JPS62118434A - 比較回路 - Google Patents

比較回路

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JPS62118434A
JPS62118434A JP60258938A JP25893885A JPS62118434A JP S62118434 A JPS62118434 A JP S62118434A JP 60258938 A JP60258938 A JP 60258938A JP 25893885 A JP25893885 A JP 25893885A JP S62118434 A JPS62118434 A JP S62118434A
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circuit
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sense line
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Hiroshi Kadota
廉田 浩
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C15/00Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores
    • G11C15/04Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores using semiconductor elements

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 この発明は、データ処理のなかでも重要なものの一つで
ある「ソーティング−1処理を高速に実行するための・
・−ドウエア要素を提供するものである。
従来の技術 [ソーティング−1処理の本質とは複数のデータを各々
数値化しそれを大きい順に並べかえる処理で、ソフトウ
ェア的に行なうことが多かった。この処理は、■2個の
データの大小比較、その結果に従って、■データ列の並
べかえの2種類の手順から々す、数種のアルゴリズムが
提哨されている。。
しかしいずれも方法イ)データlが多く々ると非常に大
きい時間がかかり、ソーティング台・頻繁に行なうこと
に[実質的に不可能になってい/こ。このため高速性が
必要な場合に1−アルゴリズムをぞの捷ま実現する専用
ハードウIア「ソートエンジン−1が設計されたりして
いる。(例えば参考文献1:エレクトロニクス、198
5年9月23目c需378)5ペー/ P、234〜280″関係代数演算専用エンジンを備t
i関係データベースマシンDelta”)。しかしこれ
らも、処理できるデータ量が固定される点、即ちソート
されたデータ群(総数N)に1個のデータをンー1− 
して追加する場合でも(N+1 )・ΔT(ΔT:パイ
プライン的にソートする場合のサイクル時間)必要であ
る、等汎用性が乏しいものであった。
発明が解決しようとする問題点 汎用性が高く、高速のソートエンジンを構成するために
は、■データを記憶していると同時に新たに入力された
データとの大小関係を高速に比較できる簡単な回路、■
データを並べかえるための挿入や移動ができる回路構成
が必要である。本発明はこのうちの■に対してその解答
を与えるものである。
問題点を解決するための手段 本発明は、記憶要素と、この記憶要素にデータを書き込
む或いは記憶要素からデータを読み出すための信号線と
、前記記憶要素の記憶データが第61く。
1の論理状態で前記信号線に印加された入力信弓が前記
第1の状態と逆極性の第2の論理状態のときに導通状態
それ以夕)の場合絶縁状態になる第1のスイッチ要素と
前記記憶データが前記第2の論理状態で前記入力信号が
前記第1の論理状態のとき絶縁状態になりそれ以外の場
