JPS6370355A - デ−タ処理システム - Google Patents

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、データ処理技術さらには信号の符号化及び
復号化に適用して特に有効な技術に関するもので、例え
ば、　Ｐ　ＲＯＭ　（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌａ　ＲＯＭ
）を内蔵するカード用マイクロコンピュータに利用して
有効な技術に関する。

［従来の技術］ 例えば、キャッシュカードやクレジットカード等に搭載
されるＥ　Ｅ　Ｐ　ＲＯＭ　（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌ
ｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂ
ｌｅ　ＲＯＭ）を内蔵するカード用マイクロコンピュー
タ（以下カード用マイコンと記す）においては、内部で
扱われる金銭情報等の重要な情報の保護および前記情報
を記憶するＥＥＰＲＯＭの信頼性を向上させる必要があ
る。従来、カード用マイコンとして機密保護はソフトウ
ェアを用いた「鍵」を使用することによって行なってい
た。

一方、情報の信頼性についてはＥ　Ｅ　Ｐ　ＲＯＭの信
頼性を向上させるためＥ　ＣＣ（ｅｒｒｏｒ　ｃｈｅｃ
ｋｉｎｇａｎｄ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路を備えた
Ｅ　Ｅ　Ｐ　ＲＯＭ内蔵のシングルチップマイコンが提
供されている。これは、内蔵されたメモリにセルの不良
があってもデータの誤りを救済して信頼性を向上させる
ためにＦＣＣ回路を設けかつメモリセル８個につき誤り
訂正セルを４個付加するようにしている。（日経マグロ
ウヒル社が１９８６年７月１４日発行の「日経エレクト
ロニクス」第１１２頁参照）。

［発明が解決しようとする問題点コ 上記した手段では、ＥＣＣのための冗長ビットが多く、
すべてのメモリセルが必ずしも有効に使用されていない
、つまり、記憶保持時間が短く、データの信頼性に対す
る要求は低いが、記憶すべきデータ景が多いような使用
目的には対応が困難であり、またデータ変換の内容が誤
り訂正に固定されているために、ユーザの多様な要求に
は応することができない。すなわち、このような誤り訂
正セルは誤り訂正のためのみに使用され、ユーザがその
使用法を選択することができないという問題があった。

また、ソフトウェアによる機密保護においては、ハード
ウェア的な不正読出し、例えば、マスクＲＯＭの内容を
外観的に読む、或いは電子顕微鏡により内部バス上の情
報を読む、などに対しては効果がなかった。

本発明の目的は、メモリセルの有効な活用や内部情報の
機密保護などユーザの多様な仕様要求に即座に応じられ
る手段を提供することにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

ｃ問題点を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、データ処理システムにプログラム可能なデー
タ変換回路を付加するというものである。

［作用コ 上記した手段によれば、データ変換の内容がユーザによ
ってプログラム可能であるので、ユーザの多様な要求、
例えば誤り検出、訂正或いは機密保護などに即座に応す
ることができる。

［実施例］ 第１図は、本発明をＥＥＰＲＯＭを内蔵するカード用マ
イコンに適用した場合の実施例である。

同図において、特に制限されないが、図中二点鎖線１０
で囲まれた各回路ブロックは単結晶シリコン基板のよう
な一個の半導体チップ上に形成される。

ＣＰ　Ｕ　１　、　ＲＡ　Ｍ　２　、　ＲＯＭ　３　、
　Ｅ　Ｅ　Ｐ　ＲＯＭ４は、アドレスバスＡＢ、データ
バスＤＢで結合され、半導体集積回路外とのデータのや
りとりは、入出力回路５を介して行なわれる。特に制限
はされないが、データ変換回路６およびデータ変換回路
７が設けられている。

なお、特に制限されないが、チップ外部には図示しない
暗号化手段が設けられており、これによって、通常デー
タ（ＣＰ　Ｕ　１内部で扱われるデータ）が暗号化され
たものが入出力回路５を介してデータバスＤＢ上に供給
されるようにされている。

