JPH01169627A - 高精度加算装置 - Google Patents

高精度加算装置

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JPH01169627A
JPH01169627A JP62327176A JP32717687A JPH01169627A JP H01169627 A JPH01169627 A JP H01169627A JP 62327176 A JP62327176 A JP 62327176A JP 32717687 A JP32717687 A JP 32717687A JP H01169627 A JPH01169627 A JP H01169627A
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孝至 神竹
Shinichi Kawamura
信一 川村
Masahiro Abe
雅宏 阿部
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、有限語長の浮動小数点演算を行なうディジタ
ル信号処理の加算精度向上に関する。
(従来の技術) 従来のディジタル信号の有限語長の浮動小数点演算にお
ける浮動小数点加算器の構成を第6図に示す。第6図に
おいて2人力の絶対値が非常に異なる場合、例えば第1
の入力の絶対値力く第2の絶対値に比べ非常に小さい場
合、入力端子401から入力1が、入力端子402から
入力2か入力され、加算器403において第1の人力が
加算されず桁落(切り捨てられること)してしまう出力
端子404には桁落した値が出力される場合が生じる。
この原因は、有限語長の浮動小数点演算を用いているた
めである。すなわち、有限の桁数を取り扱っているので
、この桁数からはずれる部分は無視され、切り捨てられ
る。この切り捨てられた部分が誤差となり、析着ちか生
じることになる。
従って、第6図の構成の浮動小数点加算器は、2人力の
大小関係により浮動小数点加算の精度に問題か生じる。
以下に上記浮動小数点加算精度か特に問題となる2例を
示す。
第1の例として、従来の積分器の構成を第7図に示す。
この場合においても入力端子501からの入力の絶対値
が記憶回路503の値の絶対値に比べ非常に小さい場合
、加算器502において上記入力が加算されず析着して
しまう場合が生じる。
第9図は一定値を入力し続けた時の積分器出力を示す図
で、横軸は時間t1縦輔は積分器出力を示す。第7図の
時刻0から時刻t1までの区間は、第7図において、積
分器中の記憶回路503の値の絶対値が入力の値の絶対
値に比べ加算析着を生じない程大きくない場合であり、
この時浮動小数点加算器502は加算析着なく浮動小数
点加算結果を出力し、積分器中の記憶回路503の値は
時間とともに比例的に増加する。積分器出力が入力デー
タに比べて非常に大きくなるとある時刻から加算器落ち
が生じする。この時刻をtlとすると、時刻t1以後の
積分器出力である記憶回路503の値は加算析着により
変化せず横ばいの値をとる。
これは理想的な積分器出力である点線の値から時間とと
もに離れていき、無限大の時間の経過後には、この累積
加算析着誤差も無限大の値となり積分器の精度に大きな
障害を生じることになる。
次に、PLして従来よく使用される2次のループフィル
タの構成を第8図に示す。この場合も入力端子601か
らの入力の絶対値か記憶回路606の値の絶対値に比べ
非常に小さい場合、又はループフィルタの係数α602
、係数β603か非常に小さい場合、加算器604、加
算器605において上記入力か加算されず析着してしま
う場合が生じる。この浮動小数点加算における加算析着
の過程は上記積分器の場合と全く同様である。
ディジタル信号処理において上記積分器、ループフィル
タ等は演算精度として高精度なものが要求され、上記浮
動小数点演算における加算器の加算析着誤差は大きな障
害となる。
(発明が解決しようとする問題点) 以上述べてきたように、浮動小数点2人力加算を行なう
加算装置において、この2つの入力絶対値が十分に異な
っている場合は、加算析着を生じることがあるという問
題があった。
本発明は、浮動小数点2人力加算を行なう加算装置であ
って、2人力の絶対値が十分に異なってでいる場合にも
、加算析着を防止できる精度の高い演算結果を得ること
を目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明においては、第2の入
力値より第1の入力値の方が小さい2つの入力値を随時
加算する加算装置において、析着ち成分を記憶させる記
憶手段と、この記憶手段から出力された値と第1の人力
値とを加算する第1の加算手段と、この第1の加算手段
の出力値と第2の入力値とを加算する第2の加算手段と
、この第2の加算手段の出力値から第2の入力値を減算
する第1の減算手段と、第1の加算手段の出力値と前記
第1の減算手段の出力値を比較する比較手段とを備え、
この比較手段の出力により第1の加算手段の出力値を記
憶手段に記憶させることを特徴とするものである。
(作 用) 第1の入力値と析着ち成分を記憶させる記憶手段からの
出力値とが第1の加算手段によって加算される。そして
、第1の加算手段の出力値と第2の入力値とが第2の加
算手段により加算される。
比較手段によって第2の加算手段の出力値と第2の入力
値とを比較する。この比較により、第1の入力値と第2
の入力値とかたし合わされているか確認できる。もし、
2つの入力値のたし合せが行なわれていなければ、たし
合わされていない分記憶手段に累積加算される。この累
積さた値は、第1の加算手段により、第1の入力値にだ
し合される。この様にすると、析着が起っても析着の分
、累積加算されるので、析着のない高精度な加算装置か
