JPH0645912A - 構成を変更可能な記憶回路 - Google Patents

構成を変更可能な記憶回路

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JPH0645912A
JPH0645912A JP3290528A JP29052891A JPH0645912A JP H0645912 A JPH0645912 A JP H0645912A JP 3290528 A JP3290528 A JP 3290528A JP 29052891 A JP29052891 A JP 29052891A JP H0645912 A JPH0645912 A JP H0645912A
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signal
lead
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logic
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JP3290528A
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William S Carter
ウィリアム・エス・カーター
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Xilinx Inc
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】極めて多様な機能を実現し得るコンフィグラブ
ル論理要素を構成する。 【構成】組合せ論理回路100は、コンフィグラブル論
理要素99に加えられるN個のバイナリ入力信号及び記
憶回路120からのM個のバイナリフィードバック信号
を受ける。組合せ論理回路100は、複数のコンフィギ
ュレーションに構成(configure)することができる。各
コンフィギュレーションは、組合せ論理回路への入力信
号の1つ又は複数の選択された部分集合としての1つ又
は複数の選択された組合せ論理機能を実現することがで
きる。組合せ論理回路100がコンフィグラブルである
ため、異なる複数の機能を実現するために用いることが
できる。しかも、2つ以上の機能を同時に実現し、これ
らをコンフィグラブル論理要素100の異なる出力リー
ドに出現させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコンフィグラブル論理要
素に関し、特にコンフィグラブル組合せ論理要素とコン
フィグラブル記憶要素とコンフィグラブル出力選択論理
回路とを有するコンフィグラブル論理要素に関する。コ
ンフィグラブル記憶要素の出力信号は、コンフィグラブ
ル組合せ論理回路及び出力選択論理回路両者の入力信号
となる。出力選択論理回路の出力信号は、組合せ論理要
素の出力信号と記憶要素の出力信号とから選択される。
【0002】
【従来の技術】同一出願人による特願昭60−1213
57号明細書には、最終的に製造される集積回路のコン
フィギュレーション(configuration) 即ち構成を、該集
積回路がシステム内に組み付けられた場合であっても、
適宜変更して、同一の集積回路について複数の論理機能
の中からいずれか任意のものを実現することができる、
所謂コンフィグラブル(configurable)な構造が開示さ
れている。これは、それぞれに、要求されるタスク・目
的に応じて複数の論理機能のいずれをも実現し得るよう
に構成(configure)することができる複数の「コンフ
ィグラブル」即ち「構成を変更可能な」論理要素(以
下、コンフィグラブル論理要素という)を提供すること
により達成される。
【0003】コンフィグラブル論理要素とは、複数の論
理機能のいずれをも実現し得るようにチップに記憶され
た制御ビットもしくはチップに伝送された制御ビットに
応じて作動するスイッチにより電気的に相互接続し得る
複数のデバイスの組合せを意味する。前記特許出願明細
書中に開示されているコンフィグラブル論理要素は、例
えば、ANDゲート、フリップフロップ、インバータ、
NORゲート、エクスクルーシブORゲート及び更に複
雑な機能を実現するべくこれらの基礎的機能を組合せて
なるものなどにより提供される1個又は複数の機能を提
供するために必要なすべての回路要素を備えている。コ
ンフィグラブル論理要素により達成されるべき特定の機
能は、制御論理回路からコンフィグラブル論理要素に供
給される制御信号により定められる。この制御信号に応
じて、コンフィグラブル論理要素は、ANDゲート、O
Rゲート、NORゲート、NANDゲート、エクスクル
ーシブORゲートその他複数の論理機能のいずれかを、
その物理的構造を変化させることなく実現することがで
きる。
【0004】コンフィグラブル論理要素により実現され
るべきこのような複数の機能の任意のものを実現し得る
ような構造がチップ上に形成される。これは、コンフィ
グラブル論理要素の構成を制御するような制御信号を記
憶及び発生する制御論理回路を準備することにより可能
となる。
【0005】或る実施例に於ては、制御信号が、コンフ
ィグラブル論理要素を含む集積回路チップの一部として
一体的に形成された制御論理回路により記憶及び伝送さ
れる。しかしながら、必要に応じて、制御信号をコンフ
ィグラブル論理要素が形成されている集積回路の外部に
於いて記憶及び又は生成されるようにし、これをコンフ
ィグラブル論理要素のピンに伝送されるようにすること
もできる。
【0006】一般に、コントロールビットとしての特定
の組の制御信号が、コンフィグラブル論理要素のコンフ
ィギュレーションを制御するべく、制御論理回路からコ
ンフィグラブル論理要素に伝送される。集積回路チップ
上のコンフィグラブル論理要素に供給されるべき実際の
制御ビットの組の内容は、チップ上のコンフィグラブル
