JP3892323B2 - Logic circuit for handshake protocol conversion and input / output interface circuit for asynchronous LSI chip - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は非同期式ディジタル論理LSIチップにおけるハンドシェークプロトコル変換用論理回路、および該論理回路を使用した非同期式LSIチップ用入出力インタフェース回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
非同期式回路の代表的な構成法としては、束データ転送方式と2線エンコーディング方式の2つが主に知られている。
【0003】
束データ転送方式の構成法を図11に示す。束データ転送方式では、データの送り手10と受け手20の間で、リクエスト信号線とアクノリッジ信号線の2本の信号線が設けられる。送り手10はデータを組合せ論理回路30を通して受け手20に転送する際に、リクエスト信号も同時に送りデータ転送の発生を受け手20に知らせる。そして、受け手20はデータを受け取ったことをアクノリッジ信号により送り手10に通知する。受け手20において、データが確定してから、リクエスト信号が到着するという前後関係を保証するために、リクエスト信号線には十分な遅延時間を確保するよう遅延素子1が挿入される。
【0004】
これに対し2線エンコーディング方式は、1ビットのデータを送るのに2本の信号線を用いて、データ転送のタイミング自体をデータ信号線に情報として持たせるものである。すなわち、データの値だけでなくそれが有効か無効かを判別できるよう、1ビットのデータを2ビットにコーディングして送る。データを受け取ったことは束データ転送方式と同様にアクノリッジ信号線を用いて送り手に通知される。この方式では、遅延素子を使用せずにデータ転送のタイミングを取ることが可能になるが、原理的にデータパスのバンド幅が束データ転送方式の2倍になる。
【0005】
更に束データ転送方式には、データ転送のプロトコルの違いにより2サイクル束データ転送方式(マイクロパイプラインとも呼ばれる)と4サイクル束データ転送方式の2つがある。サイクルは1データの転送に関わる信号遷移の回数を表し、それぞれ2フェーズ束データ転送方式、4フェーズ束データ転送方式と呼ばれることもある。
【0006】
4サイクル束データ転送方式のデータ転送プロトコルを図12に示す。4サイクル束データ転送方式では、リクエスト信号の立ち上がりもしくは立ち下がりのどちらかの契機でしかデータ転送は行なわれない。これに対して、2サイクル束データ転送方式では、図13に示すように、リクエスト信号の立ち上がりと立ち下がりの両方の契機でデータ転送を行なうため、1回のハンドシェークで、4サイクル束データ転送方式の2倍のデータを転送できる。しかしながら、2サイクルの束データ転送方式に基づく非同期式回路では、データの送受信のために用いるレジスタは、リクエスト信号の立ち上がりと立ち下がりを区別せず書き込みを行なうものでなければならない。このようなレジスタは、一方の信号遷移で書き込みを行なうものと比べて構成が複雑になる上、通常LSIチップ製造ベンダによってスタンダードセルとしては提供されない。また、データ転送の相手を内部状態に応じて切り替えるような実際的な回路の構成に必要なハンドシェーク回路が2サイクルの束データ転送方式では複雑になる。このため現状ではチップ内の非同期式回路の構成法としては、4サイクルの束データ転送方式の方が実現性が高い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
クロックでデータ転送のタイミングを制御する同期式LSIチップにおいては、チップ間もしくはチップと周辺装置間などのチップ外のデータ送受信の最大性能はI/Oバッファの最高動作周波数や、伝送線路のインピーダンスなどの物理特性によって主に決まる。これに対し、非同期式LSIチップにおいては、データ送受信の性能は、リクエスト信号とアクノリッジ信号の伝送経路上に発生する遅延の総和によって主に決まる。
【0008】
束データ転送方式に基づく非同期式LSIチップの直接的なチップ間接続の方法と、その信号伝達において発生する遅延要因を図14に示す。図中100A,100BはLSIチップの境界を、110A,110Bはチップ内部の論理実装領域(論理回路)を、またLSIチップ境界110A,110B上の端子120A,120BはI/Oパッドを表す。送信側の論理回路110Aから受信側の論理回路110Bまでのリクエスト信号の伝送経路上には、送信側チップの出力バッファによる遅延D1や、チップ間の配線遅延やRC遅延などによる信号伝達遅延D3、さらには受信側チップの入力バッファによる遅延D2などが生じる。受信側の論理回路110Bから送信例の論理回路110Aまでのアクノリッジ信号の伝送経路上にも同様の遅延が生じる。送信例の論理回路110Aから受信例の論理回路110Bまでのデータ信号の伝送経路についても同様である。これらの遅延はチップ内のゲート遅延や配線遅延と比べて大きく、さらにチップ間の遅延D3はチップ間の距離に応じて増大する。
【0009】
このようなチップ間接続におけるデータ転送周期は、前述のようにリクエスト信号とアクノリッジ信号の遅延時間の総和を越えることはできない。非同期式回路のパイプラインでは、パイプラインの各部でデータ転送性能が異なっていてもよいが、パイプラインのスループットは、データ転送性能の最も遅い部分によって決まる。従って、チップ間のデータ転送性能がボトルネックとなって、LSIチップのスループットが抑えられてしまうことが問題となる。この問題は、チップ間の距離が長くなるに従って顕著となる。
【0010】
特に論理回路110A,110Bを4サイクルの束データ転送方式で構成する場合には、1データの転送にリクエスト信号とアクノリッジ信号の遷移が2往復するだけの時間を要するので、チップ間のデータ転送が性能上ボトルネックとなり易い。チップ間のデータ転送効率を向上させる工夫が望まれる。
【0011】
本発明の目的は、LSIチップ間のデータ転送効率を向上させることを可能としたハンドシェークプロトコル変換用論理回路および非同期式LSIチップ用入出力インターフェース回路を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1にかかる発明は、リクエスト入力端子、アクノリッジ出力端子、リクエスト出力端子、およびアクノリッジ入力端子をもつハンドシェークプロトコル変換用論理回路であって、前記リクエスト入力端子がローレベルからハイレベルに遷移すると前記リクエスト出力端子を反転させ、その後前記アクノリッジ入力端子が反転すると前記アクノリッジ出力端子をローレベルからハイレベルに遷移させ、前記リクエスト入力端子がハイレベルからローレベルに遷移すると前記アクノリッジ出力端子をハイレベルからローレベルに遷移させることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路とした。
【0013】
請求項2にかかる発明は、リクエスト入力端子、アクノリッジ出力端子、リクエスト出力端子、およびアクノリッジ入力端子をもつハンドシェークプロトコル変換用論理回路であって、前記リクエスト入力端子が反転すると前記リクエスト出力端子をローレベルからハイレベルに遷移させ、その後前記アクノリッジ入力端子がローレベルからハイレベルに遷移すると前記リクエスト出力端子をハイレベルからローレベルに遷移させ、前記アクノリッジ入力端子がハイレベルからローレベルに遷移すると前記アクノリッジ出力端子を反転させることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路とした。
【0014】
請求項3にかかる発明は、リクエスト入力端子、アクノリッジ出力端子、リクエスト出力端子、およびアクノリッジ入力端子をもつハンドシェークプロトコル変換用論理回路であって、前記リクエスト入力端子がローレベルからハイレベルになった時に、前記アクノリッジ出力端子をローレベルからハイレベルに遷移させるとともに前記リクエスト出力端子を反転させ、その後、前記アクノリッジ入力端子が反転した時に前記リクエスト入力端子がハイレベルからローレベルになるのを待って、前記アクノリッジ出力端子をハイレベルからローレベルに遷移させることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路とした。
【0015】
請求項4にかかる発明は、リクエスト入力端子、アクノリッジ出力端子、リクエスト出力端子、およびアクノリッジ入力端子をもつハンドシェークプロトコル変換用論理回路であって、前記リクエスト入力端子が反転した時に前記アクノリッジ入力端子がローレベルになるのを待って前記リクエスト出力端子をローレベルからハイレベルに遷移させ、その後前記アクノリッジ入力端子がローレベルからハイレベルに変化したときに前記アクノリッジ出力端子を反転させるとともに、前記リクエスト出力端子をハイレベルからローレベルに変化させることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路とした。
【0016】
