JP2000261293A - 2進信号処理用回路配置 - Google Patents
2進信号処理用回路配置Info
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Abstract
ル内の関連する状態遷移の2進信号の1つの瞬時値を記
憶しその値を出力し、1つの記憶装置内のこれらの記憶
セルの出力端子がスイッチング段127を経て記憶装置
の共通出力端子6に接続され、該スイッチング段127
が各記憶セル121の出力端子を、クロック信号の関連
する状態遷移で開始しクロック信号の次の状態遷移で終
わる時間インターバルにおいて記憶装置の共通出力端子
6に接続するよう構成する。この構成により、2進信号
を出力信号が発生する繰返し周波数と同一の繰返し周波
数で内部処理する回路配置に基づいて、出力信号の繰返
し周波数より高く且つ実行すべき信号処理と少なくとも
ほぼ無関係の内部繰返し周波数で処理する。
Description
配置に関するものである。
ng」 Vol.39, book8,1991年8月,pp.1914−1917に公表
された論文 "A VLSI System for Real-Time Linear Ope
rations and Transforms"はベクトル行列の積計算用の
VLSIシステムを開示し、このシステムは同一の計算
処理を多重モードで実行するように回路素子を制御し得
るダブルクロックダイアグラムを含む。回路素子のこの
ような多重使用のために、外部データ帯域幅用の回路に
おいて許容最高動作周波数を使用することが可能にな
り、集積回路配置の結晶表面積に関し改善された信号処
理容量対回路要件の比を提供することができる。内部ク
ロック周波数が外部供給データのクロック周波数の4倍
のシステムが開示されている。内部クロック周波数は一
例では40MHzにのぼるが、出力データバス上の周波
数は10MHzにすぎない。
EE in Press、ニューヨーク、USA、1988、PP.50-60
に公表された“Speech Codec Archtecture for Pan-Eur
opean Digital Mobile Radio Using Bit-Serial Signal
Processing”は音声信号符号化用集積回路の構成を開
示し、この回路は特にディジタル自動車ラジオ用に設計
されている。このような符号化に使用するアルゴリズム
はプログラマブル部分のないビット直列回路構造で実現
される。システムの種々の機能ブロック間の臨界回路素
子が前記回路構造内で時間多重式に動作する。そのねら
いは回路の表面積の著しい低減並びに電力消費の著しい
低減を達成することにある。ここで使用する時間多重
は、一時的要求されるのみである回路素子が通常連続す
る数クロック周期に亘るそれらのアイドル時間中に他の
回路素子にも使用されるように動作する。
した種類の回路配置を、2進信号を出力信号が発生する
繰返し周波数と同一の繰返し周波数で内部的に処理する
回路配置に基づいて、出力信号の繰返し周波数より高く
且つ実行すべき信号処理と少なくともほぼ無関係の繰返
し周波数で処理するための高速で簡単で明確な回路コン
セプトが達成されるように構成することにある。
明による2進信号処理用回路配置は、少なくとも1つの
2進出力信号を出力する少なくとも1つの論理装置と、
各論理装置に対し、前記少なくとも1つの2進出力信号
を周期的に逐次発生する状態遷移を示すクロック信号に
より規定される瞬時に記憶する少なくとも1つの記憶装
置とを含み、前記少なくとも1つの記憶装置が複数の記
憶セルを含み、各記憶セルがクロック信号の各サイクル
内の関連する状態遷移の瞬時に2進信号の1つの瞬時値
を記憶するとともにその値をその出力端子から出力し、
1つの記憶装置内のこれらの記憶セルの出力端子がスイ
ッチング段を経て当該記憶装置の共通出力端子に接続さ
れ、該スイッチング段が各記憶セルの出力端子を、クロ
ック信号の関連する状態遷移で開始しクロック信号の次
の状態遷移で終わる時間インターバルにおいて当該記憶
装置の共通出力端子に接続するよう構成されていること
を特徴とする。
が区分され且つ互いに機能的に分離されるとともに好ま
しくは空間的にも分離されるように配置されている。こ
の回路配置の動作、特に記憶装置内の内部信号処理が出
力信号の繰返し周波数と同一の繰返し周波数で発生する
動作に対し、記憶装置は慣例の如く構成することがで
き、内部信号処理及び出力信号は同一のクロック周波数
で制御するのが好ましい。
の代わりに本発明の記憶装置を設ければ、追加の変更の
必要なしに、クロック信号の各サイクル内の状態遷移の