合導通状態になる第2のスイッチ要素からなる回路基本
要素を一列に配置し、前記第1のスイッチ要素を並列側
、前記第2のスイッチ要素を直列側にl〜で順次接続し
てなる一列のラダー回路網とj〜、このラダー回路網の
一端に負荷要素を接続し、この負荷要素の他端を前記ラ
ダー回路網の基準電位と異なる電位の電源に接続し、前
記ラダー回路他端を浮遊状態にしておくかもしくは前記
基準電位に接続し、前記回路基本要素列への各々の信号
線列を入力端とし、前記負荷要素が接続されたラダー回
路網端を出力端とする比較回路である。
さらに、詳細な例としては、相補的な2本のビット線り
、D、相補的な入出力端子M、Mを持つ7 ベーノ 々の電気的結合を制御する二個のスイッチ素子からなる
スタティック形うンダムアク七スメモリセル回路構成に
対して、ソース・ドレインを直列接続した2個の電界効
果形トランジスタT1.T2からなる回路要素、2人力
NAND回路および1個の電が効果形トランジスタT3
を追加し、電界効果トランジスタT1.T2の各々のゲ
ート端子のうち一方をビット線りと、他方を端子Mと各
々接続し、回路要素の一端を第1の電源へ、他端を電界
効果トランジスタT3のドレインに接続し、これ力NA
ND回路の第1の入力にビット線りを第2の入力に端子
Mを各々接続し、NAND出力を電界効果トランジスタ
T2のゲートに接続するごとき構成をもつものを回路基
本要素とし、この基本要素をワード方向に複数個列状に
配置し、隣り合った回路基本要素のセンス線出力端と入
力端とを接続し、回路基本要素列端のセンス線出力端に
負荷要素の一端を接続し、負荷要素他端を第20電源に
接続し、回路基本要素列の他の端にあるセンス線入力端
を前記第1の電源に接続するかもしくは未接続のitに
1.でおくごとき構成で、各回路基本要素のビット線対
り、Dを全体の入力端と17、基本回路列端のセンス線
出力端を全体の出力端とする構成を特徴とする比較回路
である。
作  用 本発明の比較回路でし[、たとえばスタティックRAM
の回路構成に、NAND回路および3個のMOSFET
を構成を追加するのみで、データの記憶と大小の比較を
高速に実現するととが可能となる。
実施例 本発明では、従来のスタティックRAM(SRAM)の
基本セル1の回路に対(−で、NAND回路(たとえば
0MO8の場合4トランジスタ)と更に3個の電界効果
型トランジスタ(FET)を追加したもので、第1図に
示した構成の基本セル回路10’(i7使い、このセル
をワード方向に一列に並べ、基本セル回路1゜のセンス
線を各々接続し、第2図のように配置する。第1図を説
明すると、従来のSRAM基本セ9 ページ ル1の回路は点線で囲った部分で示している。D。
Dは一対のビット線で、SRAMの書き込み動作時等の
場合相補的な電圧が印加される。Wはワード線で、M、
Mは各々記憶回路内の端子(節点)で相補的な電圧にな
っており、このセル回路1゜に書き込み動作が行なわれ
る場合、MOSトランジスタT4.T6がON状態にな
り、ビット線りの電位がMに、ビット線りの電位がMに
各々書き込まれる。本発明で新たに追加される部分とし
て第1にFETT1.T2を直列接続した回路要素があ
り、FETT1.T2のゲートは各々DとMに接続され
る。このFETT1.T2の回路要素の一端は第1の電
源(図ではCIND )に、他端は新たに設けたセンス
線の出力部S。に接続されている。これはセンス線入力
部S1に接続されていてもよい。
第2の追加部分NANDはその入力をM、Dとし、その
出力を、第3の追加FET′T3のゲートに接続される
。FETT3はセンス線入力部S1と出力部S。との間
のスイッチとして配置されている。
第2図について説明する。これは基本セル回路10 ベ
ー7 10をワード方向に並べてしかもそれを複数列配置した
状態を示しており、−ワード分(横一列)について説明
すると、センス線は隣合った基本セル回路の出力と入力
を接続する。−列の端の出力端には負荷要素ZTを接続