請求項5にかかる発明は、第1および第2のDラッチと論理素子からなり、リクエスト入力端子、アクノリッジ出力端子、リクエスト出力端子、およびアクノリッジ入力端子をもつハンドシェークプロトコル変換用論理回路であって、前記アクノリッジ入力端子を前記第1のDラッチのデータ入力端子に接続し、前記リクエスト入力端子を前記リクエスト入力端子がローレベルのとき書き込みが行われるよう前記第1のDラッチの書き込み許可入力端子に接続し、前記第1のDラッチのデータ出力端子を前記第2のDラッチのデータ入力端子に信号が反転して伝送されるよう接続し、前記リクエスト入力端子を前記リクエスト入力端子がハイレベルのとき書き込みが行われるよう前記第2のDラッチの書き込み許可入力端子に接続し、前記第2のDラッチのデータ出力端子を前記リクエスト出力端子に接続し、前記第1のDラッチのデータ出力端子と前記アクノリッジ入力端子の排他的論理和を前記アクノリッジ出力端子に接続してなることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路とした。
【0017】
請求項6にかかる発明は、第3および第4のDラッチと論理素子からなり、リクエスト入力端子、アクノリッジ出力端子、リクエスト出力端子、およびアクノリッジ入力端子をもつハンドシェークプロトコル変換用論理回路であって、前記リクエスト入力端子を前記第3のDラッチのデータ入力端子に接続し、前記アクノリッジ入力端子を前記アクノリッジ入力端子がハイレベルのとき書き込みが行われるよう前記第3のラッチの書き込み許可入力端子に接続し、前記第3のラッチのデータ出力端子を前記第4のラッチのデータ入力端子に接続し、前記アクノリッジ入力端子を前記アクノリッジ入力端子がローレベルのとき書き込みが行われるよう前記第4のラッチの書き込み許可入力端子に接続し、前記第4のラッチのデータ出力を前記アクノリッジ出力端子に接続し、前記第3のラッチのデータ出力端子と前記リクエスト入力端子の排他的論理和を前記リクエスト出力端子に接続してなることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路とした。
【0018】
請求項7にかかる発明は、エッジトリガタイプのフリップフロップと論理素子からなり、リクエスト入力端子、アクノリッジ出力端子、リクエスト出力端子、およびアクノリッジ入力端子をもつハンドシェークプロトコル変換用論理回路であって、前記フリップフロップは前記リクエスト入力端子の立ち上がりエッジで前記リクエスト出力端子の値を反転させて保持し、前記フリップフロップのデータ出力端子を前記リクエスト出力端子に接続し、前記アクノリッジ入力端子と前記フリップフロップのデータ出力端子との排他的論理和結果と前記リクエスト入力端子との論理和をとって前記アクノリッジ出力端子に接続してなることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路とした。
【0019】
請求項8にかかる発明は、エッジトリガタイプのフリップフロップと論理素子からなり、リクエスト入力端子、アクノリッジ出力端子、リクエスト出力端子、およびアクノリッジ入力端子をもつハンドシェークプロトコル変換用論理回路であって、前記フリップフロップはアクノリッジ入力端子の立ち上がりエッジで前記アクノリッジ出力端子の値を反転させて保持し、前記フリップフロップのデータ出力端子を前記アクノリッジ出力端子に接続し、前記リクエスト入力端子と前記フリップフロップのデータ出力端子との排他的否定論理和結果と前記アクノリッジ入力端子との否定論理和をとって前記リクエスト出力端子に接続してなることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路とした。
【0020】
請求項9にかかる発明は、4サイクル束データ転送方式の非同期式回路を実装するLSIチップにおける非同期式LSIチップ用入出力インタフェース回路において、チップ内回路からのデータ出力用のリクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子を請求項1、3、5、又は7にかかる発明の論理回路のリクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子にそれぞれ接続し、請求項1、3、5、または7にかかる発明の論理回路のリクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子を、チップ外へのリクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子にそれぞれ接続し、チップ外からのデータ入力用のリクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子を請求項2、4、6、又は8にかかる発明の論理回路のリクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子にそれぞれ接続し、請求項2、4、6、又は8にかかる発明の論理回路のリクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子を、チップ内回路のデータ入力用のリクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子にそれぞれ接続してなり、チップ外にデータを出力する際には、ハンドシェークプロトコルを4サイクルから2サイクルに変換し、チップ外からデータを入力する際には、ハンドシェークプロトコルを2サイクルから4サイクルに変換することを特徴とする非同期式LSIチップ用入出力インタフェース回路とした。
【0021】
【発明の実施の形態】
[第1の実施形態](請求項1,5)
図1(a)は請求項1,5に対応する実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路130を示す図である。図中のDラッチ131,132は図1(b)の真理値表で与えられる一般的な素子で、端子Gの値がハイレベル(「1」)のとき端子Dinの値を端子Doutに出力し、端子Gの値がローレベル(「0」)の時は直前の値を保持して端子Doutに出力する。これらDラッチ131,132の初期値(出力値)はいずれもローレベルとする。また論理回路130のDラッチ131,132、XOR素子133,インバータ134,135は入力信号が単調に変化した際に出力にグリッチ(ハザード)を生じないものとする。更に、リクエスト入力端子の信号が変化した際に、それがインバータ134、Dラッチ131、およびインバータ135を経由してDラッチ132のデータ入力端子Dinに至る経路の遅延は、リクエスト入力端子の信号変化がDラッチ132の書き込み許可入力端子Gを反転させるのに要する時間より十分大きいという制約が満たされるものとする。更にリクエスト出力端子やアクノリッジ出力端子の信号が変化してからリクエスト入力端子やアクノリッジ入力端子の信号が変化するまでに、論理回路130の内部は安定するものとする。
【0022】
この時、論理回路130を、アクノリッジ出力端子がハイレベルになってからリクエスト入力端子をローレベルに遷移させ、アクノリッジ出力端子がローレベルになってからリクエスト入力端子をハイレベルに遷移させるように外部で制御し、またリクエスト出力端子がハイレベルになってからアクノリッジ入力端子をハイレベルに遷移させ、リクエスト出力端子がローレベルになってからアクノリッジ入力端子をローレベルに遷移させるよう外部で制御すると、この回路は図2のタイミングチャートのように動作する。
【0023】
図2において、実線の矢印は論理回路130による信号遷移の因果関係を表し、点線の矢印は外部の制御による信号遷移を表す。すなわち論理回路130は、リクエスト入力端子がローレベルからハイレベルに遷移するとリクエスト出力端子を反転させ、その後アクノリッジ入力端子が反転するとアクノリッジ出力端子をローレベルからハイレベルに遷移させ、さらにリクエスト入力端子がハイレベルからローレベルに遷移すると、アクノリッジ出力端子をハイレベルからローレベルに遷移させるよう動作する。
【0024】
図2から分かるように第1の実施形態の論理回路130は、リクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子の対をハンドシェークの受け側とし、リクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子の対をハンドシェークの送り側とすると、4サイクルのハンドシェークを2サイクルハンドシェークに変換するプロトコル変換機能を実現している。
【0025】
なお、図1に示した論理回路130からは、インバータ135の接続位置の変更等の論理変換操作により種々の等価な回路を実現できる。図3はこのような論理変換操作によって得られた等価回路の一例の論理回路130’を示す図である。図3の論理回路130’では、XOR素子133をXNOR素子133’に変更して接続し、インバータ135はDラッチ131のデータ出力端子に接続したインバータ135’に変更している。論理変換操作としては、他にも、ド・モルガンの定理を適用したり、図1のXOR素子133をAND素子とNOR素子に展開したりすること等が挙げられる。このような操作で得られる等価回路についても、前述のタイミング制約やグリッチを生じないという条件がみたされれば、勿論第1の実施形態と同様に用いることができる。
【0026】
[第2の実施形態](請求項2,6)
