專利名稱：高性能脈沖式存儲電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的領域涉及數(shù)據(jù)處理，且尤其涉及由脈沖提供時鐘的、用于存儲操作或診
斷數(shù)據(jù)的存儲電路。
背景技術：
響應于數(shù)據(jù)處理電路中的時鐘信號而存儲數(shù)據(jù)的連續(xù)存儲電路是已知的。這些電路包括鎖存器電路及觸發(fā)電路(flip flop)，且從延遲及能量兩者之觀點而言是處理電路中極重要的元件。觸發(fā)電路可采取主從鎖存器的形式，其在時鐘周期的第一階段期間將數(shù)據(jù)輸入到主鎖存器，而在時鐘周期的第二階段期間將數(shù)據(jù)轉移至從鎖存器。這使它們看似響應于邊沿而存儲數(shù)據(jù)，換句話說，它們看似邊沿觸發(fā)。 對這些主從觸發(fā)電路的替代設計是脈沖觸發(fā)的觸發(fā)電路，脈沖觸發(fā)的觸發(fā)電路響應于脈沖而將數(shù)據(jù)存儲在單鎖存器內。如果該脈沖為小且出現(xiàn)在時鐘的邊沿，則它還看似該存儲元件或鎖存器是邊沿觸發(fā)的。實際上，當脈沖為高時該鎖存器是透明的，因此該存儲元件可在脈沖期間接收數(shù)據(jù)；然后，當脈沖為低時該鎖存器是不透明的，使得它與輸入隔離。然而，該脈沖必須足夠寬以使存儲元件能夠在脈沖寬度期間起反應并存儲數(shù)據(jù)。
這些裝置用于在處理期間存儲操作或功能數(shù)據(jù)，且它們通常還用于存儲診斷數(shù)據(jù)。在此類情況下，它們通常工作在兩種模式中之一，這兩種模式是診斷模式與操作模式。按照慣例，此類觸發(fā)電路具有掃描輸入及數(shù)據(jù)輸入。掃描輸入接收診斷數(shù)據(jù)而操作輸入接收操作數(shù)據(jù)。操作的模式由掃描使能信號控制，當掃描使能信號為高時進入診斷模式，且在這種模式中，接收、存儲并輸出診斷數(shù)據(jù)。當掃描使能信號為低時，改為接收、存儲并輸出操作數(shù)據(jù)。 圖la示出常規(guī)非反相(inverting)可掃描脈沖式觸發(fā)電路30。此裝置包含具有時鐘輸入的脈沖發(fā)生器20、時鐘延遲元件22、以及用于將時鐘及經延遲的時鐘組合以產生脈沖的NAND門24。觸發(fā)電路本身在各自的輸入上包含驅動電路34及36，驅動電路34及36響應于掃描使能信號而被開啟與關閉。因此，當掃描使能為高時，驅動電路34切換為開啟，并驅動在掃描輸入的數(shù)據(jù)；而當掃描使能為低時，驅動裝置36切換為開啟，并驅動操作數(shù)據(jù)。為了使該觸發(fā)電路充當脈沖式觸發(fā)電路，將傳輸門38設置在前向(forward)數(shù)據(jù)路徑上，且該傳輸門38由來自脈沖發(fā)生器20的脈沖開啟與關閉。 由于與主從觸發(fā)電路相比僅具有單鎖存器，因此此類常規(guī)脈沖式觸發(fā)電路具有高速性能及低面積的優(yōu)點。然而，它們需要時鐘電路中的額外邏輯來產生脈沖。此類額外邏輯要求明顯數(shù)量的功率。在此實例中，可見，脈沖式觸發(fā)電路在數(shù)據(jù)路徑中增加了多路復用器，以便形成mux-d觸發(fā)電路來提供數(shù)據(jù)及掃描輸入。此mux-d觸發(fā)電路需要三態(tài)反相器，以便通過出現(xiàn)在前向數(shù)據(jù)路徑中的傳輸門38對在操作數(shù)據(jù)路徑及掃描路徑二者中的輸入進行驅動，從而使該觸發(fā)電路成為脈沖驅動的觸發(fā)電路。這些額外的晶體管給電路增加了延遲，并影響時序(timing)性能。它們還消耗了功率。 圖lb示出常規(guī)反相可掃描脈沖觸發(fā)電路。此裝置與非反相可掃描脈沖觸發(fā)電路
5類似，且遭受相同缺點。 可在Tschanz等人的《用于高性能微處理器的單邊沿觸發(fā)及雙邊沿觸發(fā)脈沖式觸
發(fā)電路的比較延遲及會g量》(Comparative Delay MidEnergy of Single Edge—Triggered
and Dual Edge-Triggered PulsedFlip-Flops for High-Performance Microprocessors)