、ZTの他端は第2の電源(この例ではvDD)に接続
しである。基本セル列他端のセンス線入力部Snは未接
続の11にしておくかもしくは第1または第2の電源に
接続する。この構成により記憶データと印加データ間の
大小比較がり能になる。
本発明の回路動作を説明する。基本セル回路1゜の並ん
だ一列1コにワードのデータが出力側(ZTの付加され
ている側)をMOB、入力側をLSBとして格納されて
おり、これと各ビット線対り、Dに相補的に印加された
(MSB 、LSBは同様)入力データとの大小比較が
行われ、出力端に結果が現われる。
まず基本セル回路10の動作であるが、入力データと記
憶データの状態に応じて次の4つの場合がある。但し高
電位を1nで低電位を”o ”で11 ヘ−7 現し、F E T T1〜T3はゲートが′1′”のと
きON。
” O” (7)とき0FF(即ちN −F−ヤ7 ネ
/l/形FET )として説、明する。これは一般にN
チャンネル形のFETの方がPチャンイル形に比ベスイ
ソチ特性がよく有利であるためである。ただし、電源の
極性を反転しNAND回路も負論理形(っまシ正論理形
のNOR)で構成すればまったく同様な動作をする。
(1’) 、 (2)の場合は記憶データと入力データ
とが少なくとも注目しているビットにおいて一致してお
り、(3) # (4)では異っている。
(1) 、 (2)の場合TFTT1.T2からなる回
路要素はり、Mのいずれかが°0°′のため直列接続全
体としてOFF、同様にNAND出力は1″″であシ、
よってTFTT3はONである。っ1リセンス線は5o
−8,となる。
(3)の場合、T1.T2からなる回路要素OFF。
NAND出力”O″′、よッテT3はOFFとなる。
(4)の場合、同回路要素ON、NAND出力1111
+よってT3はONとなる。
次にこの基本セル回路10をワード方向−列n個に並べ
た場合の動作を考える。1ワードをnビットとし最」−
位ピット(MSB)から1.2.=nと番号を付ける。
ピノ)nはLSBになる。記憶データMの各ビットをM
ユ、(i二1〜n)入力データDの谷ビットをDi(i
−1〜n)とすると(1)M=Dでは MiニーDi(
l−1〜n)である。
よって−ト記三十1F類の場合第2図の回路列の動作を
解析すると、 13 ベーン M=Dのとき全てのセル10でT1.T2の回路要素は
OFF、T3はONなので、センス線の出力部と入力部
が全部連結され、入力端(第2図でSn)の電位に従っ
て出力端S。に信号が現われる。
但しSn  を未接続状態にしておくと、負荷要素ZT
の働きで出力電圧はvDD(即ち”1°′)となる。
(T、〜T3がn争)チャンネル形FETのときはSn
は未接続にするかもしくはGND(vDD)に接続する
。) M)Dのとき、MSBから(P−1)ビットまでは、 端(So)は1゛′となる。
M(Dのとき、MSBから(Q−1)ビット1従ってS
nが1でないかぎり、出力端(So)は” O”となる
以上を整理すると 14 へ−ン 第1図と同一の回路構成でD 、D 、M 、Mを反よ
うな反転出力をイ与ることもできる。以上の説明から、
この構成で2つのデータ間の大小比較が行えることがわ
かる。
実際にこの回路構成で大小比較を行う場合、特に1ワー
ドのビット長が長いとセンス線上の信号伝搬速度が問題
となる。これはセンス線の総浮遊容量が大きくなるので
これを充放電するのに時間がかかるのと、各ビットのセ
ンス線のスイッチとして挿入されているFETT3のO
N抵抗が0ではないので直列抵抗が入り、上述の容量C
と抵抗Rとで形成されるR、Cの時定数で出力電圧が変
15 ′−ジ 化する。何れにせよ1ワードのビット数が多くなるとそ
れに比例するかもしくはビット数の2乗に比例して出力
応答が遅くなるので、高速にするため1ワードを数グル
ープに分割し各々グループ間の接続円部は第3図に示す
ような回路とすればよい。この図の例では元S3の単一
節点であったものを83′、83″に分けFETT7.