図4は請求項2,6に対応する実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路140を示す図である。Dラッチ141,142の初期値はいずれもローレベルとする。またDラッチ141,142、XOR素子143、インバータ144は論理回路130と同様に入力信号の単調な変化でグリッチを生じないものとする。更に、アクノリッジ入力端子の信号が変化した際に、Dラッチ141を経由してDラッチ142のデータ入力端子Dinに至る経路の遅延は、アクノリッジ入力端子の信号がインバータ144を経由してDラッチ142の書き込み許可入力端子Gを反転させるのに要する時間より十分大きいという制約が満たされるものとする。更にリクエスト出力端子やアクノリッジ出力端子の信号が変化してからリクエスト入力端子やアクノリッジ入力端子の信号が変化するまでに、論理回路140の内部は安定するものとする。
【0027】
この時、論理回路140を、アクノリッジ出力端子がハイレベルになってからリクエスト入力端子をローレベルに遷移させ、アクノリッジ出力端子がローレベルになってからリクエスト入力端子をハイレベルに遷移させるように外部で制御し、またリクエスト出力端子がハイレベルになってからアクノリッジ入力端子をハイレベルに遷移させ、リクエスト出力端子がローレベルになってからアクノリッジ入力端子をローレベルに遷移させるよう外部で制御すると、この回路は図5のタイミングチャートのように動作する。
【0028】
図5において、実線の矢印は論理回路140による信号遷移の因果関係を表し、点線の矢印は外部の制御による信号遷移を表す。すなわち論理回路140は、リクエスト入力端子が反転するとリクエスト出力端子をローレベルからハイレベルに遷移させ、その後アクノリッジ入力端子がローレベルからハイレベルに遷移するとリクエスト出力端子をハイレベルからローレベルに遷移させ、さらにアクノリッジ入力端子がハイレベルからローレベルに遷移すると、アクノリッジ出力端子を反転させるよう動作する。
【0029】
図5から分かるように論理回路140は、リクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子の対をハンドシェークの受け側とし、リクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子の対をハンドシェークの送り側とすると、2サイクルのハンドシェークを4サイクルハンドシェークに変換するプロトコル変換機能を実現している。
【0030】
なお、本実施形態の論理回路140においても、図3で説明したのと同様に、図4の等価回路を用いることができる。
【0031】
[第3の実施形態](請求項9)
図6は請求項9に対応する実施形態の非同期式LSIチップ入出力用インタフェース回路を示す図である。ここでは、図1(a)に示した第1の実施形態の論理回路130と図4に示した第2の実施形態の論理回路140を用いた。図6中、100A,100BはLSIチップの境界を、110A,110Bは4サイクル束データ転送方式の非同期式回路を実装するチップ内部の論理実装領域(論理回路)を、またLSIチップ境界100A,100B上の端子120A,120BはI/Oパッドを表す。論理回路130はLSIチップ100A側に、論理回路140はLSIチップ100Bの側に設けられる。
【0032】
R1は論理回路130のリクエスト入力端子を、A1はアクノリッジ出力端子を、R2はリクエスト出力端子を、A2はアクノリッジ入力端子をそれぞれ表す。またR3は論理回路140のリクエスト入力端子を、A3はアクノリッジ出力端子を、R4はリクエスト出力端子を、A4はアクノリッジ入力端子をそれぞれ表す。なお図では省略しているが、I/Oパッド120A,120B上の出力信号は十分な駆動力をもつ出力バッファで駆動され、入力信号は十分な駆動力をもつ入力バッファを介してLSIチップ内部に供給されるものとする。
【0033】
このインタフェース回路は、LSIチップ外にデータを出力する際には、データ転送のタイミングを制御する4サイクルプロトコルのハンドシェーク(図6のH1部分)を2サイクルプロトコル(図6のH2部分)に変換し、LSIチップ外からデータを入力する際には、2サイクルプロトコルのハンドシェーク(図6のH2’部分)を4サイクルプロトコル(図6のH3部分)に変換する。
【0034】
この構成では、リクエスト入力端子R1がローレベルからハイレベルに変化してから、リクエスト出力端子R4がローレベルからハイレベルに変化することが保証される。またアクノリッジ出力端子A1がローレベルからハイレベルになった時点でリクエスト出力端子R4がローレベルからハイレベルになり、またハイレベルからローレベルに戻っていることが保証される。従って、送り手側の論理回路110Aは、A1がローレベルからハイレベルになった時点、あるいはローレベルに戻った時点のいずれかで次のデータを出力すれば良く、また受け手側の論理回路110Bでは、受信データはR4がハイレベルとなっている期間中に安定していて取り込み可能である。
【0035】
なお、図6では100Aを出力側に、100Bを入力側に対応させて描いているが、単一のLSIチップで入力と出力の両方の機能を備える実施方法も勿論可能である。さらに複数のハンドシェーク信号線対(リクエスト信号線とアクノリッジ信号線の対)でデータ線を分けて束ねることで、単一のLSIチップに独立した複数の入力ポートもしくは出力ポートをもたせる実施方法も可能である。
【0036】
[第4の実施形態](請求項3,7)
図7は請求項3,7に対応する実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路150を示す図である。フリップフロップ151はリクエスト出力端子の値を保持し、リクエスト入力端子の信号の立ち上がり契機でその値を反転させる。保持値の反転は、フリップフロップ151のデータ出力端子Doutをインバータ154を介して、データ入力端子Dinにフイードバックすることで行っている。これは、アクノリッジ入力端子の値をインバータを介して、フリップフロップ151のデータ入力端子Dinに供給したり、フリップフロップ151をTフリップフロップで置き換えることによっても実現できる。フリップフロップ151の保持初期値はローレベルとする。また論理回路150のフリップフロップ151、XOR素子152、OR素子153、インバータ154は入力信号の変化時に出力にグリッチを生成しないこととする。更にリクエスト出力端子やアクノリッジ出力端子の信号が変化してからリクエスト入力端子やアクノリッジ入力端子の信号が変化するまでに、論理回路150の内部は安定するものとする。
【0037】
XOR素子152はフリップフロップ151の出力値すなわちリクエスト出力端子の値とアクノリッジ入力端子の値を比較し、両者が一致する時にローレベルを、そうでないときにハイレベルを出力する。またOR素子153は、リクエスト入力端子がハイレベルの時か、XOR素子152の出力値がハイレベル、すなわちアクノリッジ入力端子とリクエスト出力端子の値が一致しないときに、アクノリッジ出力端子にハイレベルを、それ以外のときにローレベルを出力する。
【0038】
論理回路150を、アクノリッジ出力端子がハイレベルになってからリクエスト入力端子をローレベルに遷移させ、アクノリッジ出力端子がローレベルになってからリクエスト入力端子をハイレベルに遷移させるように外部で制御し、またリクエスト出力端子がハイレベルになってからアクノリッジ入力端子をハイレベルに遷移させ、リクエスト出力端子がローレベルになってからアクノリッジ入力端子をローレベルに遷移させるよう外部で制御すると、この回路は図8のタイミングチャートのように動作する。
【0039】
図8において、実線の矢印は論理回路150による信号遷移の因果関係を、点線の矢印は外部の制御による信号遷移を表す。すなわち論理回路150は、リクエスト入力端子がローレベルからハイレベルになった時に、アクノリッジ出力端子をハイレベルにするとともにリクエスト出力端子を反転させ、その後、リクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子の値が一致しかつリクエスト入力端子がハイレベルからローレベルになるのを待って、アクノリッジ出力端子をローレベルにするよう動作する。
【0040】
リクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子の対をハンドシェークの受け側とし、リクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子の対をハンドシェークの送り側とすると、これら回路もまた4サイクルのハンドシェークを2サイクルハンドシェークに変換するプロトコル変換機能を実現している。ただし、図1(b)に示した第1の実施形態の論理回路130と違って、アクノリッジ入力端子がリクエスト出力端子に対応して反転したことは、アクノリッジ出力端子がローレベルからハイレベルに遷移する時には保証されず、ハイレベルからローレベルに戻った時点で保証される。
【0041】
なお、本実施形態の論理回路150においても、図3で説明したのと同様に、図7の等価回路を用いることができる。
【0042】
[第5の実施形態](請求項4,8)
図9は請求項4,8に対応する実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路160を示す図である。フリップフロップ161はアクノリッジ出力端子の値を保持し、アクノリッジ入力端子の立ち上がり契機でその値を反転させる。保持値の反転については論理回路150と同様である。またフリップフロップ161の保持初期値はローレベルとし、その他の実装上の条件についても論理回路150と同様とする。
【0043】