数に対応する数の信号処置ステップをクロック信号の各
サイクル中に実行することができる。1サイクル内のこ
れらの個々の処理ステップから得られた論理装置の出力
信号の値は記憶装置内の個々の記憶セルに記憶すること
ができる。これはクロック信号の1サイクル内に論理装
置の複数回の使用を可能にする。その結果として、論理
装置をクロック信号の1サイクル内の状態遷移の数に対
応する数だけ並列に設ける必要がなくなるので、回路素
子の節約が達成される。
い回路配置に対し回路素子の特に顕著な節約が達成され
る。この場合には、論理装置の2重使用により高率の回
路素子を節約することができ、集積回路の場合には高率
の結晶表面積を節約することができる。その理由は、本
発明に従って構成された記憶装置は少数の回路手段を必
要とするのみであるためである。この種の回路配置が複
数の論理装置及び複数の記憶装置を有する場合には、本
発明の原理をできるだけ多数の記憶装置に適用して回路
素子の節約を最大にすることができる。
施態様では、前記少なくとも1つの記憶装置がD−フリ
ップフロップとして構成された2つの記憶セルを含み、
それらのクロック入力端子に少なくともほぼ矩形波信号
の形態のクロック信号を供給することができ、前記2つ
の記憶素子を構成するD−フリップフロップのうちの第
1のフリップフロップが記憶のためにクロック信号の立
上り縁で駆動され、第2のフリップフロップが立下り縁
で駆動され、前記スイッチング段がクロック信号の状態
遷移間のレベルに従って制御される構成とする。
号処理の繰返し周波数をクロック周波数の2倍に増大さ
せることができ、この際慣例の記憶装置を本発明の記憶
装置と置き換える必要があるだけである。クロック信号
の各サイクルにおいて2つの信号値を互いに独立に処理
ステップることができる。2つの完全に独立の2進信号
を1つの論理装置内で処理し、これらの信号を記憶装置
内の2つの記憶セルに相互影響なしに記憶することがで
きる。
する状態遷移の瞬時における2進出力信号の瞬時値を個
別のデータストリームに関連させるのが好ましい。その
理由は、この場合にはこのような個別のデータストリー
ムを同一の論理装置により、相互影響なしに、クロック
信号の各サイクルにおいて時間インターリーブ式に簡単
に1ビットづつ処理することができるためである。2つ
のインターリーブデータストリームの1ビットづつの処
理、即ち2つの2進信号の瞬時値づつの処理のために、
2つのデータストリームの第1ストリームの信号は、そ
の瞬時値がクロック信号の立上り縁中に記憶され、第2
データストリームの信号はその瞬時値がクロック信号の
立下り縁中に記憶されるように処理する。
ストリームが後続の同一処理のためにスイッチング段の
共通出力端子にビットインターリーブされた形で発生す
る。
ク信号により簡単に制御し得るデマルチプレクサ処理に
より任意の時間にデインターリーブすることができる。
これにより信号の直列処置とそれらの並列出力の極めて
簡単な組合せが可能になる。
極めて広く使用することができる。“コントローラエリ
アネットワーク”(CAN)のドライブに対する応用例
では、7.5%の回路手段の付加で直列データ処理の繰
返し周波数を2倍することができる。
に説明する。図1に示す回路配置内の参照番号1は、好ま
しくは組み合わせ論理素子を含むがクロック依存蓄積素
子を含まない論理装置を示す。論理装置1は、例えば2
進信号供給用の3つの入力端子2、3、4を有し、これ
らの2進信号が論理装置1において処理、即ち組合せ処
理される。図1に示す実施例では、論理装置1は他の入
力端子5も有し、この入力端子を経て回路配置の共通出
力端子6に存在する2進出力信号をレトロ結合すること
ができ、この出力信号も前記論理組み合わせ処理に含め
ることができる。組み合わせ処理は2進出力信号を発生
し、この出力信号は論理装置1の出力端子7を経て出力
され、記憶セル9の信号入力端子8に供給される。図1
に示す実施例では、記憶セル9はD−フリップフロップ
として構成されている。このフリップフロップはクロッ
ク入力端子10を有し、動作中この入力端子に少なくと
もほぼ矩形波のクロック信号を供給することができる。
このクロック信号の立上り縁及び立下り縁が周期的に連
続する状態遷移を構成し、クロック信号の1サイクルが
その1周期に対応する。記憶セル9は、クロック信号の
各立上り縁に応答して信号入力端子8から供給される論
理装置1の2進出力信号の瞬時値を記憶し、クロック信
号の次の立上り縁の発生まで、この値を論理装置1の出
力端子11から出力する。記憶セル9が図1に示す実施
