JPS604332A - デコ−ダ型論理演算回路 - Google Patents

デコ−ダ型論理演算回路

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JPS604332A
JPS604332A JP58110926A JP11092683A JPS604332A JP S604332 A JPS604332 A JP S604332A JP 58110926 A JP58110926 A JP 58110926A JP 11092683 A JP11092683 A JP 11092683A JP S604332 A JPS604332 A JP S604332A
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input
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花輪 誠
Tadahiko Nishimukai
西向井 忠彦
Yoshiki Noguchi
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は真理ftb表で表わされた論理を1つのゲート
にて生成するのに好適なデコーダ型論理演算回路に関す
る。
〔発明の背景〕
従来、論理回路を構成する場合、NAND+NORゲー
トを基本にして、これらを組合せて設計していた。例え
ば、3人力排他的論理和回路を構成する場合、1)2人
力排他的論理和回路を2段用い、まず2つの入力につい
て演算を行い次にその結果と残シの入力につい゛て演算
を行い結果を得る方法と、2)結果が1になる入力のφ
件をそれぞれ静のゲートで生成してこれらの論理和をと
る方法があった。しかし、1)の方法では演算速度の遅
い排他的論理和回路を2段直列にしているので演算速度
が遅いという欠点があった。また、2)の方法では3人
力のANDゲートを4個と4人力の8Rゲ一ト1個で構
成するので、トランジスタ数が多く、LSI上にレイア
ウトする際面積が大きくなるという欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、例えば3人力排他的論理和回路のよう
に、複雑な論理信号を単一ゲートにて生成できる論理ゲ
ートの構成法を提供することにある。
〔発明の概要〕
LSIの構成要素でbるMOSFETは、開閉スイッチ
として動作する。これを直列に接続するとAND条件で
ON状態となシ、また並列に接続するとOR条件でON
状態となる。そこで入力信号の正負両極性を用いること
によシ、する入力条件でON状態となる、直列に接続さ
れたスイッチ列を構成することができる。このスイッチ
列の一端をHtghレベル又はLOWレベルに接続する
ことによって所定の出力信号を得ることができる。
そこで、このようなスイッチ列を入力条件の全てについ
て用意し、これらを並列に接続することによシ任意の論
理回路を構成できる。
ここで、0MO8(相補形MO81回路では、出力信号
をLOWレベル(ソース電圧、OV)からHigh レ
ベル(ドレイン電圧、 +5V)まで完全に振幅しなけ
ればならない。そこで、出力信号をlighレベルに決
定するスイッチ列をPチャネルMO8FETで構成し、
出力をLOWレベルに決定するスイッチ列をNチャネル
MO8PETで構成して、出力信号のレベルを確保して
いる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図から第3図を用いて説
明する。
第1図は3人力排他的論理和を生成する回路である・3
ゼの入力X・Y・Zに対して・反転器101.102.
103によりその反転信号を生成する信号線191,1
92,193には入力信号の正極性が信号線194,1
95,196には入力信号の負極性が流れる。スイッチ
111゜112〜143はPチャネルMO8FETで入
力信号がLOWレベルのときON状態になる。また、ス
イッチ151,152〜183はNチャネルMO8FE
Tで入力信号が、)(ighレベルのときON状態にな
る。
まず3人力の排他的論理和は次の表のようになる。
スイッチ列111,112,113は入力信号がx−y
−zつまり(X、 Y、 Zl = (1,0,01の
ときON状態となシ線197上の出力Sは)(ighレ
ベル線198に接続され、Htg’hレベルとなる。
同様に、スイッチ列121,122,123はX・Y−
Zのとき、131,132,133はX・Y−Zのとき
、141,142.143はX−Y・Zのとき、それぞ
れON状態となり出力5197を)(ighレベルにす
る。
一方、スイッチ列151,1.52,153は入力信号
がX−Y−Zっまり(X、Y、Z+=(0゜1.1)の
ときON状態となり出力SはLOWレベル線199に接
続され、LOWレベルとなる。同様に、スイッチ列16
1,162,163はX−Y・Zのとき、171,17
2,173はX−Y・ZOとき、181,182,18
3はx−y−zのとき、それぞれON状態となり出力5
197をLOWレベルにする。
以上のように真理値表の”1nとなる4つの条件をそれ
ぞれ4本のPチャネルMO8FETのスイッチ列で表わ