論理要素により実現されるべき機能に依存する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
極めて多様な機能を実現し得るコンフィグラブル論理要
素を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に基づくコンフィ
グラブル論理要素は、極めて多様な機能を実現し得るも
のである。このコンフィグラブル論理要素は、組合せ論
理要素、記憶要素及び出力選択論理回路を有し、これら
各要素のコンフィギュレーションは制御ビットによって
構成される。記憶要素からの選択されたフィードバック
信号と共にコンフィグラブル論理要素に送られる選択さ
れた入力信号は、組合せ論理要素への入力信号となる。
組合せ論理要素の出力信号と共にコンフィグラブル論理
要素の入力信号は、コンフィグラブル記憶要素の入力信
号となる。出力選択論理回路は、組合せ論理要素及び記
憶要素の出力信号から選択された出力信号を供給する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。
【0010】図1はコンフィグラブル論理要素により実
現し得る論理機能を示している。図1に示された28個
の機能は、単に例示のために列挙されたもので、所望に
応じて列挙されていない機能をもコンフィグラブル論理
要素により実現することも可能である。
【0011】 第1表 要 素 機 能 1 ANDゲート 2 NANDゲート 3 反転入力を有するANDゲート 4 反転入力を有するNANDゲート 5 ORゲート 6 NORゲート 7 エクスクルーシブORゲート 8 エクスクルーシブNORゲート 9 3入力ANDゲート 10 3入力NANDゲート 11 3入力ORゲート 12 3入力NORゲート 13 ANDゲートを有する1つの入力を有するORゲート 14 ANDゲートを有する1つの入力を有するNORゲート 15 ORゲートを有する1つの入力を有するANDゲート 16 ORゲートを有する1つの入力を有するNANDゲート 17 1つの反転入力を有する3入力ANDゲート 18 1つの反転入力を有する3入力NANDゲート 19 1つの反転入力を有する3入力ORゲート 20 1つの反転入力を有する3入力NORゲート 21 2者択一入力のマルチプレクサ 22 2者択一反転入力のマルチプレクサ 23 リセットを有する“D”フリップフロップ 24 セットリセットラッチ 25 リセット及び反転出力を有する“D”フリップフロップ 26 リセット及び反転出力を有するセットリセットラッチ 27 セットを有する“D”フリップフロップ 28 セット及び反転出力を有する“D”フリップフロップ
【0012】図2は、2つの変数A及びBについてのす
べての有用な基本的機能を実現し得る1つの態様の内部
論理構造を示す。この機能は、制御リードC0、C*
0、C2、C*2、...(ここで、C*は
【0013】
【外1】
【0014】である。)に加えられたコンフィギュレー
ション制御信号C0、C*0、C2、C*2、...に
より選択される。本実施例の場合、すべての制御リード
は、Nチャンネルエンハンスメントモードパストランジ
スタのゲートに接続されている。図2に示された構造に
よりANDゲートの機能を実現するためには、Nチャン
ネルNハンスメントモードパストランジスタ29cおよ
び29dのゲートに接続されたコンフィギュレーション
制御リードC1及びC0にハイレベル信号を加えること
によりパストランジスタ29c及び29dを導通させ、
符号A及びBが付された入力リードをインバータ21及
び22の前後端に亘ってシャントする。
【0015】ローレベル信号がコンフィギュレーション
制御リードC*0及びC*1に加えられ、インバータ2
1及び22の出力信号をANDゲート25から遮断す
る。更に、リードC5のハイレベル信号がANDゲート
25に加えられ、このANDゲート25をイネーブルさ
せる。このようにして、3入力ANDゲート25が、信
号A及びBに対して2入力ANDゲートとして機能する
ようになる。ANDゲート25の出力信号は、NORゲ
ート26の入力信号を提供する。NORゲート26に加
えられる第2の入力信号は、ANDゲート24の出力信
号から得られる。ANDゲート24の出力信号は、コン
フィギュレーション制御リードC4に論理0信号を加え
ることにより論理0状態に保持される。制御信号C2及
びC3は、どのレベルにあっても良いものであって、こ
れらの信号がハイ及びローのいずれであってもANDゲ
ート24の出力信号に対して影響を与えない。ANDゲ
ート24の出力信号が論理0であり、NORゲート26
への3状態制御入力信号が論理0であるため、ANDゲ
ート25、ANDゲート24及びNORゲート26が互
いに共同して、入力信号A及びBに対して1つのNAN
Dゲートとして機能することが容易に理解されよう。N
ORゲート27に加えられる3状態制御信号が(リセッ
ト時を除いて)論理0であるため、NORゲート27
は、NORゲート26の出力信号に対してインバータと
して機能する。NORゲート26の出力信号は、Nチャ
ンネルトランジスタ29Aのゲートに加えられる。この
トランジスタ29Aのソースは接地され、そのドレーン
は出力リード28に接続されている。そして、NORゲ
ート26の出力信号は、Nチャンネルトランジスタ29
bのゲートに加えらる。トランジスタ29bのソース
は、電源に接続され、このトランジスタのドレーンは、
出力リード28及びNチャンネルトランジスタ29aの
ドレーンに接続されている。従って、トランジスタ29
a及び29bは、NORゲート26の出力信号に対して
インバータとして機能する。このように、上記したよう
に構成された図2の構造は、信号A及びBに対してAN
Dゲートとして機能する。このような要領にて、コンフ
ィギュレーション制御リードC0〜C5に適切な制御信
号を加え、該構造内の適切なパストランジスタ及びゲー
トを作動させることにより他の論理機能を実現すること
ができる。
【0016】図3のA図は、入力信号の16通りの組合