中找到不同觸發(fā)電路及其比較性能的細節(jié)。 改進此類裝置的速率及性能將是合乎需要的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一方面提供狀態(tài)存儲電路，該存儲電路包含用于接收輸入數(shù)據(jù)的操作數(shù)據(jù)輸入，用于接收診斷數(shù)據(jù)的診斷數(shù)據(jù)輸入及診斷選擇信號輸入；存儲元件，用于存儲指示從所述操作數(shù)據(jù)輸入及所述診斷數(shù)據(jù)輸入中之一所收到的數(shù)據(jù)的值；輸出，用于輸出存儲在所述存儲元件中的所述值；脈沖發(fā)生器，用于響應于時鐘信號而產生脈沖，所述脈沖發(fā)生器包含診斷輸出及功能輸出，且響應在所述診斷選擇信號輸入接收到診斷使能信號以在所述診斷輸出輸出所述產生的脈沖而不在所述功能輸出輸出所述產生的脈沖，且響應在所述診斷選擇信號輸入接收到診斷失能(disable)信號以在所述功能輸出輸出所述產生的脈沖而不在所述診斷輸出輸出所述產生的脈沖；操作路徑開關，用于從所述功能輸出接收所述脈沖，且響應接收到所述脈沖中的每個脈沖以提供從所述操作數(shù)據(jù)輸入至所述存儲元件的傳輸路徑，且響應沒有接收到脈沖而將所述存儲元件與所述操作數(shù)據(jù)輸入隔離；以及診斷路徑開關，用于從所述診斷輸出接收所述脈沖，且響應接收到所述脈沖中的每個脈沖以提供從所述診斷數(shù)據(jù)輸入至所述存儲元件的傳輸路徑，且響應沒有接收到脈沖而將所述存儲元件與所述診斷數(shù)據(jù)輸入隔離。 本發(fā)明認識到先前技術裝置的許多問題是由于前向數(shù)據(jù)路徑上的電路造成的。其還認識到，若對使用診斷使能信號在操作及診斷模式之間切換的控制可從存儲電路本身去除并置于脈沖發(fā)生器內，則能夠將先前在前向數(shù)據(jù)路徑上所要求的電路中的一些去除并因此改進裝置的速率。 因此，提供了具有兩個輸出的脈沖發(fā)生器，所述脈沖發(fā)生器響應于指示該電路應工作在診斷模式的診斷使能信號而向診斷輸出輸出脈沖，且當診斷失能信號指示應使用操作或功能模式時向功能輸出輸出脈沖。 這些脈沖用來對在至存儲元件的兩個輸入上的開關進行控制，因而響應于在操作模式中所輸出的脈沖而將操作數(shù)據(jù)輸入連接至存儲元件并響應于在診斷模式中所輸出的脈沖而將診斷數(shù)據(jù)輸入連接至存儲元件。然后，存儲元件可存儲及輸出指示所述數(shù)據(jù)的值。這可為所述數(shù)據(jù)本身，或者它可為所述數(shù)據(jù)的取反形式。 這樣，該電路響應于脈沖發(fā)生器所產生的脈沖選擇特定數(shù)據(jù)路徑來使用，因此所
述電路在前向數(shù)據(jù)路徑上不再需要由診斷使能信號直接控制的電路元件。這減少了在前向
數(shù)據(jù)路徑上所需電路的數(shù)量，因而增加了在操作及診斷路徑二者上的存儲電路的速率。缺
點是所述時鐘管腳(Pin)必須驅動更大的門電容，因此時鐘輸出延遲稍慢。 本領域技術人員應清楚操作路徑開關及診斷路徑開關是位于不同通路上的不同
開關。兩個開關以相同方式與脈沖起反應，但接收來自不同來源的脈沖，且這些來源在不同
時刻輸出脈沖。因此，在診斷模式中，脈沖由診斷輸出輸出且診斷路徑開關接收這些脈沖，而在操作模式中，脈沖由功能輸出輸出且操作路徑開關接收它們。 在一些實施例中，所述操作路徑開關包含插入電路，該插入電路響應接收到來自所述功能輸出的所述脈沖以將在所述操作數(shù)據(jù)輸入的所述數(shù)據(jù)驅動至所述存儲元件，且響應沒有接收到脈沖而將所述存儲元件與所述操作數(shù)據(jù)輸入隔離；以及所述診斷路徑開關包含插入電路，所述插入電路響應接收到來自所述診斷輸出的所述脈沖以將在所述診斷數(shù)據(jù)輸入的所述數(shù)據(jù)驅動至所述存儲元件，且響應沒有接收到脈沖而將所述存儲元件與所述診斷數(shù)據(jù)輸入隔離。 雖然操作及診斷路徑開關可采取多種形式，但在一些實施例中它們包含可將數(shù)據(jù)值驅動到存儲元件的插入電路。