チップ内部のデータバスＤＢ上およびＲＡＭ２゜ＲＯＭ
ａ上は、すべて暗号化されたデータが扱われるようにさ
れており、第３者からの不正なデータの読み出しが容易
に行なわれないようにされている。

また、特に制限されないがＣＰＵＩより送出されるコン
トロール信号Ｃ５Ｉのハイレベルがスイッチ（切換え回
路）ＳＷＩ及びＥ　Ｅ　Ｐ　ＲＯＭ　４に供給されると
、データバスＤＢ上のデータがそのままＥＥＰＲＯＭ４
に書き込まれる。一方、コントロール信号Ｃ８１がロウ
レベルにされると、データバスＤＢ上のデータがデータ
変換回路６によって符号化されて、ＥＥＰＲＯＭ４に書
き込まれる。従って、データの保持が短時間でよい場合
、大きなメモリ容量を必要とする場合、或いは自己診断
のためにすべてのメモリセルを使用する必要がある場合
には、コントロール信号ｃＳ１をハイレベルにして、デ
ータバス上の暗号化データをそのままＥＥＰＲＯＭ４に
書き込むようにすることができ、ＥＥＰＲＯＭのメモリ
セルを有効に活用することができる。このコントロール
信号Ｃ３Ｉは、外部端子の状態で決定されるような構成
であってもよい。また電気的なものである必要はなく、
マスク切換えのようなものであってもよい。この切換え
に際してはＥＥＰＲＯＭ４の出力ビツト数′が変化する
ために、ＥＥＰＲＯＭ４のデコーダも変化する必要があ
る。これは少なくとも、デコーダを２組持つことによっ
て解決することができる。

なお、ＣＰＵＩには、上記データ変換回路６と略同様の
構成にされるデータ変換回路７によって。

特に制限はされないが暗号化データが通常データに変換
されたデータが供給されるようにされている。これはＣ
ＰＵＩで暗号化データを扱うことはソフトウェアの負担
を大きくしてしまうためである。

第２図に、データ変換回路６の説明図を示す。

データ変換回路６は、メモリ６０、デコーダ６１、出力
バッファ６２、スイッチＳＷ２とからなる。

データ変換用メモリ６０は、特に制限はされないが例え
ば、Ｅ　Ｐ　ＲＯＭ　（Ｅｒａｓｏｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒ
ａｍａｂｌｅＲＯＭ）のような使用者が自由にプログラ
ムが可能で書き換え可能なメモリであり、その中には変
換前のデータと比べてビット数の等しいまたは異なる符
号化データが格納される。スイッチＳＷ２は、ＣＰＵＩ
より供給されるコントロール信号Ｃ８２によって制御さ
れる。特に制限されないが、ハイレベルのコントロール
信号Ｃ３２がスイッチＳＷ２に供給されると、スイッチ
ＳＷ２は変換前データすなわち、暗号化データをデコー
ダ６１に出力するように動作される。デコーダ６１は、
変換前データをデコードし、アドレス信号としてメモリ
６０に供給する。メモリ６０は、デコード信号によって
読み出された符号化データを第１図に図示のＥＥＦＲＯ
Ｍ４に供給する。すなわち、この場合、メモリ６０は、
実質的にデータ変換回路とみなされる。出力バッファ６
２は動作遅延の短縮或いは同期化に使用される。一方、
スイッチＳＷ２にロウレベルのコントロール信号Ｃ３２
が供給された場合は、スイッチＳＷ２は、ＣＰＵＩより
送出されるアドレス信号をメモリ６０に供給する。