せのいずれに対してもある出力信号を発生し得るような
16ビットRAMを示す。入力信号A及びBは、Xデコ
ーダを制御することにより、16ビットRAM内の4つ
のコラムのいずれかを選択する。入力信号C及びDは、
Yデコーダを制御し、16ビットRAMの4つのローの
いずれか1つを選択する。このようにして、16ビット
RAMは、選択されたロー及びコラムの交点のビットに
対応する出力信号を発生する。このような交点が16個
あり、従って16種のビットを発生することができる。
16ビットにより表される機能の組合せとして2**1
6(216)通りが可能である。従って、RAM内の16
ビットによりNORゲートがシミュレートされる場合、
RAMのためのカルノーマップは図3に示されるような
ものとなる。
【0017】図4のA図に於て、第1のロー(A=0及
びB=0を表す)及び第1のコラム(C=0及びD=0
を示す)の交点のビットを除いてすべてのビットが0で
ある。16ビットRAMによりごく希に用いられる機能
を実現したい場合(例えば、A=1、B=0、C=0及
びD=0に対して入力信号「1」)を得たい場合、第2
のロー及び第1のコラムの交点にバイナリ「1」が記憶
される。A=0、B=0、C=0及びD=0の時及びA
=1、B=0、C=0及びD=0の時のいずれにあって
もバイナリ「1」が得られるようにしたい場合、バイナ
リ「1」が、第1のコラムの第1のロー及び第2のロー
との交点に記憶される。このようなRAMの記憶状態に
対応する論理回路が図4のB図に示されている。このよ
うに、図3のA図のRAMは、2**16通りの論理機
能のいずれをも旨くしかも単純に表すことができる。
【0018】図3のB図は、16個のセレクトビットの
いずれをも生成し得るような別の構造を示す。「16セ
レクトビット」というラベルが付された左側の垂直コラ
ムのレジスタ0〜15はそれぞれバイナリ「1」又は
「0」からなる選択された信号を有する。A、B、C及
びDの適切な組合せを選択することにより、16セレク
トビットレジスタの16個の位置の或る位置に記憶され
ている或るビットが出力リードに伝送される。例えば、
「1」レジスタのビットを出力リードに伝送する場合、
信号A、B、C及びDが、そのようなラベルが付された
リードに加えられる。16セレクトビットレジスタの1
6個の位置の内「15」というラベルが付された信号を
出力リードに伝送する場合、信号A、B、C、及びDが
適切なコラムに加えられる。このようにして、この構造
を用いて、2**16個の論理機能のいずれをも実現す
ることができる。
【0019】図5は、9個のコンフィグラブル論理要素
を有するコンフィグラブル論理アレイを示す。図5に示
されているように、9つのコンフィグラブル論理要素4
0−1〜40−9のそれぞれが、複数の入力リードと1
つ又は複数の出力リードとを有する。各入力リードは、
選択された一般的相互接続リードを入力リードに接続す
る複数のアクセスジャンクションを有する。図5に於て
は、コンフィグラブル論理要素40−7の入力リード2
のアクセスジャンクションにはA1〜A4というラベル
が付されている。他の入力リードのためのアクセスジャ
ンクションは、図示されているのみで、図面の繁雑化を
避けるために格別ラベルが付されていない。同様に、各
コンフィグラブル論理要素の各出力リードは、当該出力
リードを一般的相互接続リードの対応するものに接続す
る複数のアクセスジャンクションを有する。図5に於
て、これらのアクセスジャンクションが、各コンフィグ
ラブル論理要素の各出力リードについて図示されてい
る。コンフィグラブル論理要素40−7の出力リードの
ためのアクセスジャンクションにはB1〜B5というラ
ベルが付されている。入力リード及び出力リードのいず
れでもない図5に示されているリードは、一般的相互接
続リードと呼ばれるもので、入力リード及び出力リード
のためのアクセスジャンクションでない図5に示されて
いるジャンクションは、一般的相互接続ジャンクション
と呼ばれるものである。
【0020】図5に示されているように、プロクグラマ
ブルアクセスジャンクション及び、一般的相互接続リー
ド及び種々のリードを他のリードに接続するプログラマ
ブル一般相互接続ジャンクションを有する一般相互接続
構造と共に9つの論理要素が集積回路チップ上に集積さ
れている。一般相互接続構造は、1組の一般相互接続リ
ード及びプログラマブルジャンクションを有し、プログ
ラマブルジャンクションは、一般相互接続構造内の各一
般相互接続リードについて特定の一般相互接続リードを
一般相互接続構造内の1つ又は複数のリードに接続する
一般相互接続ジャンクションを支配するプログラムが存
在するような特性を有する一般相互接続リードを相互接
続する。更に、コンフィグラブル論理アレイ内の任意の
コンフィグラブル論理要素の特定の出力リードについて
そしてコンフィグラブル論理アレイ内の任意のコンフィ
グラブル論理要素の特定の入力リードについて、前記し
た特定の出力リードが前記した特定の入力リードに接続
されるような当該ジャンクションを支配するプログラム
が存在する。特定の出力リードから特定の入力リードに
至る導電路は、常に2つのアクセスジャンクション及び
一般相互接続リードの少なくとも一部を含む。例えば、
コンフィグラブル論理要素40−8の出力リードからコ
ンフィグラブル論理要素40−7の第2の入力リードに
至る導電路は、アクセスジャンクションA7及びB7及
び一般相互接続リードの部分Pを有する。一般に、1つ
のコンフィグラブル論理要素の出力リードから他のコン
フィグラブル論理要素の入力リードに至る導電路は、更
に1つ又は複数の一般相互接続ジャンクションを含む。
【0021】論理要素40−1〜40−9のそれぞれ
は、図2に示されたような回路又は複数の論理機能のい
ずれをも実現し得るような図2に示されたように構成さ
れる同様の構造を有する回路の集合からなる。この回路
をプログラムするためには(コンフィグラブル相互接続
スイッチ及びコンフィグラブル論理要素の両者をプログ
