일반기술

모서리 감지 종료 회로 및 이를 이용한 고속의 비동기 파이프라인 회로

파이프라인이란 병렬처리의 한 방법으로 한 명령을 처리할 수 있는 스테이지가 여러개 직렬로 배열되어 있는 컴퓨터 구조를 말한다. 파이프라인 설계는 고속 컴퓨팅 및 고속 디지털 시스템, 신호처리 시스템 설계에서 뺄 수 없는 중요한 이슈이며, 여러동작의 병렬처리가 가능하므로 파이프라인 구조는 고속동작이 가능하다. 비동기 파이프라인 구조에서는 파이프라인 동작을 제어하는 주고받기 프로토콜이 사용된다. 따라서 단계별 동작이 앞단의 동작이 완료되면 동작이 없는 다음단으로 수행을 넘기는 구조로 동작하며, 주고받기 블록과 동작완료를 알리는 종료감지회로를 위한 복잡한 설계 알고리즘이 들어간다. 이러한 주고받기 신호생성 때문에 비동기 파이프라인 동작속도가 떨어지게 되므로, 단순하면서도 안정된 자기 타이밍 동작을 제어하는 회로설계가 요구되는 실정으로서, 현재 다양한 설계 IP(Intellectual Properties)들이 나오고 있으며, 특히 SOC를 겨냥한 내장형 시스템에 적용되는 DSP들에 대한 자기 타이밍 파이프라인 구조의 적용이 확대되고 있다. 본 발명은 모서리 감지 종료 회로라는 새로운 동작 종료 감지 회로를 제안하고, 이 회로를 고속 동작 설계 기법인 웨이브 파이프 라인과 결합한 파이프라인 구조를 제안하는 것이다. 본 기술에 따른 모서리 감지 종료 회로는 저항, 커패시터로 구성된 미분기와 절대값회로로 구성되며, 입력되는 신호의 천이가 발생한 경우 전하의 변화를 이용한 회로이다. 전하의 변화가 발생할 경우 정상상태보다 많은 전류가 발생하며, 이 전류를 미분기의 저항에 인가하여 파형을 만들어내며, 하강의 천이가 발생할 경우 음의 파형을 만들어내기 때문에 절대값 회로가 필요하여 진다. 이러한 방법으로 상승과 하강 천이에서 감지된 두 신호는 최초 입력신호의 경계를 나타내는 신호를 생성하게 되며, 파이프라인 회로의 출력 래치에 사용된다.기존의 웨이브 파이프라인은 고속으로 동작한다는 장점이 있었으나 시스템의 연산 종료를 감지하는데 어려운 점이 있었다. 본 기술은 논리 회로 블록에서의 출력 신호를 바탕으로 입력신호에서 천이가 발생하는 경계를 감지하여 출력하고, 이를 자기 타이밍 신호로 하여 논리회로 블록의 출력 데이터를 저장하는 래치를 포함하는 고속의 비동기 파이프라인 회로를 개발하는 것을 특징으로 한다.기존의 시스템보다 데이터 처리의 수를 절반으로 줄일 수 있으며, 간단한 구조를 가질 수 있게 하는 효과가 있다.본 기술이 적용되는 시장은 디지털 시스템의 파이프라인 설계에 응용되는 요소기술로서 여러 분야에 다양하게 사용될 수 있어서 응용될 수 있는 시장 범위는 넓다.