従って、メモリ６０への符号化データの書込みは。

スイッチＳＷ２にロウレベルのコントロール信号Ｃ８２
を供給して、ＣＰＵＩより出力さ九るアドレス信号をメ
モリ６０へ供給してアドレスを指定してから符号化デー
タを与えることで行なうことができる。ここで、特に制
限はされないがスイッチＳＷ２は、ＣＰＵＩより送出さ
れるアドレス信号がデータ変換用メモリ６ｏをセレクト
したことを検出して、ロウレベルとなり、その他のとき
ハイレベルとなるような構成でもよい、この場合には、
ソフトウェアでスイッチＳＷ２を切り換える必要はなく
通常の書き込み動作で行なうことができる６メモリ６０
内の符号化データの書換えを行なえばデータ変換の内容
を変更することができる。

このデータ変換の内容を変更する場合、ＣＰＵＩを停止
、或いはデータ変換回路６より切り離して、外部よりデ
ータ変換の内容をプログラムしてもよい。

さらに、データ変換回路６内には、図示しないが、第２
図に示したものと同様な１１ｇ４成にされ、逆方向にデ
ータを変換する機能を有する回路が内蔵されている。特
に制限はされないが、これら２っのデータ変換の内容は
いわゆる逆変換であってよい。少なくともデータ長は対
応する、即ち１例えば一方の変換で８ビツト長のデータ
が１２ビツト長に変換されれば、他方の変換では１２ビ
ツト長のデータが８ビツト長に変換されるであろう。

第１表に、誤り検出、訂正のために用いられる、変換前
データ（本実施例においては、暗号化データ）とデータ
変換回路６によって変換されたデータ（符号化データ）
との対応関係を示す。

本実施例では、第１表に示すように２ビツトのデータが
４ビツトのデータに変換されてＥＥＰＲ０Ｍ４に書き込
まれるようにされている。変換前データとその変換後デ
ータとの対応関係は、どのようであってもよいが、デー
タの復号化、即ちデータの読出しの際の信頼性を向上さ
せるため、第１表に示すように変換後データの各々は、
それぞれ、元のデータのビット数よりも大きなビット数
のデータにされる。

第１表において、それぞれの変換後データの右欄に不良
データが記されているが、これは、主としてＥＥＰＲＯ
Ｍ４への変換後データの記憶中に。

或いは書き込み、読み出しの際に誤りが生じて。

その結果読み出し時に出現する確率の最も高いデータで
ある。すなわち、これらの不良データは、正しく変換さ
れるべきデータと１ビツト異なるものである。この実施
例ではＥＥＰＲＯＭ４からの読み出しデータ（変換後デ
ータ）が右欄の場合にも左欄のデータに復号化するもの
である。これによって、ＥＥＰＲＯＭ４への書込みが誤
っていても１元のデータに復元される。なお、第１表に
おいて、記号傘１が付されているデータｒｌｏｏＯＪ及
びｒｏｏｌ、ＯＪは、変換後データｒ００００Ｊ及びｒ
ｌ　Ｏ１０Ｊの双方に対して１ビツト・のみ異なる。誤
って出現する確率を考えると、これらのデータは、変換
後データｒｏ　ＯＯＯＪ及びｒｌ。

１０」の右欄の不良データにも記載される得るが、その
ように重複して記載しておくと第１表において、記号＄
１が付されているデータが出現した場合、一義的にデー
タを復号化できないので、一方の欄のみに記されている
。記号＄２が付されたデータｒｏ１０１」、ｒｌｌｌｌ
」も同様の理由がらいずれか一方の欄のみに記されてい
る。

ここで、ＥＥＰＲＯＭ４に書き込まれたデータの信頼性
について考える。第１表に従うと、データｒｏ　ＯＯＯ
Ｊを書き込む際や読み出す際に、読み出しデータがｒｌ
ｏｏＯＪ、「０１ｏｏ」。