ラムするためには)、コンフィグラブル制御入力リード
として特定される入力リードに、選択された信号を加え
ることにより、論理要素のそれぞれに所望の論理機能を
実現させ、所望に応じて論理要素を相互接続する。図5
に於て、コンフィギュレーション制御信号の為の入力リ
ードとしてのリードが特に特定されていない。しかしな
がら、このリードとして、任意のI/Oパッドを用いる
ことができる。
【0022】コンフィギュレーション制御ビットは、図
7に示されているプログラム用レジスタに通常記憶され
ている種々の設計条件に応じて直列又は並列にコンフィ
グラブル論理アレイに入力される。或いは、コンフィギ
ュレーション制御ビットをチップ上のメモリーに記憶し
ておいても良い。更に、特にプログラム用のレジスタに
コンフィギュレーション制御信号を伝送するために用い
られるような入力クロック信号のために別のI/Oパッ
ドを用いると良い。図5に示されたコンフィグラブル論
理アレイが構成された時、論理要素40−1〜40−9
の選択された出力信号が選択されたI/Oパッドに供給
される。図6は図5に用いられたジャンクションのシン
ボルの意味を示す。
【0023】論理要素40−1(図5)などの論理要素
を構成するために、例えば図2に示されたようなリード
C0〜C5などのコンフィギュレーション制御リードに
或る数のビットを供給しなければならない。このため
に、例えば、シフトレジスタが、各コンフィグラブル論
理要素の一部として用いられる。図7は、このような目
的に用いることのできるシフトレジスタを示す。図7の
シフトレジスタは2つの基本的な記憶セルを有する。各
記憶セルは、1ビットの情報を記憶することができる。
云うまでもなく、実際のシフトレジスタは、それが一部
を成す論理要素をその所望のコンフィギュレーションに
構成するために必要な数の記憶セルを有するものであっ
て良い。実際の作動に際して、入力信号が入力リード5
8に加えられる。
【0024】図8のD図に示されているように、この入
力信号は、所望の論理機能を実現するコンフィグラブル
論理要素を構成するように、かつアクセスジャンクショ
ン又は後述する一般相互接続リード間の一般相互接続ジ
ャンクションを構成するためにコンフィギュレーション
制御ビットとしてシフトレジスタに供給されるべきビッ
ト列を有する。このようにして、入力リード58に加え
られる一連のパルスは、シフトレジスタの記憶セルに記
憶された場合に、所望の機能及び又は相互接続状態を適
切な要領にて達成するようなコンフィギュレーション制
御ビットを生成する。例えば、図2の回路をANDゲー
トを形成するように構成する場合、パルスC0、C1、
C2、C3、C4及びC5は1、1、X、X、0及び1
により表される。
【0025】入力リード58に加えられるパルス列は、
リード57及び59にそれぞれ加えられるクロックパル
スΦ1及びΦ2に同期している。従って、作動の初期段
階に於て、クロックパルスΦ1がハイとなり(図8のA
図)、クロックパルスΦ2がローとなると(図8のB
図)、ホールド信号(図8のC図)が、シフト中にロー
となり、直列接続されたシフトレジスタの記憶セル5−
1、5−2などを通過するデータの流れが容易化され
る。
【0026】パターン「01010」をシフトレジスタ
内にシフトする場合、以下の動作が行われる。即ち、ク
ロック周期t1の第1の略半周期の間リード58上の入
力信号がローとなる。インバータ51−1の出力信号Q
*1(ここで、Q*1は
【0027】
【外2】
【0028】である。)は、入力信号がローレベルとな
り、Φ1かハイレベルとなるのに応答してパストランジ
スタ50−1をイネーブルする。第1のクロック周期t
1が或る時間経過すると、クロック信号Φ1がローとな
り(図8のA図)、クロック信号Φ2がその直後にハイ
となり(図8のB図)、パストランジスタ55−1をイ
ネーブルする。このようにして、ハイレベル出力信号Q
*1が、イネーブルされたパストランジスタ55−1を
介してインバータ52−1の入力リードに伝送され、イ
ンバータ52−1の出力リード上にローレベル出力信号
Q1を発生させる。
【0029】このようにして、周期t1の最後の段階に
於ては、インバータ52−1からの出力信号Q1(図8
のF図)がローレベルとなる。第2のセル内のインバー
タ51−2及び52−2からの出力信号Q*2及びQ2
は、これらのインバータの信号を既知の状態に変更する
ための既知信号が第2の記憶セル5−2に伝送されてい
ないため、依然不確定の状態にある。
【0030】第2の周期(図8のA図に符号t2により
示される)の初期の段階に於て、Φ1はハイとなり(図
8のA図)、Φ2は、周期t1が終了する前に既にロー
となっていることから、ローとなっている(図8のB
図)。入力信号(図8のD図)は、バイナリ「1」を表
すハイレベルに上昇しており、従ってインバータ51−
1の出力信号Q*1がローレベルとなっている。インバ
ータ52−1の出力信号Q1は、パストランジスタ55
−1がローレベルであるΦ2信号により遮断されている
ため、依然ローの状態にある。第2の周期に於てある時
間が経過した後、先ずΦ1がローとなり、短時間の後に
Φ2がハイとなる。この時、出力信号Q*1は、パスト
ランジスタ55−1を経てインバータ52−1に伝送さ
れ、インバータ52−1からの出力信号Q1をハイレベ
ルに押上げる。
【0031】Q1がハイレベルであってパストランジス
タ53−2をイネーブルした時に、Q1の前回のローレ
ベル信号がインバータ51−2の出力信号Q*2をハイ
レベルに押上げてあり、パストランジスタ55−2をイ
ネーブルするべく周期t2の後半に於てΦ2がローレベ
ルからハイレベルに変化することにより、インバータ5
2−2からの出力信号Q2がローレベルに押下げられ
る。このようにして、リード58の入力信号(図8のD
図)が、シフトレジスタ内の各記憶セル5−1、5−
2、5−3などへと伝送される。
【0032】所望の情報がシフトレジスタに伝送される
と、ホールド信号(図8のC図)がイネーブルされ(即
