JPH0227597A - 双方向シフトレジスタ - 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〕 本発明は双方向に情報を転送できるシフトレジスタに関
し、特にデータの記憶手段としてダイナミック型のラッ
チとマルチプレクサを用いる双方向シフトレジスタに関
する。

〔従来の技術〕

従来のシフトレジスタは、データの記憶手段にスタティ
ック型やダイナミック型のラッチまたはフリップフロッ
プを使用しており、どちらも−度シフトさせると、次の
シフト動作までの間クロックを供給しない状態でデータ
を保持している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のシフトレジスタは、集積化する際にデー
タの記憶手段としてスタティック型のラッチまたはフリ
ップ・フロップを用いる場合、それぞれを構成するトラ
ンジスタの数がインバー夕やＮＡＮＤ等のゲート類に比
べて多いため、データのビット数またはワード数が増え
ると集積回路上における占有面積を増大させることにな
り、結果としてチップサイズを大きくするという欠点が
ある。

一方、従来のシフトレジスタの記憶手段にダイナミック
型のものを用いる場合、トランジスタの数は少ないが、
データを保持させるためのクロックは周期が長い時は使
用できず、また近年のプロセス技術の進歩により微細化
が進みダイナミック保持を行なわせるゲート容量が増々
小さくなるため、周期の短い所でしか使用できず、更に
ゲート容量を大きくした場合でも、スタティック型と同
じ問題を生ずるという欠点がある。

本発明の目的は、かかるチップサイズを大きくすること
なく、且つシフト周期が長くてもダイナミック保持を安
定化することのできる双方向シフトレジスタを提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の双方向シフトレジスタは、情報を両方向に転送
できる双方向シフトレジスタにおいて、それぞれ二組の
入出力端子を有する複数個の記憶セルを直列に接続し、
その各記憶セルは、第一の入力を外部より受け且つその
他に第二の入力を有する第一のマルチプレクサと、前記
第一のマルチプレクサの出力を入力とし、且つ自分自身
の出力を記憶セルの第一の出力とする第一のクロックド
・インバータと、第一の入力を外部より受け且つ前記第
一のクロックド・インバータの出力を第二の入力に受け
る第二のマルチプレクサと、前記第二のマルチプレクサ
の出力を入力とする第二のクロックド・インバータとを
含み、前記第二のクロックド・インバータの出力を記憶
セルの第二の出力および前記第一のマルチプレクサの前
記第二の入力として構成される。

すなわち、本発明の双方向シフトレジスタはデータの記
憶手段としてダイナミック・ラッチの他にマルチプレク
サを用い、次段のダイナミック・ラッチへデータを転送
させる時は制御信号により前段のダイナミック・ラッチ
のデータをマルチプレクサを通して転送するが、転送を
終了すると、マルチプレクサはダイナミック・ラッチが
保持するデータを次に転送させるまでの間巡回させるこ
とによりダイナミック保持を安定させている。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を説明するためのシフトレジ
スタのブロック図である。

第１図に示すように、本実施例は４つの記憶セルフ、〜
７４を直列に接続して構成される１ビツト４段の双方向
シフトレジスタである。これら記憶セルフ、〜７４はそ
れぞれ同様の構成および同様の記憶保持動作を行うので
、ここでは代表して記憶セルフ！に着目して説明する。

記憶セルフ！は第一のデータ入力端子１（ＩＩ）と第一
のデータ出力端子（Ｑｌ）および第二のデータ入力端子
（Ｉ２）と第二のデータ出力端子２　（Ｑ２）にそれぞ
れ接続され、右シフト制御信号入力端子３（ＳＬ）、左
シフト制御信号入力端子４　（Ｓ２）第一のクロック入
力端子５（φり、第二のクロック入力端子６（φ２）か
ら記憶保持の制御を受ける。尚、８は第一のデータ出力
端子、９は第二のデータ入力端子である。

第２図は第１図の双方向シフトレジスタに用いる記憶セ
ルの回路図である。

第２図に示すように、かかる記憶セルは第一および第二
のマルチプレクサ１２．１４と、ダイナミック・ラッチ
を構成するクロックド・インバータ１３．１５とから成
り、これらマルチプレクサ１２．１４はそれぞれ右シフ
ト制御信号入力端子１８、左シフト制御信号入力端子１
９より供給されるシフト制御信号（ＳＬ、Ｓ２）がロー
レベルの時、第二の入力（ＪＯ）側のデータを選択し、
またハイレベルの時、第一の入力（Ｊｌ）側のデータを
ダイナミック・ラッチとしてのクロックド・インバータ
１３．１５に出力する。尚、マルチプレクサ１２．１４
に接続される１０．１７はデータ入力端子、１１．１６
はデータ出力端子、２０．２１はクロック入力端子であ
る。