ｒｏ　１００Ｊ、「０ｏ０１」と誤ッテいテも「００」
に復号化されてデータバスＤＢ上に供給される。すなわ
ち、これは、ビットの不良が訂正されて、ＥＥＰＲＯＭ
４より正しいデータｒｏ　ＯＯＯＪが読み出されたもの
とみなされるようになる。このようにされていると、デ
ータの読み出しの際のデータが実質的に正しく読み出さ
れる確率は「００ｏＯ」、ｒｌｏｏＯＪ、ｒｏｌｏｏＪ
　、ｒｏ。

０１」の出現確率の和によって求めら九る。ここで、例
えば４ビツト構成のデータのうちのビットが不良とされ
る確率をｐ（正しいとされる確率はｑ）とすると、　　
ｒｏ　ＯＯＯＪの出現確率は、すべてのビットが正しく
される確率であるので、ｑ４で求められる。ｒｌｏｏＯ
Ｊ、ｒｏｌｏｏＪ及び「０ｏＯ１」のそれぞれの出現確
率は、１ビツトが不良とされ、他の３ビツトが正しくさ
れる確率であるので、ｐＸｑ３（ただしｐ＝１−ｑ）で
求められる。すなわち、ｒｏ　ＯＯＯＪが読み出された
とみなされる確率は、ｑ’＋３Ｐ　ｑ３であり、ｐが０
．１の場合には約０．８７５　（弓０．９’＋３ＸＯ，
ＩＸ０．９ｑ３）　となる、一方、従来は、２ビツトの
データをそのまま２ビツトデータで読み出している。そ
のため、正しく読み出される確率は、２ビツトとも正し
くされる確率であるので９２であり、ｐ＝Ｑ、１のとき
は０．８１　（＝Ｏ。

９２）となる。このように、ｐ＝０．１のとき本実施例
に従ってデータの読み出しを行なって読み出しデータが
正しいとされる確率は約０．８７５、従来の読み出しに
よって読み出しデータが正しいとされる確率は０．８１
であるので、本実施例に従うと、ＥＥＰＲＯＭ４に書き
込まれたデータの信頼性が向上する。ただし、これは、
１ビツトが不良となる確率が、１ビツトが正しくされる
確率より小さい場合に限られる。しかし、実際には、こ
のようにされることはない。

なお、上記実施例では、１ビツトのみ異なる正しく変換
されるべきデータが２つある記号＊１及び記号＄２が記
される不良データを一義的に正しく変換されるべきデー
タ変換しているが、串１、牢２の付いたデータは表から
除外し、そのようなデータが読みだされたときはデータ
変換を行なわないで、ＣＰＵにエラー信号を送出するよ
うにしてもよい。

またデータ変換の他の実施例は、変換前のデータに１ビ
ツトを付加するというものである。例えば、変換前の２
ビツトデータに偶数パリティを使用すると、３ビツトの
変換後データは第２表のように偶数個の「１」データを
含み、更に少なくとも・１ビツトのｒＯＪを含む。一般
にＥＥＰＲＯＭの消去状態は全ビット「１」であるので
、「１１」なるデータが読み出された場合、このデータ
が有意味のデータであるかを判定することができなかっ
たが、上記したデータ変換を使用すれば、上記したパリ
ティビットにより上記判定が可能となる。

この場合、逆方向の変換回路は設けず、上位２ビツトの
みをとり出し、パリティの検査による誤りの検査結果及
び有意味のデータであるかは内部フラグに反映させるよ
うな構成であってもよい。

更に、ＲＡＭ２．ＲＯＭ３、入出力回路５では下位１ビ
ツトを無視する構成とすればデータ変換回路６及びデー
タ変換回路７を同一のもので構成することができる。

上記した実施例では、ＥＥＰＲＯＭを内蔵するカード用
マイコンにデータの誤りを検出または救済するメモリで
構成されるデータ変換回路を付加することにより、ＥＥ
ＰＲＯＭへのデータの書き込み時にデータを符号化して
書き込みが行なえ。