ちハイレベルに押上げられ)、インバータ52の出力リ
ードからのフィードバックリード50−1、50−2、
50−3などをインバータ51の入力リードに接続し、
情報を各セル内に半永久的にホールドする。実際の作動
に際して、特定のセル、例えば5−1に記憶された信号
は、コンフィギュレーション制御回路又は相互接続パス
デバイスに接続される。
【0033】シフトレジスタの出力信号Q1、Q*1、
Q2、Q*2などは、論理要素の(コンフィギュレーシ
ョン)制御入力又は一般相互接続ジャンクションのパス
デバイスに直接接続されている。
【0034】Φ1がローの時、Φ1及びホールド信号を
ハイに押上げ、データを半永久的にホールドすることが
できる。Φ1及びΦ2をハイとし、ホールドをローとす
ることにより、シフトレジスタの入力をセット又はクリ
アすることによりシフトレジスタ全体をセット又はクリ
アすることができる。この信号がシフトレジスタの全体
に及び、各レジスタをクリアするためにある一定のセッ
ト/リセット時間が必要となる。言うまでもなく、この
時間は、シフトレジスタの全長に依存する。
【0035】シフトレジスタは、その動的過程にあって
は、シフトされる情報を、シフトレジスタのインバータ
51−1、52−1、51−2、52−2などを有する
(図7に示されていないが公知の)トランジスタのゲー
トの電荷として記憶するようにして作動する。これらの
インバータは公知型式のものであって、その詳細な説明
を省略する。ダイナミックシフトレジスタは、6個のト
ランジスタを用い、従ってその必要とする面積が小さい
ため、ダイナミックシフトレジスタを用いることに意味
がある。ダイナミックシフトレジスタは、1つのトラン
ジスタを付加するのみによりスタチックラッチに変更さ
れる。従って、ダイナミックシフトレジスタ(スタチッ
クラッチ)は、回路を大幅に複雑化することなく、また
半導体の面積を多く必要とすることなく、コンフィグラ
ブル論理要素の一部として容易に製造することができ
る。ホールド信号が存在することから、またシフトレジ
スタをホールドすることによりデータが自動的にリフレ
ッシュされることから、ダイナミックシフトレジスタは
スタチックラッチとなることができる。従って、別個の
リフレッシュ回路が不必要となる。 上記から、ダイナ
ミックシフトレジスタ(スタチックラッチ)は、一旦ホ
ールド状態にラッチされればリフレッシュされる必要が
ないことが理解出来よう。これは、例えばリード50−
1を含むフィードバック回路及び記憶セル5−1のパス
トランジスタ54−1を用いることにより達成すること
ができる。
【0036】図9は、コンフィグラブル組合せ論理回路
100、コンフィグラブル記憶回路120及びコンフィ
グラブル出力セレクト論理回路140を有する本発明に
基づくコンフィグラブル論理要素99を示すブロック図
である。組合せ論理回路100は、コンフィグラブル論
理要素99に加えられるN個のバイナリ入力信号及び記
憶回路120からのM個のバイナリフィードバック信号
を受ける。組合せ論理回路100は、複数のコンフィギ
ュレーションに構成(configure)することができる。
各コンフィギュレーションは、組合せ論理回路への入力
信号の1つ又は複数の選択された部分集合としての1つ
又は複数の選択された組合せ論理機能を実現することが
できる。組合せ論理回路100がコンフィグラブルであ
るため、異なる複数の機能を実現するために用いること
ができる。しかも、2つ以上の機能を同時に実現し、こ
れらをコンフィグラブル論理要素100の異なる出力リ
ードに出現させることができる。
【0037】詳しく言うと、組合せ論理回路100は、
M+N個のバイナリ入力信号からK個(K≦M+N)の
バイナリ入力信号を選択する。組合せ論理回路100
は、組合せ論理回路100が、前記K個のバイナリ信号
の部分集合の関数である第1の組の機能を実現するよう
な第1の組の値と、第1の組の機能と等しくない第2の
組の機能を実現するような第2の組の値とを少なくとも
含むような第1の組のコンフィギュレーション制御信号
からなる複数の組の値に応答する。或る実施例に於て
は、組合せ論理回路100は、K個のバイナリ信号の関
数としての2**(2**K)(22k)個のバイナリ値
の1つを選択するような第1のコンフィギュレーション
と、K個の選択されたバイナリ入力信号の第1の選択さ
れたK−1個の入力信号の関数として2**[2**
(K−1)](即ち22(K-1))個の値の1つを選択しか
つK個の選択されたバイナリ入力信号から選ばれた第2
のK−1個の入力信号の関数としての2**[2**
(K−1)]個のバイナリ値の1つを選択するような第
2のコンフィギュレーションとを有する。(第2の組の
K−1個の信号は、第1のK−1個の信号と必ずしも異
なるものである必要はない。)このような組合せ論理回
路100の作動の要領は、後記する図10の実施例を参
照することにより一層容易に理解されよう。
【0038】記憶回路120もコンフィグラブルであっ
て、そのコンフィギュレーションに応じて、例えばセッ
ト及びリセットを有する透明なラッチ回路、セット及び
リセットを有するDフリップフロップ回路、エッジ検出
回路、シフトレジスタの1つのステージ、カウンターの
1つのステージなどであって良い1つ又は複数の記憶要
素を実現するようにプログラムすることができる。コン
フィグラブル記憶回路120は、バス161上の組合せ
論理回路100からの出力信号及び入力バス160上の
組合せ論理回路のN個の入力信号から選択された信号及
びクロック信号を受ける。出力選択論理回路140は、
組合せ論理要素及び記憶回路の出力信号から選ばれた信
号としての出力信号を供給するように構成される。
【0039】図10は、図11に示されたコンフィグラ
ブル論理要素の一実施例を示す。図10に於て、コンフ
ィグラブル論理要素99の4つの入力信号がA、B、C
及びD(即ちN=4)として示されている。記憶回路1
20がスイッチ107に1つのフィードバック信号Qを
供給するのみであるため、M=1である。図10に於