XNOR素子162はフリップフロップ161の出力値すなわちアクノリッジ出力端子の値とリクエスト入力端子の値を比較し、両者が一致する時にハイレベルを、そうでないときにローレベルを出力する。またNOR素子163は、アクノリッジ入力端子がローレベルでかつ、XNOR素子162の出力値がローレベルすなわちリクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子が一致しない時に、リクエスト出力端子にハイレベルを、それ以外の時はローレベルを出力する。
【0044】
論理回路160を、アクノリッジ出力端子がハイレベルになってからリクエスト入力端子をローレベルに遷移させ、アクノリッジ出力端子がローレベルになってからリクエスト入力端子をハイレベルに遷移させるように外部で制御し、またリクエスト出力端子がハイレベルになってからアクノリッジ入力端子をハイレベルに遷移させ、リクエスト出力端子がローレベルになってからアクノリッジ入力端子をローレベルに遷移させるよう外部で制御すると、この回路は図10のタイミングチャートのように動作する。
【0045】
図10において、実線の矢印は論理回路160による信号遷移の因果関係を、点線の矢印は、外部の制御による信号遷移を表す。すなわち論理回路160は、リクエスト入力端子が反転した時にアクノリッジ入力端子がローレベルになるのを待ってリクエスト出力端子をローレベルからハイレベルに変化させ、その後アクノリッジ入力端子がローレベルからハイレベルに変化したときにアクノリッジ出力端子を反転させるとともに、リクエスト出力端子をハイレベルからローレベルに変化させるよう動作する。
【0046】
リクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子の対をハンドシェークの受け側とし、リクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子の対をハンドシェークの送り側とすると、これら回路もまた、2サイクルのハンドシェークを4サイクルハンドシェークに変換するプロトコル変換機能を実現している。ただし、図4に示した第2の実施形態による論理回路140と違って、アクノリッジ出力端子が反転した時、リクエスト出力端子およびアクノリッジ入力端子がローレベルからハイレベルに変化したことは保証されるが、リクエスト出力端子およびアクノリッジ入力端子がハイレベルからローレベルに戻ったことまでは保証されない。
【0047】
なお、本実施形態の論理回路160においても、図3で説明したのと同様に、図9の等価回路を用いることができる。
【0048】
[第6の実施形態](請求項9)
図6における論理回路130を図7に示した第4の実施形態の論理回路150に置換し、論理回路140を図9に示した第5の実施形態の論理回路160に置換することで、請求項9に対応する実施形態の非同期式LSIチップ入出力用インタフェース回路を構成することができる。すなわち、チップ外にデータを出力する際には、データ転送のタイミングを制御する4サイクルプロトコルのハンドシェークを2サイクルプロトコルに変換し、チップ外からデータを入力する際には、2サイクルプロトコルのハンドシェークを4サイクルプロトコルに変換するよう構成できる。
【0049】
ただしこの構成では、リクエスト入力端子R1がローレベルからハイレベルに変化してから、リクエスト出力端子R4がローレベルからハイレベルに変化すること、またアクノリッジ出力端子A1がハイレベルからローレベルに変化した時点でR4とA4がローレベルからハイレベルに変化していることは保証されるが、アクノリッジ出力端子A1がローレベルからハイレベルになった時点ではR4とA4がローレベルからハイレベルになったことも、ハイレベルからローレベルに戻っていることも保証されない。
【0050】
従ってデータ転送を正しく行うためには、送り手側の論理回路110AはA1がローレベルからハイレベルになり、ハイレベルからローレベルに戻るまで次のデータを出力できない。また、受け手側の論理回路110BはR4の立ち上がりエッジでのみデータを取り込むようになっていなければならない。
【0051】
一方、図6で説明した第3の実施形態のインタフェース回路の信号遷移が完全に逐次的であるのに対し、本実施形態のインタフェース回路の信号遷移においては、A1がハイレベルとなってからR1がローレベルになる遷移と、R2が反転してからA2が反転するまでの遷移は独立に生起可能で、またR4がローレベルになってからA4がローレベルになるまでの遷移と、A3が反転してからR3が反転するまでの遷移も独立に生起可能である。すなわち、送り手側論理回路110AのハンドシェークH1と受け手側論理回路110BのハンドシェークH3とチップ間のハンドシェークH2,H2’の一部遷移は同時並列的に行うことができる。このため、本実施形態では1回のデータ転送のハンドシェークに要する時間を図6で説明した第3の実施形態と比べて短くできる。
【0052】
[その他の実施形態]
なお、請求項9に対応する実施形態の非同期式LSIチップ入出力用インタフェース回路としては、図6に示した第3実施形態の入出力用インタフェース回路の論理回路130を第4の実施形態の論理回路140に置換するのみ、あるいは論理回路140を第5の実施形態の論理回路160に置換するのみとした構成にすることもでき、いずれも同様に動作する。
【0053】
【発明の効果】
以上から、請求項1,3,5,又は7にかかる発明によれば、4サイクルのハンドシェークを2サイクルのハンドシェークに変換する論理回路を構成でき、また、請求項2,4,6,又は8にかかる発明によれば、2サイクルのハンドシェークを4サイクルのハンドシェークに変換する論理回路を構成できる。
【0054】
更に請求項9にかかる発明によれば、4サイクル束データ転送方式を内部の回路実装に採用する非同期式LSIチップにおいて、チップ間通信や周辺装置とのデータ転送のハンドシェークを2サイクルプロトコルに変換することで、リクエスト信号とアクノリッジ信号の往復回数を半減でき、すなわちI/Oバッファによる遅延やチップ間の配線遅延を半分に減らせ、原理的には1回のデータ転送に要する時間を最大2分の1に短縮できる。そしてこれにより、4サイクル束データ転送方式の非同期式LSIチップにおいてチップ外のデータ転送がボトルネックとなってチップ性能を低下させる問題を緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は第1の実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路のブロック図、(b)はDラッチの機能を定義する真理値の説明図である。
【図2】 同第1の実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図3】 同第1の実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路の変形例のブロック図である。
【図4】 第2の実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路のブロック図である。
【図5】 同第2の実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図6】 第3の実施形態の非同期式LSIチップ用入出力インターフェース回路のブロック図である。
【図7】 第4の実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路のブロック図である。
【図8】 同第4の実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図9】 第5の実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路のブロック図である。
【図10】 同第5の実施形態のハンドシェークプロトコル変換用論理回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図11】 束データ転送方式による非同期回路の構成法の説明図である。
【図12】 4サイクル束データ転送方式のデータ転送プロトコルを説明するタイミングチャートである。
【図13】 2サイクル束データ転送方式のデータ転送プロトコルを説明するタイミングチャートである。
【図14】 束データ転送方式による非同期式回路のチップ間接続で発生する遅延の説明図である。
【符号の説明】
130,130’,150:4サイクルのハンドシェークを2サイクルのハンドシェークに変換するハンドシェークプロトコル変換用論理回路
140,160:2サイクルのハンドシェークを4サイクルのハンドシェークに変換するハンドシェークプロトコル変換用論理回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a logic circuit for handshake protocol conversion in an asynchronous digital logic LSI chip, and an input / output interface circuit for an asynchronous LSI chip using the logic circuit.
[0002]
[Prior art]