此類驅動電路的使用增加了觸發(fā)電路的性能，且有助于克服在該路徑上因其它電路元件而造成的電阻。 雖然包含驅動元件的這些路徑開關可采取多種形式，但在一些實施例中它們包含三態(tài)反相器，該三態(tài)反相器分別響應接收到來自功能輸出或診斷輸出的脈沖以將在其各自輸入所接收的數(shù)據(jù)驅動至存儲元件。 在替代實施例中，這些開關可各包含反相器及傳輸門，所述傳輸門響應來自各自輸出的脈沖以接通且允許數(shù)據(jù)輸入由反相器驅動通過。 在一些實施例中，所述診斷選擇信號輸入包含診斷使能信號輸入，且所述診斷使能信號是在所述診斷使能信號輸入收到的具有預定邏輯電平的信號，且所述診斷失能信號是在所述診斷使能信號輸入收到的具有相反邏輯電平的信號。 雖然診斷使能信號可具有多種形式，但是一般它具有特定邏輯電平、或許為VDD
以指示進入診斷模式且脈沖應在診斷輸出輸出，并且具有另一邏輯電平、或許為VSS以指
示目前是操作模式且脈沖應在功能輸出輸出。該另一邏輯電平可視為診斷失能信號。因此，
實際上，當診斷使能信號是活動的時進入診斷模式，而當它是不活動的時則進入操作模式。 雖然脈沖發(fā)生器可采取多種形式，但是假如脈沖由兩個不同輸出來輸出，其中一
個輸出在功能模式期間輸出脈沖而另一輸出在診斷模式期間輸出脈沖，則在一些實施例
中，所述脈沖發(fā)生器包含兩個脈沖發(fā)生器，所述脈沖發(fā)生器中之一包含所述功能輸出且響
應于所述時鐘信號及所述診斷失能信號的接收而產生脈沖，而所述脈沖發(fā)生器中的第二個
包含所述診斷輸出且響應于所述時鐘信號及所述診斷使能信號的接收而產生脈沖。 備選地，所述脈沖發(fā)生器可為單脈沖發(fā)生器，該單脈沖發(fā)生器具有分別在其各自的操作模式期間輸出脈沖的兩個輸出， 一個為功能輸出而另一個為診斷輸出。 在一些實施例中，所述存儲元件包括鎖存器電路。 盡管鎖存器電路可采取多種本領域眾所周知的形式，但是在一些實施例中，所述存儲元件包含響應所述功能及所述診斷脈沖二者的雙三態(tài)反相器和設置在反饋回路中的反相器。 若具有三態(tài)反相器與設置在反饋回路中的反饋電路用作鎖存電路，則當該電路具有兩種操作模式且在特定模式中對從不同輸出所輸出的脈沖作出響應時，反饋回路中的三態(tài)反相器應為響應任一組脈沖的雙三態(tài)反相器。配置所述電路使得所述三態(tài)反相器接收來自脈沖發(fā)生器的功能輸出及診斷輸出二者的脈沖。 在一些實施例中，所述脈沖發(fā)生器包含給所述時鐘信號增加延遲的延遲電路，所述脈沖發(fā)生器包含用于組合所述時鐘信號及所述經延遲的時鐘信號以產生所述脈沖信號的電路。 盡管脈沖發(fā)生器可用多種方法構成，但是在一些實施例中，其包含延遲電路，這是 產生脈沖的簡單方法。 在一些實施例中，所述用于組合所述時鐘信號及所述經延遲的時鐘信號的所述電 路包含兩個AND門，第一AND門包含用于接收所述時鐘信號、所述經延遲的時鐘信號及所述 診斷失能信號的正指示的三個輸入且包含輸出，所述輸出包含所述脈沖發(fā)生器的所述功能 輸出；以及，第二AND門包含用于接收所述時鐘信號、所述經延遲的時鐘及所述診斷使能信 號的正指示的三個輸入并包含輸出，所述輸出包含所述脈沖發(fā)生器的所述診斷輸出。
提供脈沖的兩個輸出(當診斷使能信號出現(xiàn)時輸出一個而當診斷失能信號出現(xiàn) 時輸出另一個)的簡單方法是使用兩個AND門，所述兩個AND門響應時鐘信號及經延遲的 時鐘信號以產生脈沖，并還響應這些使能及失能信號，使得當診斷使能信號指示電路工作 在診斷模式時診斷輸出輸出脈沖，而當診斷失能信號指示電路工作在操作模式時功能輸出 輸出脈沖。在這點上，在使用AND邏輯時，必須使用這些信號的正指示，使得盡管所述診斷 使能信號可具有表示診斷模式的邏輯低值，但是如果是這種情況則應將該信號反相再輸入 該AND門，以提供該信號的正指示。 