読み出し時には符号化データを復号化して読み出しが行
なえ、またスイッチを切り換えてＥＥＰＲＯＭの直接書
込み読出しが可能となるという作用により、Ｅ　Ｅ　Ｐ
　ＲＯＭメモリセルの有効な活用を図ることができると
いう効果が得られる。

さらに上記した実施例では、チップ上にデータを暗号化
するためのデーター変換回路を設けることにより、チッ
プ内のデータバス上のデータを暗号化データにすること
ができるという作用により。

チップ内で扱われるデータの機密保護がハードウェアで
行なえるという効果が得られる。また、更にこのデータ
変換の内容がソフトウェアによりプログラム可能であり
、ユーザによって設定できるという作用により機密保護
を強化することができという効果が得られる。これは、
暗号化の内容はユーザのみが知っているためである。ス
イッチを切り換えて通常データをデータバス上Ｂ上で扱
えるようにすれば、単純で明解なシステムを構成するこ
とができる。

また、データ変換回路はデータバス上に限らず。

アドレスバス上に設けてもよい、ＣＰＵより送出される
アドレスを一種のデータと考え、このデータ変換回路を
使用すれば、メモリのデコーダが順序的であってもＣＰ
Ｕのメモリ空間がスクランブルされてメモリに反映され
１機密保護上有用である。即ち、マスクＲＯＭを外観的
に読むことができても、そのデータの順序が分からず、
全体的な内容を知ることは困難である。

一方、自己診断時にはこのデータ変換回路を使用しなけ
ればメモリのテストパターンの作成が容易になるであろ
う。データ変換回路の使用方法も誤り検出、訂正、或い
は機密補技に限定されるものではなく１例えば従来集積
回路に外付けされていたロジックを集積回路内部に取り
込み、プログラム可能としたものとすることもできる。

例えば。

第３図に示したロジックのいずれも前記したメモリで構
成した単一のデータ変換回路によって実現することがで
きる。このときのデータの変換の内容を第３表に示す。

第３表の（ａ）（ｂ）は第３図の（ａ）（ｂ）に対応す
る。この切換えはメモリの内容を書き換えるだけでよく
、ユーザの多様な仕様要求に即座に応することができる
。

第　　３　　表 以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、上記実施例ではデータ変換回路がメモリによっ
て構成されるものについて説明したが製造工程でプログ
ラムが可能な構成１例えばＰＬＡ（Ｐｒｏｇｒａｍｍｂ
ｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ａｒｔａｙ）によって構成してもよ
い。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるカード用マイコンに
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではなく、デジタルデータ処理システム一般に適用で
きる。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。

すなわち、ユーザによってプログラム可能なデータ変換
回路を有することにより、ユーザの多様な要求に即座に
応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をＥＥＰＲＯＭを内蔵するカード用マイ
コンに適用した場合の一実施例を示すブロック図。 第２図はデータ変換回路６め構成を示すプロッジックの
論理図である。 １・・・・Ｃ：ＰＵ、２・・・・ＲＡＭ、３・・・・Ｒ
ＯＭ、４・・・・Ｅ　Ｅ　Ｐ　ＲＯＭ、５・・・・入出
力回路、６゜７・・・・データ変換回路、６０・・・・
メモリ、６１・・・・デコーダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、データを変換する回路を有するデータ処理システム
   であって、上記データ変換の内容がプログラム可能であ
   ることを特徴とするデータ処理システム。 ２、上記データ処理システムにおいて、更にマイクロプ
   ロセッサと、不揮発性メモリを有し、上記データ変換回
   路が上記不揮発性メモリに記憶されるデータを符号化し
   て不揮発性メモリに供給すると共に、不揮発性メモリか
   ら読み出されたデータを復号化するために使用されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のデータ処理
   システム。 ３、上記データ変換回路は、コントロール信号によって
   制御され、その使用、不使用が選択可能にされているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   のデータ処理システム。