As a typical configuration method of the asynchronous circuit, two methods of a bundle data transfer method and a two-wire encoding method are mainly known.
[0003]
A configuration method of the bundle data transfer method is shown in FIG. In the bundle data transfer system, two signal lines, a request signal line and an acknowledge signal line, are provided between the
[0004]
On the other hand, the two-line encoding method uses two signal lines to send 1-bit data, and gives the data signal line the information itself as information. That is, 1-bit data is coded into 2 bits and sent so that it is possible to determine not only the value of the data but also whether it is valid or invalid. Similar to the bundle data transfer system, the sender is notified of the data reception using the acknowledge signal line. In this method, it is possible to take the timing of data transfer without using a delay element, but in principle, the bandwidth of the data path is twice that of the bundle data transfer method.
[0005]
Further, there are two bundle data transfer methods, a two-cycle bundle data transfer method (also called a micropipeline) and a four-cycle bundle data transfer method, depending on the data transfer protocol. The cycle represents the number of signal transitions related to the transfer of one data, and is sometimes called a two-phase bundle data transfer method or a four-phase bundle data transfer method.
[0006]
FIG. 12 shows a data transfer protocol of the 4-cycle bundle data transfer system. In the 4-cycle bundle data transfer method, data transfer is performed only when the request signal rises or falls. On the other hand, in the 2-cycle bundle data transfer system, as shown in FIG. 13, since the data transfer is performed at both the rising and falling edges of the request signal, the 4-cycle bundle data transfer system is performed in one handshake. Can transfer twice as much data. However, in an asynchronous circuit based on a two-cycle bundle data transfer system, a register used for data transmission / reception must perform writing without distinguishing the rising edge and falling edge of a request signal. Such a register is more complicated in configuration than that in which data is written by one signal transition, and is not usually provided as a standard cell by an LSI chip manufacturing vendor. In addition, the handshake circuit necessary for a practical circuit configuration that switches the data transfer partner according to the internal state is complicated in the 2-cycle bundle data transfer system. For this reason, at present, as a configuration method of the asynchronous circuit in the chip, the 4-cycle bundle data transfer method is more feasible.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In synchronous LSI chips that control the timing of data transfer with a clock, the maximum performance of data transmission / reception between chips or between chips and peripheral devices is the maximum operating frequency of I / O buffers, transmission line impedance, etc. It depends mainly on the physical characteristics of On the other hand, in the asynchronous LSI chip, the data transmission / reception performance is mainly determined by the sum of delays generated on the transmission path of the request signal and the acknowledge signal.
[0008]
FIG. 14 shows a direct chip-to-chip connection method of asynchronous LSI chips based on the bundle data transfer method and a delay factor generated in signal transmission. In the figure, 100A and 100B represent LSI chip boundaries, 110A and 110B represent logic mounting areas (logic circuits) inside the chips, and
[0009]
The data transfer cycle in such an interchip connection cannot exceed the total delay time of the request signal and the acknowledge signal as described above. In a pipeline of an asynchronous circuit, the data transfer performance may be different in each part of the pipeline, but the throughput of the pipeline is determined by the slowest part of the data transfer performance. Therefore, there is a problem that the data transfer performance between chips becomes a bottleneck and the throughput of the LSI chip is suppressed. This problem becomes more prominent as the distance between chips increases.