本發(fā)明的另一方面提供一種存儲及輸出操作或診斷數(shù)據(jù)的方法，所述方法包含以 下步驟在操作數(shù)據(jù)輸入接收操作數(shù)據(jù)；在診斷數(shù)據(jù)輸入接收診斷數(shù)據(jù)；接收時鐘信號且 從中產生脈沖；且響應于接收到診斷失能信號向位于所述操作數(shù)據(jù)輸入與存儲元件之間 的操作路徑開關輸出所述產生的脈沖；響應于接收到所述脈沖，所述操作路徑開關將在所 述操作數(shù)據(jù)輸入所接收的所述操作數(shù)據(jù)傳輸至所述存儲元件，所述存儲元件存儲指示所述 數(shù)據(jù)的值且輸出所述存儲的值，且響應于沒有接收到脈沖，所述操作路徑開關將所述操作 數(shù)據(jù)輸入與所述存儲元件隔離，使得在接收所述診斷失能信號期間存儲及輸出操作數(shù)據(jù)； 且響應于接收到診斷使能信號向位于所述診斷數(shù)據(jù)輸入與所述存儲元件之間的診斷路徑 開關輸出所述產生的脈沖；響應于接收到所述脈沖，所述診斷路徑開關將在所述診斷數(shù)據(jù) 輸入所接收的所述診斷數(shù)據(jù)傳輸至所述存儲元件，所述存儲元件存儲指示所述數(shù)據(jù)的值且 輸出所述存儲的值，以及響應于沒有接收到脈沖，所述診斷路徑開關將所述診斷數(shù)據(jù)輸入 與所述存儲元件隔離，使得在接收所述診斷使能信號期間存儲及輸出診斷數(shù)據(jù)。
本發(fā)明再一方面提供用于存儲狀態(tài)的裝置，該裝置包含用于接收輸入數(shù)據(jù)的操 作數(shù)據(jù)輸入構件，用于接收診斷數(shù)據(jù)的診斷數(shù)據(jù)輸入構件，以及診斷使能信號輸入構件；存 儲構件，用于存儲指示從所述操作數(shù)據(jù)輸入構件及所述診斷數(shù)據(jù)輸入構件中之一所接收的 數(shù)據(jù)的值；輸出構件，用于輸出存儲于所述存儲元件的所述值；用于響應于時鐘信號而產 生脈沖的構件，所述構件包含功能輸出及診斷輸出，且所述構件響應在所述診斷使能信號 輸入構件接收到不活動的診斷使能信號以在所述功能輸出輸出所述產生的脈沖而不在所 述診斷輸出輸出所述產生的脈沖，所述構件響應在所述診斷使能信號輸入構件接收到活動 的診斷使能信號以在所述診斷輸出輸出所述產生的脈沖而不在所述功能輸出輸出所述產 生的脈沖；操作路徑開關構件，用于接收來自所述功能輸出的所述脈沖，且響應接收到所述 脈沖中的每個脈沖以提供從所述操作數(shù)據(jù)輸入構件至所述存儲構件的傳輸路徑，且響應沒 有接收到脈沖而將所述存儲構件與所述操作數(shù)據(jù)輸入構件隔離；以及診斷路徑開關構件， 用于接收來自所述診斷輸出的所述脈沖，且響應接收到所述脈沖中的每個脈沖以提供從所
8述診斷數(shù)據(jù)輸入構件至所述存儲構件的傳輸路徑，且響應沒有接收到脈沖而將所述存儲構 件與所述診斷數(shù)據(jù)輸入構件隔離。 根據(jù)將結合附圖閱讀的說明性實施例的以下詳細描述，本發(fā)明的以上及其它目 的、特征及優(yōu)點將是顯而易見的。


圖la示意地示出常規(guī)非反相可掃描觸發(fā)電路； 圖lb示意地示出常規(guī)反相可掃描觸發(fā)電路； 圖2用框圖形式示意地示出依據(jù)本發(fā)明的實施例的電路； 圖3用電路圖形式示意地示出依據(jù)本發(fā)明的實施例的非反相可掃描脈沖觸發(fā)電 路； 圖4示出指示圖3的非反相可掃描脈沖觸發(fā)電路的操作的時序圖； 圖5示出依據(jù)本發(fā)明的實施例的反相可掃描脈沖觸發(fā)電路；及 圖6示出說明依據(jù)本發(fā)明的實施例的方法的流程圖。
具體實施例方式
圖2用框圖形式示意地示出依據(jù)本發(fā)明的實施例的電路。此電路包含操作數(shù)據(jù)及 診斷數(shù)據(jù)存儲與輸出電路40和脈沖發(fā)生器60。實際上，此操作數(shù)據(jù)及診斷數(shù)據(jù)存儲與輸出 電路40為非反相可掃描脈沖式觸發(fā)電路。它包含兩條輸入路徑，一條是掃描或診斷輸入路 徑Si而另一條是功能或操作數(shù)據(jù)輸入路徑d。在這兩條路徑的每條路徑中設有開關。在診 斷路徑中，開關44由從脈沖發(fā)生器60的診斷輸出所輸出的脈沖驅動。在操作數(shù)據(jù)路徑中， 開關46由從脈沖發(fā)生器60的功能輸出所輸出的脈沖驅動。 脈沖發(fā)生器60包含時鐘輸入clk及延遲電路62，延遲電路62延遲輸入的時鐘信 號。用電路64及65將時鐘信號與經延遲的時鐘信號組合在一起，以便產生其寬度由延遲 電路62的延遲決定的脈沖。 脈沖發(fā)生器60還包含診斷選擇信號輸入，該信號指示該裝置應工作在診斷模式 還是操作模式。將此信號輸入到電路64及65，該電路包含分別接收時鐘信號、經延遲的時 鐘信號以及診斷使能信號或反相的診斷使能信號的AND門。反相的診斷使能信號充當診斷 失能(disable)信號。因此，當診斷使能信號為高時，脈沖從AND門64、即從診斷輸出輸出。 當診斷使能信號為低時，診斷失能信號為高且脈沖經由AND門65在功能輸出輸出。