例の記憶装置12を構成している。
として示す代表的な信号変化に基づいて説明するもので
ある。図3Aは記憶セル9のクロック入力端子10の矩
形波クロック信号の変化を示し、図3Bは論理装置1の
出力端子7の2進出力信号を示す。入力端子2−5の2
進信号の組合せにより形成される図3Bに示す2進出力
信号は、図3Aに示すクロック信号の2つの立上り縁の
間の時間インターバル内において、その状態を入力端子
2−5の2進信号の変化に依存して変化又は保持するこ
とができる。正しい動作のためには、通常の如く、記憶
セル9による論理装置1内の設定又は過渡現象がサンプ
リング瞬時、即ちクロック信号の立上り縁からなるクロ
ック信号の状態遷移時には終了しており、論理装置1の
出力端子7の2進出力信号が規定値を示している必要が
ある。図3Bに例示する論理装置1の出力端子7のこの出
力信号の時間的変化に対し、記憶セル9の出力端子1
1、従って共通出力端子6の2進出力信号の信号変化が
図3Cに示されている。
タストリームに対し使用される。2つの互いに独立のデ
ータストリームをこのように構成された回路配置におい
て同一の論理組み合わせ処理により処理する必要がある
場合には、図1と同一の論理装置及び記憶装置からなる
第2の回路配置の使用が必要となる。
ために、図1に示す回路配置を図2に示す実施例に従っ
て変更する。図2において、対応する素子は同一の参照
番号で示す。
憶装置120と置き換えられている。記憶装置120
は、上述した記憶セル9に加えて、他の記憶セル121
を具え、この記憶セルは(第1)記憶セル9の信号入力端
子8と一緒に論理装置1の出力端子7に接続された信号
入力端子122を有する。他の記憶セル121のクロッ
ク入力端子123は(第1)記憶セル9のクロック入力端
子10と一緒にクロックリード13に接続する。このク
ロックリードからは図1に示す回路配置と同様に記憶セ
ル9に対するクロック信号を取り出すことができる。他
の記憶セル121は記憶動作をクロック信号の立下り縁
に応答して生ずる点で(第1)記憶セル9と相違する。更
に、他の記憶セル121の出力端子124及び(第1)記
憶セル9の出力端子11をスイッチング段127の各別
の入力端子125、126に接続し、その出力端子12
8を回路配置の共通出力端子6に接続する。スイッチン
グ段127の制御入力端子129をクロックリード13
に接続する。スイッチング段127は、制御入力端子1
29のクロック信号の制御の下で、クロック信号が高論
理レベルを示すとき(第1)入力端子125と出力端子1
28との間の接続を設定し、クロック信号が低論理レベ
ルを示すとき(第2)入力端子126と出力端子128と
の間の接続を設定する。
す。図4Aは図1及び3に示すのと同一のクロック信号
を示す。一例として、図4Bは論理装置1の出力端子7
の2進出力信号の変化を示す。この2進出力信号は2つ
の時間インターリーブデータストリームの直列データ値
を含む。この時間インターリーブデータストリームの第
1ストリームのデータ値はクロック信号の立上り縁によ
り表わされる状態遷移と関連し、第2ストリームのデー
タ値はクロック信号の立下り縁により構成される状態遷
移と関連する。(第1)記憶セル9の記憶動作はクロック
信号の立上り縁に応答して生起し、他の記憶セル121
の記憶動作はクロック信号の立下り縁に応答して生起す
るため、論理装置1の出力端子7から供給されるデータ
値は記憶セル9、121に分離されたデータストリーム
の形で記憶され、即ち第1データストリームが(第1)記
憶セル9に記憶されるとともに、第2データストリーム
が他の記憶セル121に記憶される。
第1データストリームを(第1)記憶セル9の出力端子1
1の2進出力信号として示し、図4Dは第2データスト
リームを他の記憶セル121の出力端子124の2進出
力信号として示す。図4Bにおいても、論理装置1の出
力端子7における2進出力信号の設定又は過渡現象が図
3Bと同様に示されている。ここではこのような設定又
は過渡現象の補償のためにクロック信号の完全な1周期
の代わりにクロック信号の半周期しか使用し得ないこと
明かである。しかし、本発明に従って構成された回路配
置ではこの低減された設定又は過渡時間が論理装置に課
すべき唯一の要件を構成するのみである。しかも、クロ
ック信号の周波数はそのままでよい。
に従って、スイッチング段127が記憶セル9及び12
1の出力端子11及び124のデータストリームを周期
的に反復する各々の状態遷移の間において再び時間イン
ターリーブする。この時間インタリーブ処理により図2
の回路配置の共通出力端子6の出力信号は図4Eに示す