[0010]
In particular, when the
[0011]
An object of the present invention is to provide a logic circuit for handshake protocol conversion and an input / output interface circuit for an asynchronous LSI chip capable of improving data transfer efficiency between LSI chips.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0013]
The invention according to claim 2 is a logic circuit for handshake protocol conversion having a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal. When the request input terminal is inverted, the request output terminal is set to a low level. When the acknowledge input terminal transitions from low level to high level, the request output terminal transitions from high level to low level, and when the acknowledge input terminal transitions from high level to low level, the acknowledge The logic circuit for handshake protocol conversion is characterized in that the output terminal is inverted.
[0014]
The invention according to claim 3 is a handshake protocol conversion logic circuit having a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal when the request input terminal changes from a low level to a high level. , Transition the acknowledge output terminal from low level to high level and invert the request output terminal, and then wait for the request input terminal to change from high level to low level when the acknowledge input terminal is inverted, The handshake protocol conversion logic circuit is characterized in that the acknowledge output terminal is shifted from a high level to a low level.
[0015]
The invention according to claim 4 is a handshake protocol conversion logic circuit having a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal, wherein the acknowledge input terminal is low when the request input terminal is inverted. The request output terminal is changed from a low level to a high level after waiting for the level to change, and then the acknowledge output terminal is inverted when the acknowledge input terminal changes from a low level to a high level, and the request output terminal Is a logic circuit for converting a handshake protocol characterized in that is changed from a high level to a low level.
[0016]
The invention according to claim 5 is a handshake protocol conversion logic circuit comprising a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal, comprising a first and a second D latch and a logic element. The acknowledge input terminal is connected to the data input terminal of the first D latch, and the request input terminal is used as a write enable input terminal of the first D latch so that writing is performed when the request input terminal is at a low level. And connecting the data output terminal of the first D latch to the data input terminal of the second D latch so that the signal is inverted and transmitted, and the request input terminal is at a high level. Connected to the write enable input terminal of the second D-latch so that the write is performed when A data output terminal of the D latch is connected to the request output terminal, and an exclusive OR of the data output terminal of the first D latch and the acknowledge input terminal is connected to the acknowledge output terminal. This is a logic circuit for handshake protocol conversion.
[0017]
The invention according to claim 6 is a logic circuit for handshake protocol conversion comprising a third and a fourth D latch and a logic element, and having a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal, The request input terminal is connected to the data input terminal of the third D latch, and the acknowledge input terminal is connected to the write enable input terminal of the third latch so that writing is performed when the acknowledge input terminal is at a high level. The data output terminal of the third latch is connected to the data input terminal of the fourth latch, and the acknowledge input terminal is connected to the data input terminal of the fourth latch so that writing is performed when the acknowledge input terminal is at a low level. Connected to the write enable input terminal, the data output of the fourth latch is Connect to Norwich output terminal, and said third logic circuit for converting the handshake protocol with the data output terminal of the exclusive OR of the request input terminal and characterized by being connected to the request output terminal of the latch.
[0018]
The invention according to claim 7 is a handshake protocol converting logic circuit comprising a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal, comprising an edge trigger type flip-flop and a logic element, wherein the flip-flop The flip-flop inverts and holds the value of the request output terminal at the rising edge of the request input terminal, connects the data output terminal of the flip-flop to the request output terminal, and outputs the data of the acknowledge input terminal and the flip-flop. A handshake protocol conversion logic circuit characterized in that an exclusive OR result with a terminal and the request input terminal are logically summed and connected to the acknowledge output terminal.
[0019]
The invention according to claim 8 is a logic circuit for handshake protocol conversion, comprising a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal, comprising an edge trigger type flip-flop and a logic element. Inverts and holds the value of the acknowledge output terminal at the rising edge of the acknowledge input terminal, connects the data output terminal of the flip-flop to the acknowledge output terminal, the request input terminal and the data output terminal of the flip-flop The handshake protocol conversion logic circuit is characterized in that a negative logical sum of the result of the exclusive negative logical sum and the acknowledge input terminal is obtained and connected to the request output terminal.
[0020]
The invention according to claim 9 is an asynchronous LSI chip input / output interface circuit in an LSI chip on which an asynchronous circuit of a 4-cycle bundle data transfer system is mounted, and a request output terminal for data output from an on-chip circuit and an acknowledge input The terminal is connected to the request input terminal and the acknowledge output terminal of the logic circuit of the invention according to
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First Embodiment (
FIG. 1A is a diagram showing a handshake protocol
[0022]
At this time, the
[0023]
In FIG. 2, a solid arrow indicates a causal relationship of signal transitions by the
[0024]
As can be seen from FIG. 2, in the
[0025]
Note that various equivalent circuits can be realized from the
[0026]
Second Embodiment (Claims 2 and 6)
FIG. 4 is a diagram showing a handshake protocol
[0027]
At this time, the
[0028]
In FIG. 5, a solid arrow indicates a causal relationship of signal transitions by the
[0029]
As can be seen from FIG. 5, the
[0030]
In the
[0031]
[Third Embodiment] (Claim 9)
FIG. 6 is a diagram showing an asynchronous LSI chip input / output interface circuit according to an embodiment corresponding to claim 9. Here, the
[0032]
R1 represents a request input terminal of the
[0033]
When outputting data outside the LSI chip, this interface circuit converts a 4-cycle protocol handshake (H1 portion in FIG. 6) for controlling data transfer timing into a 2-cycle protocol (H2 portion in FIG. 6). When inputting data from outside the LSI chip, the handshake of the 2-cycle protocol (H2 ′ portion in FIG. 6) is converted to the 4-cycle protocol (H3 portion in FIG. 6).
[0034]
In this configuration, it is guaranteed that the request output terminal R4 changes from the low level to the high level after the request input terminal R1 changes from the low level to the high level. Further, when the acknowledge output terminal A1 changes from the low level to the high level, it is guaranteed that the request output terminal R4 changes from the low level to the high level and returns from the high level to the low level. Therefore, the sender-
[0035]
In FIG. 6, 100A is drawn corresponding to the output side, and 100B is drawn corresponding to the input side. However, an implementation method having both input and output functions with a single LSI chip is of course possible. In addition, it is possible to implement a method in which a single LSI chip has a plurality of independent input ports or output ports by dividing and bundling data lines with a plurality of handshake signal line pairs (request signal line and acknowledge signal line pairs). is there.