因此，在此電路中，將診斷使能信號輸入至脈沖發(fā)生器60而不輸入至脈沖式觸發(fā) 電路40。然而，設置脈沖發(fā)生器，使其根據(jù)診斷使能信號從不同輸出輸出脈沖；因此，可使 用該特征，使得可根據(jù)診斷使能信號值獨立地控制在診斷數(shù)據(jù)路徑及操作數(shù)據(jù)路徑上的那 兩個開關44及46。因此，開關44響應于由診斷輸出64所輸出的脈沖將來自掃描或診斷輸 入Si的診斷數(shù)據(jù)轉移到存儲元件，且開關46響應于由功能輸出65所輸出的脈沖將來自操 作數(shù)據(jù)輸入d的操作數(shù)據(jù)轉移到存儲元件42。這樣，就構成了其操作與先前技術中的那些 類似的可掃描脈沖式觸發(fā)電路，而不需要將診斷使能信號輸入到觸發(fā)電路本身，并因此在 前向數(shù)據(jù)路徑中只需要較少的電路元件。 圖3用電路形式示出依據(jù)本發(fā)明的實施例的非反相可掃描脈沖式觸發(fā)電路。在該圖中，用相同參考標號來指示與圖2中所示那些對應的特征。在該實施例中，診斷使能信號 采用掃描使能信號SE的形式，且診斷失能信號實際上是該信號的反相形式NSE。用此信號 來選擇應該使用這兩個脈沖輸出中的哪個脈沖輸出來從脈沖發(fā)生器60輸出脈沖。因此，診 斷輸出輸出脈沖spclk，而功能輸出輸出脈沖fpclk。 在此實施例中，時鐘延遲電路系統(tǒng)采用三個反相器62的形式。反相器一般用作延 遲元件，且可使用任何奇數(shù)數(shù)量的反相器，延遲的長度與延遲電路中的反相器的數(shù)目有關。 用NAND門64及65來組合時鐘信號與經延遲的時鐘信號以產生脈沖，這些NAND門分別具 有作為額外輸入的SE及NSE。這些額外輸入適合選擇輸出脈沖的門。然后，使用反相器66 將這些輸出脈沖信號反相。 分別用功能脈沖fpclk與掃描脈沖spclk來驅動在操作數(shù)據(jù)路徑與診斷數(shù)據(jù)路徑 上的驅動元件46與44。在該實施例中，這些驅動元件為三態(tài)反相器。因此，這些三態(tài)反相 器響應于收到的脈沖將數(shù)據(jù)驅動到存儲元件42。存儲元件42由反相器43及雙三態(tài)反相 器(doubletristated inverter) 45構成，雙三態(tài)反相器45對功能脈沖與掃描脈沖都響應。 因此，當功能脈沖信號fpclk經由NAND門65及反相器66從脈沖發(fā)生器60的功能輸出輸 出時，三態(tài)反相器46將來自數(shù)據(jù)輸入d的操作數(shù)據(jù)驅動到存儲元件42。當fpclk的電位轉 向VSS時，反相器43及雙三態(tài)反相器45開始工作并維持該數(shù)據(jù)。同樣地，當掃描脈沖信號 spclk經由NAND門64及反相器66從脈沖發(fā)生器60的診斷輸出輸出時，三態(tài)反相器44將 掃描輸入si驅動到存儲元件42。當spclk的邏輯電平轉向VSS時，反饋回路開啟并維持掃 描數(shù)據(jù)。 圖4示出圖3的非反相可掃描脈沖式觸發(fā)電路的時鐘與脈沖信號的時序圖。如圖 可見，當掃描使能為高時，進入診斷模式，且在診斷輸出輸出脈沖作為信號spclk;而當掃 描使能為低時，在功能輸出輸出脈沖信號fpclk。這些脈沖由脈沖發(fā)生器60響應于時鐘信 號CK而產生。因此，它們看似出現(xiàn)在時鐘信號的上升沿，并使脈沖觸發(fā)電路看似作用就像 邊沿觸發(fā)裝置。 應注意，這些時鐘波形示出了陡峭的邊沿，盡管它們在該圖中是以理想方式示出， 但是時鐘與SE波形都具有陡峭的邊沿而無斜坡以避免干擾脈沖(glitch)較為重要。此 外，通過該技術極大地改進了建立時間(setup time)，但存在保持時間增加的折衷。因此， 為了該電路的穩(wěn)定性應考慮組合邏輯的延遲。 圖5示出類似于圖3的電路，除了在此情況下該電路為反相可掃描脈沖式觸發(fā)電