実現できる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
1図は、本発明の一実施例を示す構成図である。加算器
への2人力の絶対値か非常に異なり加算析着を生じるよ
うな場合、この加算されず加算析着となった絶対値の小
さな入力を記憶回路に入力させ、加算析着となった入力
値を累積加算させる。この加算析着の累積和は、累積加
算されることで、ある程度大きな値となり、絶対値の大
きい方の入力値と加算析着なく加算することかできる。
第1図には、これまで説明してきた内容を実現させる一
構成因が示されている。同図を用いて以下に本発明の一
実施例を詳細に説明する。
加算装置110へ入力端子101,102から夫々人力
1.入力2の入力値が入力される。この人力1.入力2
夫々の値は、例えば浮動小数点て表わされるものである
。また、入力端子101には、入力端子102に比べて
絶対値の小さい方の値が入力されるものである。例えば
入力1から00吋という値がまた、入力2から1000
という値が入力された場合について説明する。まず入力
1からの0.001という値は、記憶回路107に記憶
されている値と加算器103において加算され、この加
算器103の出力値は、減算値104゜加算器106に
入力される。なお、記憶回路107には、最初は何も値
は記憶されていない。
加算器103の出力と入力2の1000という値とは、
加算器106において加算器され、この加算出力は、減
算器105と出力端子108へ出力される。この時の加
算出力は、1000と o、ootとが加算された値が
出力される。しかじ、このo、ooiという値は、あま
りにも小さい値のため切り捨てられ析着が生じてしまう
。従って、この加算出力には、1000という値が出力
される。減算回路105は、この加算出力1000とい
う値と、入力2の1000という値を減算した結果即ち
、0か出力される。この出力値は、減算器104に人力
され、加算器103からの出力0.00.1と減算され
る。この結果0.001という値は、記憶回路107に
入力される。この0.001という値は記憶回路107
から出力され次に入力端子101から入力される値と加
算器103で加算させる。なお、記憶回路107内部は
、例えば、0が入力された時に内部のメモリの内容を消
去する0検出部と、記憶回路107に入力されてきた値
を累積加算して記憶させておくためのメモリとで構成さ
れている。以上の構成により、加算器106において加
算析着か生じた場合は、加算析着は記憶回路107に保
存され、次の加算時に同時に加算されることになるので
、2人力の絶対値が非常に異なる場合でも浮動小蛯点加
算にセける加算析着を防止することができる。
次に加算器106において加算析着が生じる場合と生じ
ない場合の2つの場合について説明する。
はじめに、加算析着か生じる場合を考える。この場合は
、加算器106は、加算器103からの出力値の全て又
は、一部を加算析着させて加算出力させてしまう。この
時、加算可能な析着が決っており、これ以外の桁につい
ては切り捨てられる。
従って、加算析着が生じる。減算器105は、加算器1
06の出力から入力2の値を減算することにより、加算
器106の加算において人力1側の加算析着せずに加算
された値を減算器104へ出力する。減算器104は、
減算器105の出力値と加算器103の出力値との減算
を行なう。減算器105の出力値が析着分となる。この
析着分が記憶回路107に記憶される。記憶回路内では
、この析着分と、前回までの累積加算析着和がたされて
記憶される。次の加算時には、人力1からの値と記憶回
路107からの出力値が、加算器103で加算される。
従って、この累積加算析着和は、次回の演算において加
算されることになる。
次に加算析着か生じない場合を考える。この場合は、加
算器106は、入力1側と入力2側の値との加算を加算
析着なく行なう。減算器105は、加算器106の出力
から入力2の値を減算した結果、入力1側の値そのもの
を減算器104へ出力する。減算器104ては、加算器
103の出力から減算器105の出力を減算する。即ち
同じ値を減算することになり、記憶回路107には0が
入力される。ここで、記憶回路107内の0検出器で、
入力されてきた0を検出して、記憶回路107内のメモ
リの記憶内容を消去させる。
本発明の加算装置を積分器に適用させた場合を第2図を
使って説明する。同図は、本発明の加算装置を用いた積
分器の実施例を示した図である。
入力端子201に入力信号が入力される。入力端子20
1は、加算器202に接続される。加算器202には、
減算器203と加算器204が接続されている。加算器
204は、出力端子208と記憶回路207と減算器2
05へ接続される。記憶回路207の出力は、加算器2
04へ接続される。減算器205は、加算器204の出
力から記憶回路207の出力を減算させ、この減算結果
減算器203へ出力させる。この減算器203は、加算
器202の出力から減算器205の出力を減算し、その
減算結果を記憶回路206に出力させる。第2図では、
第1図に示した入力1は、入力端子201に相当し、入
力2は、記憶回路207の出力値に相当する。第4図の
加算結果即ち、出力端子208の出力値の変化を示した
図と、第5図の記憶回路206の出力値の変化を示した
図を用いて加算結果を考慮してみる。まず、加算析着か
生じない場合を考える。この場合は、第4図、第5図に
おける時刻Oから時刻t1の領域に相当する。この領域
では、第4図に示されている加算結果は、加算析着なく
行なわれ、第5図に示されている記憶回路の出力値も0
のまま維持されている。
加算析着が生じる場合を考える。この場合は、第4図、
第5図における時刻t1以上の領域に対応する。この領