[0036]
[Fourth Embodiment] (Claims 3 and 7)
FIG. 7 is a diagram showing a handshake protocol
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
In FIG. 8, a solid arrow indicates a causal relationship of signal transition by the
[0040]
When the request input terminal and acknowledge output terminal pair is the handshake receiver, and the request output terminal and acknowledge input terminal pair is the handshake sender, these circuits also convert the 4-cycle handshake into a 2-cycle handshake. The function is realized. However, unlike the
[0041]
Note that, in the
[0042]
[Fifth Embodiment] (Claims 4 and 8)
FIG. 9 is a diagram showing a handshake protocol
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
In FIG. 10, a solid arrow indicates a causal relationship of signal transition by the
[0046]
If the request input terminal and acknowledge output terminal pair is the handshake receiving side, and the request output terminal and acknowledge input terminal pair is the handshake sending side, these circuits also convert the 2-cycle handshake into a 4-cycle handshake. The conversion function is realized. However, unlike the
[0047]
Note that, in the
[0048]
[Sixth Embodiment] (Claim 9)
The
[0049]
However, in this configuration, the request output terminal R4 changes from low level to high level after the request input terminal R1 changes from low level to high level, and the acknowledge output terminal A1 changes from high level to low level. Although it is guaranteed that R4 and A4 change from low level to high level at the time, R4 and A4 change from low level to high level when the acknowledge output terminal A1 changes from low level to high level. Neither is it guaranteed to return from high level to low level.
[0050]
Therefore, in order to perform data transfer correctly, the
[0051]
On the other hand, the signal transition of the interface circuit of the third embodiment described with reference to FIG. 6 is completely sequential, whereas in the signal transition of the interface circuit of the present embodiment, R1 is set after A1 becomes high level. And the transition from R2 inversion to A2 inversion can occur independently, and the transition from R4 to low level until A4 goes to low level and A3 Transitions from inversion to R3 inversion can also occur independently. That is, a partial transition of the handshake H1 of the sender
[0052]
[Other Embodiments]
As the asynchronous LSI chip input / output interface circuit of the embodiment corresponding to claim 9, the
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the first, third, fifth, or seventh aspect of the invention, a logic circuit that converts a four-cycle handshake into a two-cycle handshake can be configured. According to the invention, a logic circuit that converts a 2-cycle handshake into a 4-cycle handshake can be configured.
[0054]
Further, according to the invention of claim 9, in an asynchronous LSI chip that employs the 4-cycle bundle data transfer system for internal circuit mounting, the handshake for inter-chip communication and data transfer with peripheral devices is converted into a 2-cycle protocol. Therefore, the number of round trips between the request signal and the acknowledge signal can be halved, that is, the delay due to the I / O buffer and the wiring delay between chips can be reduced by half, and in principle, the time required for one data transfer is a maximum of 2 minutes. Can be shortened to 1. As a result, in the asynchronous LSI chip of the 4-cycle bundle data transfer method, the problem that the data transfer outside the chip becomes a bottleneck and the chip performance is lowered can be alleviated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a block diagram of a handshake protocol conversion logic circuit according to a first embodiment, and FIG. 1B is an explanatory diagram of truth values that define the function of a D latch.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the handshake protocol conversion logic circuit of the first embodiment;
FIG. 3 is a block diagram of a modified example of the logic circuit for handshake protocol conversion according to the first embodiment.
FIG. 4 is a block diagram of a handshake protocol conversion logic circuit according to a second embodiment;
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the handshake protocol conversion logic circuit according to the second embodiment;
FIG. 6 is a block diagram of an input / output interface circuit for an asynchronous LSI chip according to a third embodiment.
FIG. 7 is a block diagram of a handshake protocol conversion logic circuit according to a fourth embodiment.
FIG. 8 is a timing chart showing an operation of the handshake protocol conversion logic circuit according to the fourth embodiment;
FIG. 9 is a block diagram of a logic circuit for handshake protocol conversion according to a fifth embodiment.
FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the handshake protocol conversion logic circuit of the fifth embodiment;
FIG. 11 is an explanatory diagram of a configuration method of an asynchronous circuit using a bundle data transfer method.
FIG. 12 is a timing chart for explaining a data transfer protocol of a 4-cycle bundle data transfer method.
FIG. 13 is a timing chart for explaining a data transfer protocol of a two-cycle bundle data transfer method.
FIG. 14 is an explanatory diagram of a delay that occurs in an inter-chip connection of an asynchronous circuit using a bundle data transfer method.
[Explanation of symbols]
130, 130 ', 150: logic circuit for handshake protocol conversion for converting a 4-cycle handshake into a 2-cycle handshake
140, 160: logic circuit for handshake protocol conversion that converts a 2-cycle handshake into a 4-cycle handshake
Claims (9)
前記リクエスト入力端子がローレベルからハイレベルに遷移すると前記リクエスト出力端子を反転させ、その後前記アクノリッジ入力端子が反転すると前記アクノリッジ出力端子をローレベルからハイレベルに遷移させ、前記リクエスト入力端子がハイレベルからローレベルに遷移すると前記アクノリッジ出力端子をハイレベルからローレベルに遷移させることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路。A handshake protocol conversion logic circuit having a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal,
When the request input terminal transitions from low level to high level, the request output terminal is inverted, and when the acknowledge input terminal is inverted thereafter, the acknowledge output terminal is transitioned from low level to high level, and the request input terminal is high level. A logic circuit for handshake protocol conversion, wherein the acknowledge output terminal is transitioned from a high level to a low level when transitioning from a low level to a low level.
前記リクエスト入力端子が反転すると前記リクエスト出力端子をローレベルからハイレベルに遷移させ、その後前記アクノリッジ入力端子がローレベルからハイレベルに遷移すると前記リクエスト出力端子をハイレベルからローレベルに遷移させ、前記アクノリッジ入力端子がハイレベルからローレベルに遷移すると前記アクノリッジ出力端子を反転させることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路。A handshake protocol conversion logic circuit having a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal,
When the request input terminal is inverted, the request output terminal is changed from a low level to a high level, and when the acknowledge input terminal is changed from a low level to a high level, the request output terminal is changed from a high level to a low level. A logic circuit for handshake protocol conversion, wherein the acknowledge output terminal is inverted when the acknowledge input terminal transitions from a high level to a low level.
前記リクエスト入力端子がローレベルからハイレベルになった時に、前記アクノリッジ出力端子をローレベルからハイレベルに遷移させるとともに前記リクエスト出力端子を反転させ、その後、前記アクノリッジ入力端子が反転した時に前記リクエスト入力端子がハイレベルからローレベルになるのを待って、前記アクノリッジ出力端子をハイレベルからローレベルに遷移させることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路。A handshake protocol conversion logic circuit having a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal,
When the request input terminal changes from a low level to a high level, the acknowledge output terminal is shifted from a low level to a high level and the request output terminal is inverted, and then the request input terminal is inverted when the acknowledge input terminal is inverted. A handshake protocol conversion logic circuit, wherein the acknowledge output terminal is shifted from a high level to a low level after waiting for the terminal to change from a high level to a low level.
前記リクエスト入力端子が反転した時に前記アクノリッジ入力端子がローレベルになるのを待って前記リクエスト出力端子をローレベルからハイレベルに遷移させ、その後前記アクノリッジ入力端子がローレベルからハイレベルに変化したときに前記アクノリッジ出力端子を反転させるとともに、前記リクエスト出力端子をハイレベルからローレベルに変化させることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路。A handshake protocol conversion logic circuit having a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal,
When the request input terminal is inverted, the request input terminal is changed from low level to high level after waiting for the acknowledge input terminal to become low level, and then the acknowledge input terminal is changed from low level to high level. A logic circuit for handshake protocol conversion, wherein the acknowledge output terminal is inverted and the request output terminal is changed from a high level to a low level.