路以外。因此，輸出為數(shù)據(jù)輸入的取反。此反相的脈沖觸發(fā)電路通過將圖3的非反相可掃
描脈沖式觸發(fā)電路的前向路徑反相器及反饋路徑反相器進行旋轉來實現(xiàn)。 應注意，既然已說明了非反相脈沖式觸發(fā)電路及反相脈沖式觸發(fā)電路，則可增加
額外的門以實現(xiàn)設定(set)、復位(reset)及設定_復位的觸發(fā)電路，對本領域技術人員是
顯然的。還可通過在數(shù)據(jù)路徑中增加邏輯門實現(xiàn)AND、MUX及OR的功能。重要的是，不是將
診斷使能信號輸入到診斷路徑或操作路徑，而是將它輸入到時鐘電路、即脈沖產生電路，且
用從兩個輸出所輸出的脈沖來控制不同的診斷及操作模式。 還應領會操作數(shù)據(jù)路徑及診斷數(shù)據(jù)路徑上的三態(tài)反相器可用驅動傳輸門的反相 器來代替。備選地，可使用其它開關或驅動裝置。 該觸發(fā)電路的缺點是時鐘管腳(pin)必須驅動更大的門電容，因此時鐘輸出延遲稍慢。另外，這些脈沖可能受溫度及電壓影響，因此應執(zhí)行所有PVT隅角(corner)的模擬 以確保脈沖不因過程變化而退化。 應注意，該脈沖式觸發(fā)電路將傾向于消耗比常規(guī)脈沖式觸發(fā)電路更多的功率，然 而其時序快得多。因此，在觸發(fā)電路的速率較為重要的芯片設計中它將是優(yōu)選。此外，在一 些情況中，觸發(fā)電路速率的增加可減少路徑中裝置的數(shù)目，在這些情況下本發(fā)明的實施例 的觸發(fā)電路將很有優(yōu)勢。因此，雖然該脈沖式觸發(fā)電路可能比常規(guī)脈沖式觸發(fā)電路消耗更 多功率，但因為它可用來減少芯片中裝置的數(shù)目，故當與含有常規(guī)脈沖式觸發(fā)電路的芯片 相比時，實際上它可減少芯片所消耗的總功率。 圖6示出依據(jù)本發(fā)明的實施例說明用于存儲并輸出操作或診斷數(shù)據(jù)的方法中的 步驟的流程圖。在存儲電路的各自輸入接收到診斷及操作數(shù)據(jù)，還接收到時鐘信號并從其 產生脈沖。輸出當前存儲在存儲元件中的值。 根據(jù)以下步驟，用來自操作數(shù)據(jù)輸入或診斷數(shù)據(jù)輸入的數(shù)據(jù)更新存儲元件。首先， 確定是否接收到診斷使能信號。如果是，則進入診斷模式，且將從時鐘信號產生的脈沖信號 輸出到診斷路徑開關。該診斷路徑開關響應于脈沖而將診斷數(shù)據(jù)從診斷數(shù)據(jù)輸入傳輸?shù)酱?儲元件，且當沒有脈沖出現(xiàn)時將輸入與存儲元件隔離。因此，在診斷模式中，響應于所接收 的各脈沖用診斷數(shù)據(jù)更新存儲元件。 若診斷使能信號不出現(xiàn)，則進入操作或功能模式且將從時鐘信號產生的脈沖傳輸 到操作路徑開關。響應于脈沖，此開關開啟且將數(shù)據(jù)從操作數(shù)據(jù)輸入傳輸?shù)綄⑵浯鎯Φ拇?儲元件，且響應于沒有脈沖將操作數(shù)據(jù)輸入與存儲元件隔離。因此，在操作模式中，響應于 所接收的各脈沖用操作數(shù)據(jù)更新存儲元件。 該方法根據(jù)診斷使能信號在這些不同的操作模式間進行切換。 既然本文已參考附圖詳細描述了本發(fā)明的說明性實施例，那么應理解本發(fā)明不限
于這些精確的實施例，并理解在不脫離由隨附權利要求書所定義的本發(fā)明范圍及精神的情
況下，本領域技術人員可實施各種改變及修改。例如，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，獨
立權利要求的特征與隨附從屬權利要求的特征可進行各種組合。
1權利要求
