagation time at "1" level when using a P-channel dart as a selector.
This is longer than the propagation time 4tl, but it is also smaller than the maximum propagation time in the conventional example. That is, compared to the maximum propagation time of 4t in the conventional example using an N-channel gate as a selector, the propagation time in the above embodiment is 4t1 (2tx +2to)=2 (tt to)
(However, it is smaller by tt>to). Furthermore, the propagation time in the above embodiment is 4t+ - (2tt + 2to) = 2 (to tt ) compared to the maximum propagation time of 4t when a P-channel gate is used as a selector in the conventional example.
(However, only to > tx).

また、インバータ31・・・および32・・・の入力閾
値としてセレクタ出力レベル変化範囲のほぼ9− 中央値に設定しているので、セレクタ出力の′1”レベ
ル、“0″レベルに対する動作速度がほぼ等しくなって
いる。
In addition, since the input threshold of the inverters 31 and 32 is set to approximately the 9-center value of the selector output level change range, the operating speed for the '1' and '0' levels of the selector output is They are almost equal.

なお、上記実施例は、単位シック段間のうち中央の段間
にインバータを挿入したが、中央以外の段間にインバー
タを挿入した場合でも最大伝搬時間が短かく力る。また
、単位シフタ段数が多い場合には、1個の段間だけでな
く複数個の股間にインバータを挿入するようにしてもよ
い、。この場合、′1”レベルの相で伝搬する段数と″
″0#0#レベル伝搬する段数とが等しくなるようにイ
ン・々−タ挿入段間を決定しておけば、入力データの″
1″、″′02ビットの同時出力が可能になる。
In the above embodiment, an inverter is inserted between the central stages among the unit thick stages, but even if an inverter is inserted between stages other than the central stages, the maximum propagation time can be shortened. Furthermore, when the number of unit shifter stages is large, the inverter may be inserted not only between one stage but also between a plurality of stages. In this case, the number of stages propagating in the ``1'' level phase and ``
If the inter-insertion stages are determined so that the number of stages for ``0#0# level propagation is equal,''
Simultaneous output of 1'' and 02 bits becomes possible.

また、終段のインバータ32・・・は場合によっては省
略可能で6D、終段の単位シフタと終段のインバータと
の間に他の回路が挿入される場合もある。
Further, the final stage inverter 32 may be omitted depending on the case, and another circuit may be inserted between the final stage unit shifter and the final stage inverter.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述したように本発明のバレルシフタによれ10− ば、単位シフタ段間にインバータを挿入することによっ
てデータ入出方間伝搬速度を高速化でき、上記インバー
タの挿入段の選択によって入力f−夕の”1″、′0”
ビットを同時に出力することができ、従来例のレベルシ
フタに比べて性能を向上させることができる。
As described above, according to the barrel shifter of the present invention, by inserting an inverter between unit shifter stages, the data input/output propagation speed can be increased. 1″,’0″
Bits can be output simultaneously, and performance can be improved compared to conventional level shifters.

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

第1図は従来のバレルシフタの一例を示す構成説明図、
第2図はバレルシフタの各単位シフタで使用されるセレ
クタの一例を示す回路図、第3図は本発明に係るバレル
シフタの一実施例を示す構成説明図である。 1〜4・・・単位シフタ、21.22・・・Nチャネル
MO8)ランシフタ、31.32・・・インバータ。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦11− ?21 図 第2図 田◆nBi
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing an example of a conventional barrel shifter,
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a selector used in each unit shifter of the barrel shifter, and FIG. 3 is a configuration explanatory diagram showing one embodiment of the barrel shifter according to the present invention. 1 to 4...Unit shifter, 21.22...N channel MO8) run shifter, 31.32...Inverter. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue 11-? 21 Figure 2 田◆nBi

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数段の単位シフタのそれぞれにNチャネル型ま
たはPチャネル型のいずれか一方のMOSトランスファ
ダートをセレクタとして使用したバレルシフタにおいて
、少なくとも1個の単位シフタ段間にインバータが挿入
されてなることを特徴とするバレルシフタ。
(1) In a barrel shifter that uses either an N-channel type or P-channel type MOS transfer dart as a selector in each of multiple stages of unit shifters, an inverter is inserted between at least one unit shifter stage. Barrel shifter featuring.
(2) 前記インバータは、入力レベルが”1″レベル
の相で伝搬する単位シックの段数と0”レベルの相で伝
搬する単位シフタの段数とが同じになるように挿入され
てなることを特徴とする特許
(2) The inverter is characterized in that the number of stages of unit thicks that propagate in a phase with an input level of "1" is the same as the number of stages of unit shifters that propagate in a phase with an input level of 0". patent for
(3) 前記単位シフタの終段の出力側にさらにインバ
ータを具備することを特徴とする前記特許請求の範囲第
1項記載のバレルシフタ。
(3) The barrel shifter according to claim 1, further comprising an inverter on the output side of the final stage of the unit shifter.
JP59092448A 1984-05-09 1984-05-09 Barrel shifter Expired - Lifetime JPH0616263B2 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03216726A (en) * 1990-01-22 1991-09-24 Toshiba Corp Barrel shifter
US5465223A (en) * 1992-01-09 1995-11-07 Oki Electric Industry Co., Ltd. Barrel shifter

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US5465223A (en) * 1992-01-09 1995-11-07 Oki Electric Industry Co., Ltd. Barrel shifter

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