前記アクノリッジ入力端子を前記第1のDラッチのデータ入力端子に接続し、前記リクエスト入力端子を前記リクエスト入力端子がローレベルのとき書き込みが行われるよう前記第1のDラッチの書き込み許可入力端子に接続し、前記第1のDラッチのデータ出力端子を前記第2のDラッチのデータ入力端子に信号が反転して伝送されるよう接続し、前記リクエスト入力端子を前記リクエスト入力端子がハイレベルのとき書き込みが行われるよう前記第2のDラッチの書き込み許可入力端子に接続し、前記第2のDラッチのデータ出力端子を前記リクエスト出力端子に接続し、前記第1のDラッチのデータ出力端子と前記アクノリッジ入力端子の排他的論理和を前記アクノリッジ出力端子に接続してなることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路。A handshake protocol conversion logic circuit comprising a first and second D latches and a logic element, and having a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal,
The acknowledge input terminal is connected to the data input terminal of the first D latch, and the request input terminal is used as a write enable input terminal of the first D latch so that writing is performed when the request input terminal is at a low level. And connecting the data output terminal of the first D latch to the data input terminal of the second D latch so that the signal is inverted and transmitted, and the request input terminal is at a high level. The write output is connected to the write enable input terminal of the second D latch, the data output terminal of the second D latch is connected to the request output terminal, and the data output terminal of the first D latch And the acknowledge output terminal are connected to the acknowledge output terminal. Col conversion logic circuit.
前記リクエスト入力端子を前記第3のDラッチのデータ入力端子に接続し、前記アクノリッジ入力端子を前記アクノリッジ入力端子がハイレベルのとき書き込みが行われるよう前記第3のラッチの書き込み許可入力端子に接続し、前記第3のラッチのデータ出力端子を前記第4のラッチのデータ入力端子に接続し、前記アクノリッジ入力端子を前記アクノリッジ入力端子がローレベルのとき書き込みが行われるよう前記第4のラッチの書き込み許可入力端子に接続し、前記第4のラッチのデータ出力を前記アクノリッジ出力端子に接続し、前記第3のラッチのデータ出力端子と前記リクエスト入力端子の排他的論理和を前記リクエスト出力端子に接続してなることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路。A handshake protocol conversion logic circuit comprising a third and a fourth D latch and a logic element, and having a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal;
The request input terminal is connected to the data input terminal of the third D latch, and the acknowledge input terminal is connected to the write enable input terminal of the third latch so that writing is performed when the acknowledge input terminal is at a high level. The data output terminal of the third latch is connected to the data input terminal of the fourth latch, and the acknowledge input terminal is connected to the data input terminal of the fourth latch so that writing is performed when the acknowledge input terminal is at a low level. Connected to the write enable input terminal, connected the data output of the fourth latch to the acknowledge output terminal, and exclusive OR of the data output terminal of the third latch and the request input terminal to the request output terminal A logic circuit for handshake protocol conversion characterized by being connected.
前記フリップフロップは前記リクエスト入力端子の立ち上がりエッジで前記リクエスト出力端子の値を反転させて保持し、
前記フリップフロップのデータ出力端子を前記リクエスト出力端子に接続し、
前記アクノリッジ入力端子と前記フリップフロップのデータ出力端子との排他的論理和結果と前記リクエスト入力端子との論理和をとって前記アクノリッジ出力端子に接続してなることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路。A handshake protocol conversion logic circuit consisting of an edge trigger type flip-flop and a logic element, having a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal,
The flip-flop inverts and holds the value of the request output terminal at the rising edge of the request input terminal,
Connecting the data output terminal of the flip-flop to the request output terminal;
A logic for handshake protocol conversion, wherein the logical sum of the exclusive OR result of the acknowledge input terminal and the data output terminal of the flip-flop and the request input terminal is obtained and connected to the acknowledge output terminal circuit.
前記フリップフロップはアクノリッジ入力端子の立ち上がりエッジで前記アクノリッジ出力端子の値を反転させて保持し、
前記フリップフロップのデータ出力端子を前記アクノリッジ出力端子に接続し、
前記リクエスト入力端子と前記フリップフロップのデータ出力端子との排他的否定論理和結果と前記アクノリッジ入力端子との否定論理和をとって前記リクエスト出力端子に接続してなることを特徴とするハンドシェークプロトコル変換用論理回路。A handshake protocol conversion logic circuit consisting of an edge trigger type flip-flop and a logic element, having a request input terminal, an acknowledge output terminal, a request output terminal, and an acknowledge input terminal,
The flip-flop inverts and holds the value of the acknowledge output terminal at the rising edge of the acknowledge input terminal,
Connecting the data output terminal of the flip-flop to the acknowledge output terminal;
A handshake protocol conversion characterized in that an exclusive logical sum of the request input terminal and the data output terminal of the flip-flop and a negative logical sum of the acknowledge input terminal are connected to the request output terminal. Logic circuit.
チップ内回路からのデータ出力用のリクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子を請求項1、3、5、又は7の論理回路のリクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子にそれぞれ接続し、請求項1、3、5、または7の論理回路のリクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子を、チップ外へのリクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子にそれぞれ接続し、
チップ外からのデータ入力用のリクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子を請求項2、4、6、又は8の論理回路のリクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子にそれぞれ接続し、請求項2、4、6、又は8の論理回路のリクエスト出力端子とアクノリッジ入力端子を、チップ内回路のデータ入力用のリクエスト入力端子とアクノリッジ出力端子にそれぞれ接続してなり、
チップ外にデータを出力する際には、ハンドシェークプロトコルを4サイクルから2サイクルに変換し、チップ外からデータを入力する際には、ハンドシェークプロトコルを2サイクルから4サイクルに変換することを特徴とする非同期式LSIチップ用入出力インタフェース回路。In an input / output interface circuit for an asynchronous LSI chip in an LSI chip on which an asynchronous circuit of a 4-cycle bundle data transfer system is mounted,
8. A request output terminal and an acknowledge input terminal for outputting data from an on-chip circuit are connected to the request input terminal and the acknowledge output terminal of the logic circuit according to claim 1, 3, 5, or 7, respectively. Or the request output terminal and the acknowledge input terminal of the logic circuit 7 are respectively connected to the request output terminal and the acknowledge input terminal outside the chip,
A request input terminal and an acknowledge output terminal for inputting data from outside the chip are connected to a request input terminal and an acknowledge output terminal of the logic circuit according to claim 2, 4, 6, or 8, respectively. Alternatively, the request output terminal and the acknowledge input terminal of the logic circuit 8 are connected to the request input terminal and the acknowledge output terminal for data input of the circuit in the chip, respectively.
When outputting data outside the chip, the handshake protocol is converted from 4 cycles to 2 cycles, and when inputting data from outside the chip, the handshake protocol is converted from 2 cycles to 4 cycles. Input / output interface circuit for asynchronous LSI chip.
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