て、信号A、B及びC及びD又はQが、5つの信号A、
B、C、D及びQから選択されるため、K=4である。
組合せ論理回路要素100はコンフィグラブルスイッチ
101〜107、113、114、8ビットRAM10
8及び109、1−8選択論理回路110、111、マ
ルチプレクサ112及び、スイッチ113及び114に
対するコンフィギュレーション制御リード115を有す
る。各コンフィグラブルスイッチは、前記したようにリ
ード(リード115以外は図示省略されている)上の図
示されないプログラム用レジスタからの制御ビットによ
って構成される。スイッチ101は、その出力信号とし
て信号Aを供給するように、又は、その出力信号として
信号Bを供給するように構成することができる。同様に
して、スイッチ102〜107は、その出力信号として
その2つの入力信号から選ばれた一方を供給するように
構成することができる。
【0040】従って、例えば、コンフィギュレーション
制御ビットとして或る選択を行った場合、スイッチ10
7は信号Dを供給し、バイナリ信号A、C及びDが、1
−8選択論理回路110及び1−8選択論理回路111
に対してスイッチ101〜103、104〜107を介
して供給される。バイナリ信号A、C及びDの8つの可
能な組合せのそれぞれについて選択論理回路110は、
RAM108内の異なる記憶要素を選択し、選択された
位置に記憶されたビットを出力する。1−8選択論理回
路111は、8ビットRAM109に対して同様の動作
を行う。マルチプレクサ112は、信号Bの状態に応じ
て、選択論理回路110からの出力信号又は選択論理回
路111からの出力信号を供給する。このコンフィギュ
レーションに於ては、リード115に加えられた制御ビ
ットにより、スイッチ113及び114が、マルチプレ
クサ112からの出力信号を組合せ論理要素100の出
力リードF1及びF2に同時に伝送するようになる。2
つの8ビットRAM108及び109は、バイナリビッ
トにより2**16通りの異なる状態にプログラム可能
である。8ビットRAMにプログラムされた状態に応じ
て、4つのバイナリ変数A、B、C及びDについて2*
*16=2**(2**4)通りの可能な論理機能のい
ずれか1つをコンフィグラブル論理要素100により実
現し得るようになる。この場合K=4であり、論理機能
は、バイナリ値を有するバイナリ変数の関数からなる。
【0041】コンフィギュレーション制御ビットの別の
組合せを選択した場合、スイッチ107が、記憶回路1
20からのフィードバック信号9を供給し、スイッチ1
01〜103及び104〜107、113、114のコ
ンフィギュレーションは前記と同様である。コンフィグ
ラブル論理要素100は、2つの8ビットRAM108
及び109の各プログラム状態について4つのバイナリ
変数A、B、C及びQに於ける2**16=2**(2
**4)通りの可能な論理機能のいずれか1つを実現す
る。この場合もK=4である。
【0042】更に異なるコンフィギュレーション制御ビ
ットを選択した場合、スイッチ101〜103は、信号
A、C及びQを供給し、スイッチ104〜106は信号
B、C及びQを供給し、リード115に加えられた制御
信号が、スイッチ113及び114を切替ることによ
り、リードF2に選択回路110の出力信号をそしてリ
ードF1に選択回路111の出力信号をそれぞれ供給す
る。このようにこのコンフィギュレーションによって、
リードF1上に、8ビットRAM108の2**8=2
**(2**3)通りのプログラム状態のそれぞれにつ
いて3つのバイナリ変数A、C及びQについての2**
8=2**(2**3)通りの論理機能のいずれかを実
現し、リードF2上にて、RAM109の2**8通り
のプログラム状態のそれぞれについて3つのバイナリ変
数B、C及びQの2**8=2**(2**3)通りの
論理機能のいずれかを実現する。
【0043】一般に、4つの変数A、B、C及びD/Q
から3つの変数を第1の選択として選択し、4つの変数
A、B、C及びD/Qから3つの変数を第2の選択とし
て選択する場合について、8ビットRAM108の2*
*8通りの可能なプログラム状態のそれぞれについてリ
ードF2上に第1の選択として選ばれた3つの変数の2
**(2**3)通りの論理機能を実現し、かつRAM
109の2**8通りの可能なプログラム状態のそれぞ
れについて出力リードF1上に第2の選択として選ばれ
た3つの変数の2**(2**3)通りの論理機能のい
ずれかを実現するようなコンフィグラブル論理要素10
0のコンフィギュレーションがそれぞれ存在する。
【0044】図示されない別の実施例に於ては、変数
A、B、C及びD/Qから選ばれた2つの変数について
の任意の4つのバイナリ関数がコンフィグラブル論理要
素の4つの追加の出力リードに実現するべく各8ビット
RAMに2つの1−4選択論理回路を追加するように各
8ビットRAMを再分割するようにしている。同様にし
て、図示されない別の実施例に於ては、32ビットRA
M、信号A、B、C及びD、及びフィードバック信号Q
がすべて、32ビットRAMの各プログラム状態に対応
するような2**(2**5)通りのバイナリ関数のい
ずれか1つを実現するようなコンフィギュレーションを
可能にするために用いられる。(この場合N=4、M=
1及びK=5となる)。別の図示されないコンフィギュ
レーションにあっては、N=4、M=1及びK=5であ
って、変数A、B及びCについての第1のバイナリ関
数、変数B、C及びDについての第2のバイナリ関数F
2、及び変数B、C、D及びQについての第3のバイナ
リ関数F3が実現される。ここで重要なことは、2K1'
+2K2'+2K3'=2K(但し、Ki’は、i=1、2、
3について関数Fiの変数の数である。)という関係が
成立することである。
【0045】再び図10に於て、重要なことは、コンフ
ィグラブルスイッチ101、102及び103が、これ
らの入力信号の部分集合を選択し、入力信号の部分集合
を、回路110の選択された入力リードに1対1の対応