一種狀態(tài)存儲電路，包含用于接收輸入數(shù)據(jù)的操作數(shù)據(jù)輸入，用于接收診斷數(shù)據(jù)的診斷數(shù)據(jù)輸入以及診斷選擇信號輸入；存儲元件，用于存儲指示從所述操作數(shù)據(jù)輸入與所述診斷數(shù)據(jù)輸入中之一所收到的數(shù)據(jù)的值；輸出，用于輸出存儲在所述存儲元件中的所述值；脈沖發(fā)生器，用于響應于時鐘信號而產生脈沖，所述脈沖發(fā)生器包含診斷輸出與功能輸出，并響應在所述診斷選擇信號輸入接收到診斷使能信號以在所述診斷輸出輸出所述產生的脈沖而不在所述功能輸出輸出所述產生的脈沖，且響應在所述診斷選擇信號輸入接收到診斷失能信號以在所述功能輸出輸出所述產生的脈沖而不在所述診斷輸出輸出所述產生的脈沖；操作路徑開關，用于接收來自所述功能輸出的所述脈沖，且響應接收到所述脈沖中的每個脈沖以提供從所述操作數(shù)據(jù)輸入至所述存儲元件的傳輸路徑，并響應沒有接收到脈沖以將所述存儲元件與所述操作數(shù)據(jù)輸入隔離；以及診斷路徑開關，用于接收來自所述診斷輸出的所述脈沖，且響應接收到所述脈沖中的每個脈沖以提供從所述診斷數(shù)據(jù)輸入至所述存儲元件的傳輸路徑，并響應沒有接收到脈沖以將所述存儲元件與所述診斷數(shù)據(jù)輸入隔離。
2. 如權利要求l所述的狀態(tài)存儲電路，其中所述操作路徑開關包含插入電路，所述插入電路響應接收到來自所述功能輸出的所述 脈沖以將在所述操作數(shù)據(jù)輸入的所述數(shù)據(jù)驅動到所述存儲元件，且響應沒有接收到脈沖以 將所述存儲元件與所述操作數(shù)據(jù)輸入隔離；以及所述診斷路徑開關包含插入電路，所述插入電路響應接收到來自所述診斷輸出的所述 脈沖以將在所述診斷數(shù)據(jù)輸入的所述數(shù)據(jù)驅動到所述存儲元件，且響應沒有接收到脈沖以 將所述存儲元件與所述診斷數(shù)據(jù)輸入隔離。
3. 如權利要求2所述的狀態(tài)存儲電路，其中，所述操作路徑開關包含三態(tài)反相器，所述 三態(tài)反相器響應接收到來自所述功能輸出的所述脈沖中之一以將在所述操作數(shù)據(jù)輸入所 接收的數(shù)據(jù)驅動到所述存儲元件；以及所述診斷路徑開關包含三態(tài)反相器，所述三態(tài)反相器響應接收到來自所述診斷輸出的 所述脈沖中之一以將在所述診斷數(shù)據(jù)輸入所接收的數(shù)據(jù)驅動到所述存儲元件。
4. 如權利要求2所述的狀態(tài)存儲電路，其中，所述操作路徑開關包含反相器與傳輸門， 所述傳輸門響應從所述功能輸出所輸出的所述脈沖；以及所述診斷路徑開關包含反相器與傳輸門，所述傳輸門響應從所述診斷輸出所輸出的所 述脈沖。
5. 如權利要求1所述的狀態(tài)存儲電路，其中，所述診斷選擇信號輸入包含診斷使能信 號輸入，且所述診斷使能信號是在所述診斷使能信號輸入接收的具有預定邏輯電平的信 號，且所述診斷失能信號是在所述診斷使能信號輸入接收的具有相反邏輯電平的信號。
6. 如權利要求1所述的狀態(tài)存儲電路，其中，所述存儲元件包含鎖存器電路。
7. 如權利要求6所述的狀態(tài)存儲電路，其中，所述存儲元件包含響應從所述功能輸出 與所述診斷輸出二者所輸出的脈沖的雙三態(tài)反相器和設置在反饋回路中的反相器。
8. 如權利要求1所述的狀態(tài)存儲電路，其中，所述脈沖發(fā)生器包含兩個脈沖發(fā)生器，所 述脈沖發(fā)生器中之一包含所述功能輸出且響應于所述時鐘信號及所述診斷失能信號的接 收而產生脈沖，且所述脈沖發(fā)生器中的第二個包含所述診斷輸出且響應于所述時鐘信號及 所述診斷使能信號的接收而產生脈沖。
9. 如權利要求1所述的狀態(tài)存儲電路，其中，所述脈沖發(fā)生器包含用于給所述時鐘信 號增加延遲的延遲電路，所述脈沖發(fā)生器包含用于組合所述時鐘信號與所述經延遲的時鐘 信號以產生所述脈沖信號的電路。
10. 如權利要求9所述的狀態(tài)存儲電路，其中，所述用于組合所述時鐘信號與所述經延 遲的時鐘信號的電路包含兩個AND門，第一AND門包含用于接收所述時鐘信號、所述經延遲 的時鐘信號及所述診斷失能信號的正指示的三個輸入且包含一個輸出，所述輸出包含所述 脈沖發(fā)生器的所述功能輸出，以及第二 AND門包含用于接收所述時鐘信號、所述經延遲的 時鐘信號及所述診斷使能信號的正指示的三個輸入且包含一個輸出，所述輸出包含所述脈 沖發(fā)生器的所述診斷輸出。