とイ/バータINV、負荷要素Zを図のように接続する
。この挿入によってLSB側(図の右側)から伝搬して
きた信号は一旦増幅されてMSB側に送られるので、全
体の遅延時間は大幅に短縮される。
発明の効果 本発明の回路により、極めて簡単な構成でデータの記憶
と大小の比較が高速に実行できる回路が実現できる。集
積回路技術を使うことで大容量のものが実現できるので
、多量の記憶データとの大小比較が瞬時に実行できるL
SIが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の比較回路に用いるセル基本
回路図、第2図は本発明の一実施例の比較回路における
セル配置と全体構成図、第3図は本発明を実施する場合
に高速性を依持するだめの構成法を示した説明図、第4
図(a)は本発明の負荷要素として適しているダイナミ
ック負荷の回路図、同(b)はNANDとして適してい
るダイナミックNANDの回路図である。 1・・・・・SRAMセル、10・・・・基本セル回路
、D。 D・・・・・ビット線、S0〜Sn、S0′〜3 n/
・・・・・センス線、T1.T2.T3・・・・FET
、ZT・・ ・負荷要素。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第3図 (α)(b) N

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)記憶要素と、この記憶要素にデータを書き込むあ
    るいは前記記憶要素からデータを読み出すための信号線
    と、前記記憶要素の記憶データが第1の論理状態で前記
    信号線に印加された入力信号が前記第1の状態と逆極性
    の第2の論理状態のときに導通状態それ以外の場合絶縁
    状態になる第1のスイッチ要素と、前記記憶データが前
    記第2の論理状態で前記入力信号が前記第1の論理状態
    のとき絶縁状態になりそれ以外の場合導通状態になる第
    2のスイッチ要素からなる回路基本要素を一列に配置し
    、前記第1のスイッチ要素を並列側、前記第2のスイッ
    チ要素を直列側にして順次接続してなる一列のラダー回
    路網とし、このラダー回路網の一端に負荷要素を接続し
    、前記負荷要素の他端を、前記ラダー回路網の基準電位
    と異なる電位の電源に接続し、前記ラダー回路他端を浮
    遊状態にしておくかもしくは前記基準電位に接続し、前
    記回路基本要素列への各々の信号線列を入力端とし、前
    記負荷要素が接続されたラダー回路網端を出力端とする
    比較回路。
  2. (2)相補的な2本のビット線D、■、相補的な入出力
    端子M、■を持つ二安定記憶回路、前記端子M、■とビ
    ット線D、■との各々の電気的結合を制御する二個のス
    イッチ素子からなるスタティック形ランダムアクセスメ
    モリセル回路構成に対して、ソース、ドレインを直列接
    続した2個の電界効果形トランジスタT_1、T_2か
    らなる回路要素、2入力NAND回路および1個の電界
    効果形トランジスタT_3を追加し、前記電界効果トラ
    ンジスタT_1、T_2の各々のゲート端子のうち一方
    を前記ビット線Dと、他方を前記端子■と各々接続し、
    前記回路要素の一端を第1の電源へ、他端を前記電界効
    果トランジスタT_3のドレインに接続し、これをセン
    ス線出力端もしくはセンス線入力端とし、前記T_3の
    ソース側を各々センス線入力端もしくはセンス線出力端
    とし、前記2入力NAND回路の第1の入力に前記ビッ
    ト線■を第2の入力に前記端子Mを各々接続し、前NA
    ND出力を前記電界効果トランジスタT_3のゲートに
    接続する構成をもつものを回路基本要素とし、前記回路
    基本要素をワード方向に複数個列状に配置し、隣り合っ
    た前記回路基本要素のセンス線出力端と入力端とを接続
    し、前記回路基本要素の列端のセンス線出力端に負荷要
    素の一端を接続し、前記負荷要素他端を第2の電源に接
    続し、前記回路基本要素列の他の端にあるセンス線入力
    端を前記第1の電源に接続するかもしくは未接続のまま
    にしておく構成で、前記各回路基本要素のビット線対D
    、■を全体の入力端とし、前記基本回路列端のセンス線
    出力端を全体の出力端とすることを特徴とする比較回路
  3. (3)直列接続した電界効果トランジスタT_1、T_
    2および電界効果トランジスタT_3をNチャンネル形
    MOSトランジスタで構成し、第2の電源の電位が第1
    の電源電位よりも高いことを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載の比較回路。
JP60258938A 1985-11-19 1985-11-19 比較回路 Granted JPS62118434A (ja)

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