を以て供給する点にある。例えば、コンフィギュレーシ
ョン制御信号の1つの値の組に応じて、コンフィグラブ
ルスイッチ101、102及び102が、信号Aをリー
ド110−3に、信号Bをリード110−2に、そして
信号Cをリード110−1に供給する。
【0046】リードF1及びF2上の出力信号は、コン
フィグラブル記憶回路120に対する入力信号である。
信号A、C及びDは、記憶回路120の入力信号でもあ
る。コンフィグラブル記憶回路120は、プログラマブ
ルスイッチ122、123、126〜128、エクスク
ルーシブORゲート124、129及び130、AND
ゲート125、131及び132、及び記憶要素121
を有する。記憶要素121は、それぞれS、R、D及び
Ckにより示されるセット、リセット、データ及びクロ
ック入力リードを有すると共に、出力リードQFF及びQ
LAを有する。
【0047】スイッチ123、126〜128は、それ
ぞれの入力信号のいずれか1つを出力信号として選択す
るようにそれぞれ構成されている。記憶要素121のセ
ット、クロック及びリセット入力リードに対応するセッ
ト、クロック及びリセット機能は、すべてハイ状態にあ
り、それぞれ論理1信号をエクスクルーシブORゲート
124、129及び130のINVS、INVC及びI
NVRリードに加えることによりスイッチ123、12
7及び129の出力信号に対してロー状態とすることが
できる。論理0信号がリードINVS、INVC及びI
NVRに加えられた場合、エクスクルーシブORゲート
124、129及び130の出力信号の極性が入力信号
の極性と等しくなる。論理1信号がINVS、INVC
及びINVRリードに加えられた時、エクスクルーシブ
ORゲート124、129及び130の出力信号は入力
信号の反転信号となる。
【0048】ANDゲート125、131及び132
は、論理1信号をENS、ENC及びENRリードに加
えることによりイネーブルされる。これらのリードに論
理0信号が加えられた場合これらのゲートがディスエー
ブルされる。入力リードENS、ENC又はENRのい
ずれか1つに論理0信号が加えられると、ANDゲート
の出力が論理0レベルとなり、記憶回路121の対応す
る機能が、対応するORゲートの状態に関わりなくディ
スエーブルされる。QFFは、フリップフロップ出力信号
を発生し、QLAは、図11について前記したようにラッ
チ出力信号を供給する。コンフィグラブルスイッチ12
2は、リードQFF及びQLAのバイナリ信号のいずれか1
つを選択し、スイッチ122の出力信号Qは、出力選択
論理回路140及びコンフィグラブル組合せ論理回路1
00の入力信号となる。
【0049】図11は記憶回路121の一実施例を示
す。記憶要素121は、フリップフロップを構成するよ
うに直列接続された2つのDラッチLA1及びLA2を
有する。ラッチLA1はNチャンネルパストランジスタ
P1及びP2とNORゲートG1及びG2を有する。パ
ストランジスタP1及びP2のゲートは、信号Ck及び
C*kにより制御されている。同様にして、ラッチLA
2はNチャンネルパストランジスタP3及びP4とNO
RゲートG3及びG4を有する。トランジスタP3及び
P4のゲートは、信号Ck及び信号C*kにより制御さ
れる。D入力リードは、ラッチLA1のデータ入力リー
ドである。S入力リードは、ラッチLA1のセット入力
リード及びラッチLA2のリセット入力リードとして機
能する。R入力リードは、ラッチLA1のリセット入力
リード及びラッチLA2のセット入力リードとして機能
する。
【0050】NORゲートG1の出力信号Q*LAは、ラ
ッチLA2のデータ入力リードに接続されている。出力
リードQLAは、ラッチLA1のNORゲートG2の出力
リードに接続され、出力リードQFFは、ラッチLA2の
NORゲートG3の出力リードに接続されている。
【0051】コンフィグラブル記憶回路120(図1
0)は、スイッチ122を、出力リードQと出力リード
QLAとを接続させるように構成することによりセット及
びリセットを有する透明なラッチとして機能する。クロ
ック信号Ckがローの間リードQLAの出力信号は入力信
号に従う。クロック信号Ckがハイとなると、QLAの出
力信号がホールドされ、パストランジスタP1を遮断
し、パストランジスタP2を導通させる。このようにし
て、データ信号が出力リードQLAに伝送される。
【0052】記憶回路120は、セット及びリセットを
有するDフリップフロップ回路として機能するように構
成することができる。このコンフィギュレーションにあ
っては、スイッチ126が、リードF1の信号を選択す
るように構成され、ゲート125、131及び132が
論理1信号をリードENS、ENC及びENRに加える
ことによりイネーブルされる。最後に、スイッチ122
が、記憶要素121のリードQFFの出力信号を選択する
ように構成される。記憶要素120は、論理0信号をリ
ードENS及びENRに加えることにより上記した構成
を変更することによりセット及びリセットを有さないD
フリップフロップ回路として構成することができる。
【0053】コンフィグラブル記憶回路120は、記憶
要素121のCk入力リードに論理0入力信号が発生す
るようにANDゲート125及び132をイネーブルし
かつANDゲート131をディスエーブルすることによ
りRスラッチとなるように構成することができる。リー
ドCk上の論理0信号は、パストランジスタP3を遮断
すると共にパストランジスタP4を導通させる。次い
で、スイッチ122が、QFF上の出力信号を選択するよ
うに構成される。
【0054】最後に、記憶回路120は、エッジ検知回
路として機能するように構成することができる。例え
ば、記憶要素120の状態を、立上りエッジ検出回路と
して構成する場合、ANDゲート125が、論理0信号
を入力リードSに加えることによりディスエーブルさ
れ、ANDゲート131がイネーブルされ、クロック信
号が入力リードCkに伝送されるようにし、スイッチ1