11. 一種用于存儲及輸出操作或診斷數(shù)據(jù)的方法，所述方法包含以下步驟 在操作數(shù)據(jù)輸入接收操作數(shù)據(jù)； 在診斷數(shù)據(jù)輸入接收診斷數(shù)據(jù)； 接收時鐘信號并從中產生脈沖；以及 響應于接收到診斷失能信號而向位于所述操作數(shù)據(jù)輸入與存儲元件之間的操作路徑開關輸出所述產生的脈沖，而不 向位于所述診斷數(shù)據(jù)輸入與所述存儲元件之間的診斷路徑開關輸出所述產生的脈沖；響應于接收到所述脈沖中的每個脈沖，所述操作路徑開關將在所述操作數(shù)據(jù)輸入所接 收的所述操作數(shù)據(jù)傳輸至所述存儲元件，所述存儲元件存儲指示所述數(shù)據(jù)的值并輸出所述 存儲的值，使得在接收所述診斷失能信號期間存儲并輸出操作數(shù)據(jù)；及響應于接收到診斷使能信號向位于所述診斷數(shù)據(jù)輸入與所述存儲元件之間的所述診斷路徑開關輸出所述產生的 脈沖，而不向位于所述操作數(shù)據(jù)輸入與所述存儲元件之間的所述操作路徑開關輸出所述產 生的脈沖；響應于接收到所述脈沖中的每個脈沖，所述診斷路徑開關將在所述診斷數(shù)據(jù)輸入所接 收的所述診斷數(shù)據(jù)傳輸至所述存儲元件，所述存儲元件存儲指示所述數(shù)據(jù)的值并輸出所述 存儲的值，使得在接收所述診斷使能信號期間存儲并輸出診斷數(shù)據(jù)。
12. —種用于存儲狀態(tài)的裝置，所述裝置包含用于接收輸入數(shù)據(jù)的操作數(shù)據(jù)輸入構件，用于接收診斷數(shù)據(jù)的診斷數(shù)據(jù)輸入構件以及 診斷使能信號輸入構件；存儲構件，用于存儲指示從所述操作數(shù)據(jù)輸入構件與所述診斷數(shù)據(jù)輸入構件中之一所 收到的數(shù)據(jù)的值；輸出構件，用于輸出存儲在所述存儲元件中的所述值；用于響應于時鐘信號而產生脈沖的構件，所述構件包含功能輸出及診斷輸出，且所述 構件響應在所述診斷使能信號輸入構件接收到不活動的診斷使能信號以在所述功能輸出 輸出所述產生的脈沖而不在所述診斷輸出輸出所述產生的脈沖，所述構件響應在所述診斷使能信號輸入構件接收到活動的診斷使能信號以在所述診斷輸出輸出所述產生的脈沖而 不在所述功能輸出輸出所述產生的脈沖；操作路徑開關構件，用于接收來自所述功能輸出的所述脈沖，且響應接收到所述脈沖 中的每個脈沖以提供從所述操作數(shù)據(jù)輸入構件至所述存儲構件的傳輸路徑，且響應沒有接 收到脈沖以將所述存儲構件與所述操作數(shù)據(jù)輸入構件隔離；以及診斷路徑開關構件，用于接收來自所述診斷輸出的所述脈沖，且響應接收到所述脈沖 中的每個脈沖以提供從所述診斷數(shù)據(jù)輸入構件至所述存儲構件的傳輸路徑，且響應沒有接 收到脈沖以將所述存儲構件與所述診斷數(shù)據(jù)輸入構件隔離。
全文摘要
本申請公開的狀態(tài)存儲電路包含操作數(shù)據(jù)輸入，診斷數(shù)據(jù)輸入及診斷選擇信號輸入；存儲元件，存儲指示從操作數(shù)據(jù)輸入及診斷數(shù)據(jù)輸入中之一收到的數(shù)據(jù)的值；輸出，輸出存儲在存儲元件中的值；脈沖發(fā)生器，響應于時鐘信號而產生脈沖，且根據(jù)診斷使能信號與診斷失能信號分別在診斷輸出與功能輸出輸出產生的脈沖；操作路徑開關，從功能輸出接收脈沖，且響應于接收到每個脈沖而提供從操作數(shù)據(jù)輸入至存儲元件的傳輸路徑，且響應于未接收到脈沖而將存儲元件與操作數(shù)據(jù)輸入隔離；及診斷路徑開關，從診斷輸出接收脈沖，且響應于接收到每個脈沖而提供從診斷數(shù)據(jù)輸入至存儲元件的傳輸路徑，且響應于未接收到脈沖而將存儲元件與診斷數(shù)據(jù)輸入隔離。
文檔編號G11C7/10GK101714398SQ20091017972
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權日2008年10月1日
發(fā)明者C·-W·黃, K·K·尼克, M·W·小弗里德里克, S·A·克文塔 申請人:Arm有限公司