し、”o″となる4つの条件をそれぞれ4本のNチャネ
ルMO8FETのスイッチ列で表わしている。これらの
スイッチ列はそれぞれ個有の入力条件のときON状態と
なシ出カ線197の値を確定する。上記8本のスイッチ
列がON状態となる条件は、それぞれ排反であるがら同
時に2本のスイッチ列がON状態となることは無い。そ
こで、それぞれの出力を結線論理和にて結合することに
より、表で示した3人力It’他的論理和を1ゲートに
て生成することができる。
第2図は、第1図で説明した3人力排他的論理和回路1
00を用いた全加算器200の回路図でらる。第1図と
同様にスイッチ群211,212〜232はPチャネル
MO8FETであシ、スイッチ群241,242〜26
2はNチャネルMO8FE’I”である。出力5197
は第1図と同じであるので、線297上の出力Cについ
て説明する。出力Cは3人力x、y、zのキャリーであ
るから、その真理値表は次の表のようになる。
出力Cが論理的に”1″となる入力条件は、x−y−z
+x−y−z+x−y−z+x−y−zとなるこれは、 X−Y十Y−Z−1−X−Z C式1)と簡略化できる
。同様に、出力Cが論理的に“0″となる入力条件は、 x−y−z+x−y−z+x−y−z+x−y−zより
、 X−Y+Y−Z+X−Z (式2) 第2図において、スイッチ列211.2121d入力信
号がY−Z′)まり(Y−Z)=(1,1)のとき、O
N状態となシ、出力CはHighレベル線298に接続
され)lighレベルとなる。同様に、スイッチ列22
1,222はX、Zのとき、231゜232はX−Yの
ときON状態となυ出力Cを)(igb レベルにする
一方、スイッチ列241,242は入力信号がY−Zつ
まり(Y−Z+−(0,0)のときON状態となシ、出
力CはI、owレベル線299に接続されLOWレベル
となる。同様に、スイッチ列251゜0ときON状態と
なシ出力CをLOWレベルにする。
以上のように、真理値表において“1″となる条件つま
り式1で表わされる入力条件のときPチャネルMO8F
ETのスイッチ群211〜232によシ出力Cの値を決
定、し、真理値において”0”となる条件つまり式2で
表わされる入力条件のときNチャネルMO8FETのス
イッチ群241〜262により出力Cの値を決定してい
る。ここで、式1の条件と式2の条件は排反で、l、2
つのスイッチ群211〜232と241〜262が同時
にON状態となることはない。そこで、それぞれの出力
を結線論理和にて結合することによシ、表で示した3人
力のキャリー信号を生成することができる。
ここで、入力信号がx−y−zつ1.9(X、Y。
Z)=(1,1,1)のとき、PチャネルMO8F研側
の3本のスイッチ列211,212,221゜222及
び231,232はすべてON状態となる。しかし、こ
れらのスイッチ列は共に)(ighレベルを出力に伝え
るものであるから、同時にON状態となっても問題はな
い。同様に、NチャネルMO8FET側の3本のスイッ
チ列241,242゜251.252及び261,26
2も入力信号がX−Y−Z″:)’l (X、Y、Z)
=(0,0,0)のとき、すべてON状態となるが、こ
れらは共にLOWレベルを出力に伝えるものであるため
、同時にON状態となっても問題はない。
以上のように、3人力(X、Y、Z)の排他的論理和信
号Sとキャリー信号Cによシ、全加算器200を構成す
ることができた。
上記全加算器200をデータのピット巾だけ並列に設け
ることにより、3人力の桁上げ保存加算器(キャリーセ
ーブアダー)を構成することができる。
第3図は第2図で説明した全加算器200を3人力の桁
上げ保存加算器として用い、その出力を2人力の桁上げ
伝搬加算器で計算することによシ、3人力の全加算器を
構成している。
ここで、桁上げ保存加算器の出力は、キャリー信号を1
ビツト上の桁へずらして、桁上げ伝搬加算器へ入力され
ている。
本実施例によれば、計算機がプログラムを実行する際、
頻繁に行なわれる実効アドレスの計算の1つのモードで
あるインデクスレジスタを伴った間接指定におけるアド
レス計算を3人力全加算器により高速に1ザイクルで実
行することができる。
このアドレツシングモードハ、ペースレジスタBとイン
デクスレジスタXとディスプレースメントDにより、B
十X十りで計算することができる。
従来は、2人力全加算器によ、!1l12サイクルに分
けて計算していたが、第3図に示す3人力全加算器によ
り1サイクルで計算することができる。
計算機の性能を評価する場合アドレス計算は大きなワエ
イトを占めており、これを本実施例の3人カアダーによ
シ高速化することは、トータルな性能を向上させ“るこ
とかできる。
また、本実施例における3人力の桁上げ保存加算器では
、従来、2人力排他的論理和を2段直列−にして構成し
た3人力排他的論理和を3人力NOR相当の規模及び遅
延速度の論理ゲート1段で構成しているため、その出力
を高速に得ることができる。また、キャリー信号につい
ても同様に、2人力NOR相当の論理ゲート1段で構成
しているため、高速にその出力を得ることができる。
また、第2図の全加算器の出力は、和SもキャリーCも
共に論理的”1”をPチャネルMOS F ET、”0
”をNチャネルMO8FETで生成しているので、その