26が、論理1信号が入力リードDに加えられるように
入力リード126aを選択するように構成される。AN
Dゲート132はイネーブルされる。論理1リセット信
号は、QFF上の出力信号を論理0信号に押下げる。クロ
ック信号がローであれば、パストランジスタP2及びP
3が遮断され、パストランジスタP1が導通する。その
結果、NORゲートG1がリードD上の論理1信号を反
転し、ノードQ*LA上に論理0信号を生成する。クロッ
ク信号がハイ状態に押上げられると、トランジスタP1
及びP4が遮断し、トランジスタP2及びP3が導通
し、ノードQ*LA上の論理0信号がNORゲート23に
より反転され、出力リードQFF上に論理1信号が生成さ
れ、その結果立上りエッジが検出されることとなる。次
いでリセット入力を用いてQFFを0にリセットし、エッ
ジ検出回路が次の立上りエッジを検出し得る待機状態と
なる。クロック信号が押下げられると、トランジスタP
2及びP3が遮断され、トランジスタP4が導通し、Q
FF上の信号が論理0状態のままとなり、次の立上りエッ
ジまで状態が変化しない。
【0055】同様にして、記憶回路120を、論理1信
号をエクスクルーシブORゲート129のINVCリー
ドに加えることにより立ち下がりエッジ検出回路となる
ように構成することができる。同様に、記憶回路120
は、シフトレジスタ又はカウンタの1ステージとしての
機能を果すこともできる。
【0056】出力選択論理回路140は、組合せ論理回
路100から得られリードF1及びF2上に現れる出力
信号及び記憶要素120の出力信号から1つの信号を選
択するように構成し得るようにコンフィグラブルスイッ
チ141及び142を有する。
【0057】以上本発明の好適実施例について説明した
が、当業者であれば、本発明の概念から逸脱することな
く種々の変形変更を加えて本発明を実施することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】コンフィグラブル論理アレイ内のコンフィグラ
ブル論理要素により実現し得る種々の論理機能の幾つか
を示す図である。
【図2】2つの変数A、Bについての有用な或る数の関
数を実現し得るような1つの可能なコンフィグラブル論
理要素の実施例の内部論理構造を示す回路図である。
【図3】A図は、16通りの入力状態の任意のものを特
定することができ、かつ2の16乗通りの機能を実現し
得るような16ビットRAMを示し,B図は、2の16
乗通りの機能を実現し得るような16個のビットの任意
の1つを、外部端子に伝送するべく選択するための選択
構造を示す。
【図4】A図は、図3のA図の構造についての1つの可
能なカルノーマップを示し、B図は、A図のカルノーマ
ップに於て第1及び第2のローと第1のコラムとの交点
にバイナリ0を置いた場合の論理ゲートを示す。
【図5】所望の論理機能を実現するように選択されたリ
ード間に形成されたプログラマブル相互接続線及び論理
要素間の選択された入力/出力パッド及びリードの相互
接続線と共に集積回路チップ上に形成された9つの論理
要素からなる複数のコンフィグラブル論理要素を示す。
【図6】図6に於て交差するリードの接続状態を表すキ
ーである。
【図7】本発明に基づくコンフィグラブル論理要素と共
に用いることのできる新規な組合せスタチック及びダイ
ナミックシフトレジスタの回路の一部を示す。
【図8】A図〜H図は図7の構造の作動を示すための波
形図である。
【図9】本発明に基づくコンフィグラブル論理要素を示
す。
【図10】図9のコンフィグラブル論理要素の一実施例
を示す。
【図11】図10の記憶要素121の一実施例を示す。
【符号の説明】
21、22…インバータ 25…ANDゲート 26…NORゲート 29〜D…トランジスタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構成を変更可能な記憶回路であって、 少なくとも第1及び第2の入力リードを有するデータ記
    憶のための記憶手段と、 前記第1の入力リードに対応し、かつ対応する入力信号
    を受けるための1個又は複数の第1の組の入力リード
    と、 前記第2の入力リードに対応し、かつ対応する入力信号
    を受けるための1個又は複数の第2の組の入力リード
    と、 前記第1の組の入力リードの中の個々のリードについて
    それぞれに対応して、前記各リードの入力信号を前記第
    1の入力リードに供給するような構成を有する第1の手
    段と、 前記第2の組の入力リードの内の個々のリードについて
    それぞれに対応して、前記各リードの入力信号を前記第
    2の入力リードに供給するような第1の構成を有する第
    2の手段とを有し前記記憶手段が、前記第1及び第2の
    手段により供給される前記信号に応答して1個又は複数
    の出力信号を発生することを特徴とする構成変更可能な
    記憶回路。
  2. 【請求項2】 前記第2の手段が、前記第2の組の或る
    特定のリードについてそれぞれに対応して、前記特定の
    リードの信号の補数を前記第2のリードに供給する第2
    の構成を有することを特徴とする請求項1に記載の構成
    を変更可能な記憶回路。
  3. 【請求項3】 前記第2の手段が、第1の一定の信号を
    発生する手段を有し、かつ前記第1の一定の信号を前記
    第2のリードに供給するような構成を有することを特徴
    とする請求項1に記載の構成を変更可能な記憶回路。
  4. 【請求項4】 前記第1の手段が、第2の一定の信号を
    発生する手段と、第3の一定の信号を発生するための手
    段とを有し、かつ、前記第2及び第3の一定の信号を前
    記第1の入力リードにそれぞれ供給するような第1及び
    第2の構成を更に有することを特徴とする請求項3に記
    載の構成を変更可能な記憶回路。
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