域において従来の加算結果は、第9図に示したように時
刻t1以上で変化せず横ばいとなる。しかし、本発明の
積分器の子構成を用いると、加算結果は第4図のように
時刻t1以上で階段状に増加することになる。この階段
状の横ばいの部分は、第2図の加算器204において加
算析着が生じている状態に対応し、このときの記憶回路
206の値は、第5図の時刻t1以上の領域における一
定の傾きをもった比例増加の部分に対応する。この状態
において、記憶回路206の累積加算値が加算析着を生
じない程度に十分大きな値となると、この時点において
、この累積加算析着和は、加算器204て加算可能な値
となる。
これは第4図の階段状の部分の垂直線部分に対応する。
また、この時記憶回路206の値はOにクリアされ、第
5図の時刻t1以上の領域における一定の傾きをもった
比例増加の頂点の部分か0に落ちる垂直線部分に対応す
る。この様に第4図に示す加算結果は、階段状の値をと
り、理想的な点線の値とほぼ等価な値となる。以上の原
理(ごより、本発明の加算器の構成を用いることにより
、第2図の積分器は、加算析着なく入力積分することが
でき、演算精度が向上する。
第3図は、本発明の加算装置を用いたループフィルタの
実施例を示す図である。同図の構成を以下に説明する。
入力端子301には、係数乗算器302と係数乗算器3
03とが接続されている。
係数乗算器302には加算器304が接続されている。
加算器304には加算器305と加算器306か接続さ
れている。加算器305には記憶回路312が接続され
、記憶回路312には加算器304か接続されている。
一方、係数乗算器303には加算器307が接続されて
いる。加算器307には加算器308と加算器309が
接続されている。加算器308には記憶回路313が接
続され、記憶回路313には、加算器307が接続され
ている。加算器309は加算器310と記憶回路314
と加算器306に接続されている。減算器310は、加
算器309の出力“から記憶回路314の出力を減算し
、その減債結果を減算器308へ出力する。減算器30
8は、加算器307の出力から減算器310の出力を減
算し、その減算結果を記憶回路313へ出力する。
ここで、加算器306は加算器304の出力と加算器3
09の出力をそれぞれ入力とし、その加算入力を出力端
子315へ出力する。減算器311は、加算器306の
出力がら加算器309の出力を減算し、その減算結果を
減算器3o5へ出力する。減算器305は加算器304
の出力から減算器311の出力を減算し、その減算結果
を記憶回路312へ出力する。
以上により、本発明の加算装置を用いると第3図のルー
プフィルタにおける加算器306と加算器309におけ
る2つの加算演算を入力の絶対値か記憶回路314の値
の絶対値より十分小さい場合においても加算析着なく加
算を行なうことかでき、高精度なループフィルタか実現
できる。
[発明の効果] 以」二詳述してきたように、本発明によれば、ディジタ
ル信号処理の有限語長2人力浮動小数点演算において、
    曇 へ      −,2人力の絶対値か十分
に異なる場合でも析着分の累積加算を記憶させておく記
憶手段を用いることで加算析着の分を後で再度加算でき
る。従って加算析着のない加算を行なうことができる。
以上のことから高精度な演算結果を得ることかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は、第1図を用いた積分器を示した図、第3図は、第1
図を用いたループフィルタを示した図、第4図は、第2
図の加算結果を示した図、第5図は、本発明の記憶回路
の値を示した図、第6図は、従来の加算器の構成を示す
ブロック図、第7図は、第2図の従来例を示した図、第
8図は、第3図の従来例を示した図、第9図は、第7図
の加算結果を示した図である。 103.106,202,204,304,306,3
07,309,403,502゜604.605・・・
加算器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第2の入力値より第1の入力値の方が小さい2つ
    の入力値を随時加算する加算装置において、桁落ち成分
    を記憶させる記憶手段と、この記憶手段から出力された
    値と前記第1の入力値とを加算する第1の加算手段と、
    この第1の加算手段の出力値と前記第2の入力値とを加
    算する第2の加算手段と、この第2の加算手段の出力値
    から前記第2の入力値を減算する第1の減算手段と、前
    記第1の加算手段の出力値と前記第1の減算手段の出力
    値を比較する比較手段とを備え、この比較手段の出力に
    より前記第1の加算手段の出力値を前記記憶手段に記憶
    させること特徴とする高精度加算装置。
  2. (2)記憶手段は、前記第1の減算手段の出力が0の時
    には、この記憶内容を消去させることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の高精度加算装置。
  3. (3)比較手段は、減算器であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の高精度加算装置。
JP62327176A 1987-12-25 1987-12-25 高精度加算装置 Pending JPH01169627A (ja)

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KARYBAKAS Author's reply to “Comments on ‘Dynamic displacement of the Nyquist critical point by non-linear electronic network’”