[其他]算术运算器及算术运算电路

说明书

本发明涉及算术运算器和算术运算电路，特别是那些适用于超高速微处理机及同类设备的算术运算器和算术运算电路。

在诸如需要高集成度的微处理机的逻辑超大规模集成电路（V）LSI中，场效应管特别是MOS管技术的应用是主要潮流。〔例如，1983年2月23日吉姆。斯莱格（Jim    Slager）等在国际固态电路会议83（ISSCC83）上发表的“在芯片中具有存储保护的16位微处理机”〕然而，由于MOS管是电压驱动型的，信号在电源电位和地电位之间切换。这一理论现象在超高速领域中的每一部分里都会形成一个临界的通路。另一方面，采用双极型晶体管技术（例如，谢·莫尔（Shai    Mor）等人在1983年2月23日的ISSCC83上发表的“16位微处理机的实时应用”）的微处理机是电流驱动型的，因此信号可随一个小幅度电压的变化而切换。但是，由于双极型晶体管必须有基极电流，因此就电力消耗而言，很难实现高集成度的逻辑LSI。

本发明的第一个目的就是消除上述缺陷，并给出一个具有高工作速度的算术运算器和算术运算电路。

本发明的第二个目的是给出高集成度的算术运算器和算术运算电路。

本发明的第三个目的是给出低功耗的算术运算器和算术运算电路。

本发明的第四个目的是给出具有高工作速度和低功耗的三态电路。

本发明算术运算器的第一个特征是在至少含有一组寄存器的算术运算器和算术运算电路中，混合使用了双极型晶体管和场效应管。

在本发明推荐的方案中至少有一个组合逻辑电路是由双极型晶体管和场效应管混合使用的复合逻辑线路构成。进一步说，在本发明推荐的方案中至少有一个构成输出缓冲器的组合逻辑电路是由双极型晶体管和场效应管混合使用的复合逻辑线路构成。

本发明算术运算器的第二个特征是在算术运算器中有一个读出总线，用以连接寄存器组中的寄存器和算术运算电路，并且还有一个阅读上述寄存器中信息的读出电路接在读出总线上。

在本发明算术运算器的推荐方案中，上述读出电路是一个读出和预载电路对读出总线预加载。

在本发明算术运算器的推荐方案中，读出和预载电路是由混合使用的双极型晶体管和场效应管构成。

在本发明算术运算器的进一步推荐方案中，读出和预载电路至少包括一个双极型晶体管用以对读出总线预加载和一个场效应管用以控制该双极型晶体管的电流，并依据场效应管的门限值确定读出总线的预载电压。

在本发明算术运算器的进一步推荐方案中，寄存器中有一位是由连接在两个读出总线上的多端口RAM构成。

在本发明算术运算器的进一步推荐方案中，两个读出和预载电路相对寄存器和算术运算线并行安置的方向上的一点对称安置。

在本发明算术运算器的进一步推荐方案中，读出总线是通过一个放大器接在一个地址寄存器上。

在本发明算术运算器的进一步推荐方案中，场效应管是MOS管。

在本发明算术运算器的进一步推荐方案中，算术运算器连接移位输出电路和读出总线，并具有一移位电路，由于读出和预载电路，它能执行类似于读出寄存器的移位操作。

本发明的算术运算电路的特征是在（K×N）位算术运算电路中，有一个进位传输电路，该进位传输电路是由混合使用的双极型晶体管和场效应管构成。

在本发明算术运算电路的推荐方案中，进位传输电路有K个N-位块先行进位电路，其中混合使用了双极型晶体管和场效应管。

在本发明算术运算电路的进一步推荐方案中，双极型晶体管是用在K个N一位块先行进位电路的连接部份。

在本发明算术运算电路的进一步推荐方案中，进位传输电路有一个N位的进位传输电路，它是由场效应管构成用来执行（N-1）位的进位传输。

在本发明算术运算电路的进一步推荐方案中，场效应管是MOS管。

本发明三态电路的特征是包括：

（1）一个输入端和一个输出端;

（2）互补输入端的第一和第二控制端;

（3）第一和第二电位端;

（4）第一双极型晶体管，其一种导电类型的集电极接在前述第一电位端，且这一导电类型的发射极接在前述输出端;

（5）第二双极型晶体管，其一种导电类型的集电极接在前述输出端，且这一导电类型的发射极接前述第二电位端;

（6）另一种导电类型的第一和第二场效应管，其一个栅极接到前述输入端，另一栅极接前述第一控制端，并且源极和漏极分别串接在前述第一电位端和另一导电类型的第一双极型晶体管的基极。