出力を完全に)(ighレベル又はI、owレベルに決
定でき、CMOS−回路に適している。
また、この回路をLSI上へレイアウトする場合デコー
ダ型の規則構造となり、配線の数が少なくてすみ面積が
小さくなる効果がある。
捷だ、第1図及び第2図においてHighレベル線19
8とLOWレベル線199を入力信号線に対して、それ
ぞれ左側と右側に接線しているため、1つの入力信号が
変化したときMOSFETが駆動する拡散容量は、どの
入力信号に対してもほぼ等しく、結果として、出力を確
定する遅延時間が短かくなる効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、真理値表で表わされた機能を実現する
際、デコーダ型のスイッチ列で構成することができるの
で、論理ミスを少なくすることができる。捷た、論理変
更を行う場合、スイッチの位置を変えるだけですみ、容
易に行うことができる。
さらに排他的論理和のように論理式を簡略化できない論
理でも、デコーダ型のスイッチ列を用いることによシ直
接その値を生成することができる。
また、デコーダ型の規則構造のため、レイアウトした際
、ランダムな論理回路で構成する場合に比べ配線量が少
なく、面積を小さくすることができる。
また、その出力信号は、HighレベルをPチャネルM
O8FETのスイッチ群によシ、またLOWレベルをN
チャネルMO8FETのスイッチ群によシ決定している
ので、完全な)(igh又はLOWレベルに振幅するこ
とかで′fICMO8回路に適している。
【図面の簡単な説明】
第1図は3人力排他的論理和を生成する回路図、第2図
は第1図の3人力排他的論理和を用いた全加算器の回路
図、第3図は第2図の全加算器を3人力の桁上げ保存加
算器として用いた3人力全加算器の構成図である。 100・・・3人力排他的論理和回路、101〜103
・・・反転器、111〜143・・・PチャネルMO8
FET、151〜183・・・NチャネルMO8FET
 、191〜193・・・入力信号(正極性)、194
〜196・・・入力信号(負極性)、197・・・出力
線S、198・・・High レベル線、199・・・
LOWレベル線、200・・・全加算器、211〜23
2・・・PチャネルMO8FET、241〜262・・
・NチャネルMO8FT灯、297・・・キャリー出力
線C,298・・・)(igh レベル線、299・・
・LOWレベル線、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、制御信号によシ導通状態と遮断状態をとる第1のス
    イッチ群と、入力信号の正極性信号と負給性信号を用い
    て、 結果が論理的に”1”になる入力条件のとき導通状態と
    なり、その他の入力条件のとき遮断状態となる第2のス
    イッチ群と、結果が論理的に”0”になる入力条件のと
    き導通状態となシ、その他の入力条件のとき遮断状態と
    なる第3のスイッチ群の出力をそれぞれ結線論理和で結
    合することにより、該機能を実現することを特徴とする
    デコーダ型論理演算回路。 2 上記第1項において、導通状態となる入力条件を加
    法標準型で表現し、その各項の条件で導通状態となるス
    イッチ列を結線論理和で結合し該スイッチ群を構成する
    ことを特徴とするデコーダ型論理演算回路。 3 上記第1項又は第2項において、論理的”1”を生
    成する該スイッチ群をPチャネルMO8PETで、また
    、論理的” o ”を生成する該スイッチ群をNチャネ
    ルMO8F’ETで構成することを特徴とするデコーダ
    型論理演算回路。
JP58110926A 1983-06-22 1983-06-22 デコ−ダ型論理演算回路 Granted JPS604332A (ja)

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JPH053769B2 JPH053769B2 (ja) 1993-01-18

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009517980A (ja) * 2005-11-28 2009-04-30 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド 1ステージの遅延による投機的なアドレスデコーダ

Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5244551A (en) * 1975-10-06 1977-04-07 Toshiba Corp Logic circuit

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JP4920044B2 (ja) * 2005-11-28 2012-04-18 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド 1ステージの遅延による投機的なアドレスデコーダ

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