次に、第１図に示す双方向シフトレジスタの回路動作を
第３図および第４図を用いて説明する。

第３図および第４図はそれぞれ第１図に示す双方向シフ
トレジスタの右シフト動作および左シフト動作を説明す
るためのタイミング図である。

第３図におけるＱＡ〜Ｑｏはそれぞれ第１図における記
憶セルフ１〜７４のＱ１出力（第一の出力）であり、第
４図におけるＱ＾〜Ｑｏ’はそれぞれ第１図における記
憶セルフ１〜７４のＱ２出力（第二の出力）である。

まず、第１図の双方向シフトレジスタにおいて、右方向
へデータが転送される場合の動作について説明する。

第３図に示すように、期間工は右シフト制御信号Ｓ１の
出力直後のφ１クロック１周期、期間■は右シフト制御
信号Ｓ１がローレベルの時のφ１クロック１周期、期間
■は期間■の３倍の期間である。右シフト制御信号Ｓ１
はφ２クロックに同期しており、そのパルス幅はφ２１
周期分である。また、右方向へデータが転送される時、
左シフト制御信号Ｓ２は常にローレベルの状態にある。

最初に、期間工の時、データ入力端子１より入力される
データは、記憶セルフ凰における右シフト制御信号Ｓ１
がハイレベルの時、マルチプレクサ１２がＪｌ側のデー
タを選択するため、この間クロックド・インバータ１３
に入力される。そして、φｌクロックがクロックド・イ
ンバータ１３に入力されると、クロックド・インバータ
１３はこのデータを取り込んでマルチプレクサ１４のＪ
Ｏ側に出力する。マルチプレクサ１４では、左シフト制
御信号Ｓ２の入力端子１９（第１図の４と同じ）は常に
ローレベルの状態であるから、ＪＯ側のデータを選択す
る。従って、クロックド・インバータ１３の出力がクロ
ックド・インバータ１５へ入力される。クロックド・イ
ンバータ１５は次にくるφ２クロックによりクロックド
・インバータ１３より出力されたデータを取り込み、記
憶セルフ１のＱ１出力として外部へデータを出力する。

このように、記憶セルフ１はデータ入力端子１より入力
されるデータを期間工で取り込む、記憶セルフ２〜７４
も同様の動作をすることにより、第１図のシフトレジス
タは右方向へデータを１ビツト移動させている。

また、期間■では、右シフト制御信号Ｓ１がローレベル
になるので、記憶セルフ１のマルチプレクサ１２はＪＯ
側のデータを選択し、クロックド・インバータ１５の出
力をクロックド・インバータ１３へ入力させる。従って
、クロックド・インバータ１３はφ１クロックが入力さ
れると、クロックド・インバータ１５のデータを取り込
み、クロックド・インバータ１５へと再び出力する。こ
のクロックド・インバータ１５はφ２クロックが入力さ
れると、クロックド・インバータ１３の出力を取り込む
ため、自分自身の出力を再び取り込んで記憶セルフ２の
１１人力へ出力する。

また、期間■では、期間■の３倍の時間があるため、記
憶セルフ１内に保持するデータを自分自身の中で３回ま
わすことになる。すなわち、記憶セルフ１は期間工にて
外部から端子１（第２図の１０）より入力されるデータ
を取り込み、それ以外は自分自身の保持するデータを循
環させることによりダイナミック保持を安定させ、再び
期間工になると次段の記憶セルフ２へデータを出力させ
るとともに、前段の記憶セルフ１の出力を取り込み、以
後同様の動作をくり返していく。

以上のとおり、第１図に示す双方向シフトレジスタにお
いて、右方向へのデータの転送は上述の操作を４回繰り
返すことにより、データ入力端子１から入力されたデー
タがデータ出力端子８より出力される。

次に、第１図の双方向シフトレジスタにおいて、左方向
へデータが転送される場合の動作について説明する。

第４図に示すように、期間■では左シフト制御信号Ｓ２
の出力直後のφ２クロック１周期、期間■は左シフト制
御信号Ｓ２がローレベルの時のφ２クロック１周期、期
間■は期間■の３倍の期間である。左シフト制御信号Ｓ
２はφ１クロックに同期しており、そのパルス幅はφ１
１周期分である。また、左方向へデータが転送される時
は、右シフト制御信号Ｓ１は常にローレベルの状態であ
る。