時間的変化を発生する。この2進出力信号内のデータス
トリームは論理装置1において既に処理されたのと同一
に時間インターリーブされる。これは、一方では、追加
の回路の介在の必要なしに論理装置1の他の入力端子へ
のレトロ結合を可能にし、他方では、他の信号処理段、
例えば他の論理装置を、単一データストリームの処理用
の図1の回路配置と同様に、回路配置の共通出力端子6
に接続することを可能にする。このような拡張回路配置
では、記憶装置12の形に構成された全ての記憶装置を
図2の記憶装置120に対応する記憶装置と置き換える
ことができる。この場合には、他の変更の必要なしに、
このような高価な回路配置を2つのデータストリームの
時間インターリーブ処理のために使用することができ
る。単一データストリームの処理と比較して、記憶セル
自体は記憶すべきデータ値の高い繰返し周波数に支配さ
れない。
の回路配置の別々の出力端子から出力させる必要がある
場合には、別々の出力端子は図2の記憶装置120のよ
うな記憶装置内のスイッチング段127を省略すること
により簡単に達成することができる。この場合には記憶
セル9及び121のそれぞれの出力端子11及び124
が並列に取り出される。従って、2つのデータストリー
ムは追加のデマルチプレクサ装置を用いる必要なしに極
めて簡単に分離することができる。
す。図中の参照番号201は論理装置1と同様に構成さ
れた論理装置を示し、その入力端子202、203及び
出力端子207は図1の論理装置の入力端子2、3、5
及び出力端子7に対応する。この論理装置201に記憶
装置212が接続され、この記憶装置は図1の記憶装置
12に対応する構成を有するとともに、信号入力端子2
08、クロック入力端子210及び回路配置の共通出力
端子206に接続された出力端子を有する。図5の回路
配置は図1に示す回路配置に対応し、更に他の論理装置
213、他の記憶装置214及び回路ブロック215を
含む。他の論理装置213は2つの入力端子216、2
17を有し、これらの入力端子を経て供給される2進信
号を論理的に組合せることができる。論理装置213の
2進出力信号は出力端子218から出力され、記憶装置
214の信号入力端子219に供給され、記憶装置21
4に記憶される。記憶装置214に記憶された2進信号
はその出力端子220から出力され、回路ブロック21
5の入力端子221に供給される。記憶装置212のク
ロック入力端子210と同様に、他の記憶装置214の
クロック入力端子222もクロックリード13に接続す
る。
は他の論理装置を含むことができるが、他の記憶装置を
含むこともできる。このような他の装置を制御するため
に、この装置にもクロックリード13に接続されたクロ
ック入力端子223を設ける。好適実施例では、回路ブ
ロック215は“コントローラエリアネットワーク”の
所謂“プロトコルコア”を含む。
15から論理装置201の入力端子202、203にリ
ードを直接接続する。
例では、図2に示す図1の変更例に従って、図1の記憶
装置12に対応する全ての簡単な記憶装置が図2に示す
記憶装置120の形態の記憶装置と置き換えられてい
る。従って、図6では図5の記憶装置212が図2の記
憶装置120に対応する構成を有する記憶装置312と
置き換えられている。図6では、記憶装置312は信号
入力端子208及びクロック入力端子210の代わりに
信号入力端子308及びクロック入力端子310を有す
る。図6では図5の他の記憶装置214が同様に図2の
記憶装置120に対応する構成を有する他の記憶装置3
14と置き換えられている。更に、回路ブロック215
内に存在する記憶装置も記憶装置120に対応する記憶
装置と置き換えられている。このように変更された回路
ブロックは図6では参照番号315で示されている。そ
の出力端子を論理装置201の入力端子202、203
に接続するとともに、その入力端子321を他の記憶装
置314の出力端子320に接続し、そのクロック入力
端子323をクロックリード13に接続する。従って、
図5から図6へ切換えるためには、記憶装置を単一デー
タストリームの処理から2つのデータストリームの時間
インターリーブ処理へ切り換えるように置き換える必要
があるのみである。
論理装置213の入力端子216、217に時間インタ
ーリーブ式に供給する場合には、図2の記憶装置120
のスイッチング段127に対応する構成を有する他のス
イッチング段324、325を入力端子216、217
の各々の前に配置する。他のスイッチング段324、3
25の制御入力端子326、327もクロックリード1