最初に、期間■の時、データ入力端子９より入力される
データは、記憶セルフ４における左シフト制御信号Ｓ２
がハイレベルの時、マルチプレクサ１４がＪｌ側のデー
タを選択するため、この間クロックド・インバータ１５
へ入力される。そして、φ２クロックがクロックド・イ
ンバータ１５に入力されると、クロックド・インバータ
１５はこのデータを取り込んでマルチプレクサ１２のＪ
Ｏ側に出力する。マルチプレクサ１２では、右シフト制
御信号Ｓ１の入力端子１８（第１図の３）は常にローレ
ベルの状態であるから、ＪＯ側のデータを選択する。従
って、クロックド・インバータ１５の出力がクロックド
・インバータ１３へ入力される。クロックド・インバー
タ１３は次にくるφｌクロックによりクロックド・イン
バータ１５より出力されたデータを取り込み、記憶セル
フ４のＱ２出力として外部へデータを出力する。記憶セ
ルフ３〜７１も同様の動作をすることにより、第１図の
シフトレジスタは左方向へデータを１ビツト移動させて
いる。

また、期間Ｖでは、左シフト制御信号Ｓ２はローレベル
になるので、記憶セルフ４のマルチプレクサ１４はＪＣ
Ｉのデータを選択し、クロックド・インバータ１３の出
力をクロックド・インバータ１５へ入力させる。従って
、クロックド・インバータ１５はφ２クロックが入力さ
れると、クロックド・インバータ１３のデータを取り込
み、マルチプレクサ１２のＪＯ側へ出力する。マルチプ
レクサ１２では、右シフト制御信号Ｓ１がローレベルに
固定されているため、クロックド・インバータ１５の出
力を再びクロックド・インバータ１３へ出力する。この
クロックド・インバータ１３はφ１クロックが入力され
ると、クロックド・インバータ１５の出力を取り込むた
め、自分自身の出力を再び取り込んで記憶セルフ、のＩ
２人力へ出力する。

また、期間■では、期間Ｖの３倍の時間があるため、記
憶セルフ４内に保持するデータを自分自身の中で３回ま
わすことになる。すなわち、記憶セルフ４は期間■にて
外部から端子８（第２図の１７）より入力されるデータ
を取り込み、それ以外は自分自身の保持するデータを循
環させることによりダイナミック保持を安定させ、再び
期間■になると次段の記憶セルフ３ヘデータを出力する
とともに、前段のデータを取り込み、以後同様の操作を
くり返していく。

以上のとおり、第１図に示す双方向シフト、レジスタに
おいて、左方向へのデータの転送は上述の操作を４回く
り返すことにより、データ入力端子９より入力されたデ
ータがデータ出力端子２より出力される。

要するに、本実施例は記憶手段としてマルチプレクサと
ダイナミック・ラッチを用い、転送期間はマルチプレク
サを通して前段のダイナミック・ラッチの出力を次段の
ダイナミック・ラッチへ転送し、転送が終了すると次の
転送期間までは自分自身の保持するデータをマルチプレ
クサを通して自分自身に戻しデータをローテーションさ
せ、ダイナミック保持を安定に行わせている。

〔発−明の効果〕

以上説明したように、本発明の双方向シフトレジスタは
、ダイナミック・ラッチにマルチプレクサを設けること
により、データ保持の周期の長い所でもダイナミック・
ラッチのデータ保持を安定させ、且つ薬種化においても
マルチプレクサとダイナミック・ラッチの占有面積が小
さいため、データを転送させる段数を増やしてもチップ
面積の増加はほとんど無視できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための双方向シフ
トレジスタのブロック図、第２図は第１図の双方向シフ
トレジスタに用いる記憶セルの回路図、第３図および第
４図はそれぞれ第１図に示す双方向シフトレジスタの右
シフト動作および左シフト動作を説明するためのタイミ
ング図である。 １．９，１０．１７・・・データ入力端子、２゜８．１
１．１６・・・データ出力端子、３．１８・・・右シフ
ト制御信号入力端子、４．１９・・・左シフト制御信号
入力端子、５，６，２０．２１・・・クロック入力端子
、７１〜７４・・・記憶セル、１２．１４・・・マルチ
プレクサ、１３．１５・・・クロックド・インバータ。 代理人　弁理士　　内　原　　晋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 情報を両方向に転送できる双方向シフトレジスタにおい
   て、それぞれ二組の入出力端子を有する複数個の記憶セ
   ルを直列に接続し、その各記憶セルは、第一の入力を外
   部より受け且つその他に第二の入力を有する第一のマル
   チプレクサと、前記第一のマルチプレクサの出力を入力
   とし、且つ自分自身の出力を記憶セルの第一の出力とす
   る第一のクロックド・インバータと、第一の入力を外部
   より受け且つ前記第一のクロックド・インバータの出力
   を第二の入力に受ける第二のマルチプレクサと、前記第
   二のマルチプレクサの出力を入力とする第二のクロック
   ド・インバータとを含み、前記第二のクロックド・イン
   バータの出力を記憶セルの第二の出力および前記第一の
   マルチプレクサの前記第二の入力にすることを特徴とす
   る双方向シフトレジスタ。