3に接続する。クロック信号の論理状態が低論理状態の
とき、その第1スイッチング状態において、第1の他の
スイッチング段324が第1データストリームの第1の
2進信号用の入力端子328を他の論理装置213の第
1入力端子216に接続する。対応するスイッチング状
態において、第2の他のスイッチング段325が第1デ
ータストリームの第2の2進信号用の入力端子330を
他の論理装置213の第2入力端子217に接続する。
しかし、クロック信号がその高論理レベルのとき、他の
スイッチング段324、325は他の状態に切り換わ
り、この状態では第2データストリームの第1の2進信
号用の入力端子329を他の論理装置213の第1入力
端子216に接続するとともに、第2データストリーム
の第2の2進信号用の入力端子331を他の論理装置の
第2入力端子217に接続する。このようにして、デー
タ値の繰返し周波数がクロック信号の周波数に対応する
データストリームが時間インターリーブデータ値の形態
で他の論理装置213に供給される。これらのデータス
トリームは共通出力端子206に達するまでこの時間イ
ンターリーブ形態で回路配置により更に処理される。
置312内に含まれ、共通出力端子206に接続された
スイッチング段の出力端子に加えて、この記憶装置内に
含まれる記憶セルの出力端子を追加の出力端子として取
り出すことができる。これは図6に破線で示され、記憶
セルの出力端子は参照番号332、333で示されてい
る。例えば、出力端子332は図2の記憶装置120内
の(第1)記憶セル9の出力端子11に対応する第1デー
タストリーム用の記憶セルの出力端子に対応し、第2デ
ータストリーム用の出力端子333は図2の記憶装置1
20内の他の記憶セル121の出力端子124に対応す
る記憶装置312内の設けられた第2記憶セルの出力端
子に対応する。従って、記憶装置312のこの変形例で
は、データストリームが分離されて出力される。従っ
て、共通出力端子206は論理装置201の入力端子2
05への時間インターリーブ出力信号のレトロ結合用に
のみ使用され、全回路配置の2進出力信号の出力用には
使用されず、これが図6に破線の×で示されている。
路配置を示す。
す回路配置の変更例を示す。
化を示す。
化を示す。
図5の回路配置の変更例を示す。
Claims (4)
- 【請求項1】 少なくとも1つの2進出力信号を出力す
る少なくとも1つの論理装置と、 各論理装置に対し、前記少なくとも1つの2進出力信号
を周期的に逐次発生する状態遷移を示すクロック信号に
より規定される瞬時に記憶する少なくとも1つの記憶装
置とを含み、 前記少なくとも1つの記憶装置が複数の記憶セルを含
み、各記憶セルがクロック信号の各サイクル内の関連す
る状態遷移の瞬時に2進信号の1つの瞬時値を記憶する
とともにその値をその出力端子から出力し、1つの記憶
装置内のこれらの記憶セルの出力端子がスイッチング段
を経て当該記憶装置の共通出力端子に接続され、該スイ
ッチング段が各記憶セルの出力端子を、クロック信号の
関連する状態遷移で開始しクロック信号の次の状態遷移
で終わる時間インターバルにおいて当該記憶装置の共通
出力端子に接続するよう構成されていることを特徴とす
る2進信号処理用回路配置。 - 【請求項2】 前記少なくとも1つの記憶装置がD−フ
リップフロップとして構成された2つの記憶セルを含
み、それらのクロック入力端子に少なくともほぼ矩形波
信号の形態のクロック信号を供給することができ、前記
2つの記憶素子を構成するD−フリップフロップのうち
の第1のフリップフロップが記憶のためにクロック信号
の立上り縁で駆動され、第2のフリップフロップが立下
り縁で駆動され、前記スイッチング段がクロック信号の
状態遷移間のレベルに従って制御されることを特徴とす
る請求項1記載の回路配置。 - 【請求項3】 クロック信号の連続するサイクルの対応
する状態遷移の瞬時における2進出力信号の瞬時値が1
つの個別のデータストリームと関連することを特徴とす
る請求項1又は2記載の回路配置。 - 【請求項4】 請求項1−3の何れかに記載の回路配置
を含むことを特徴とするデータ電子処理装置。
Applications Claiming Priority (2)
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DE19849909:4 | 1998-10-29 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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