JPH0139130B2 - - Google Patents
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- JPH0139130B2 JPH0139130B2 JP8612183A JP8612183A JPH0139130B2 JP H0139130 B2 JPH0139130 B2 JP H0139130B2 JP 8612183 A JP8612183 A JP 8612183A JP 8612183 A JP8612183 A JP 8612183A JP H0139130 B2 JPH0139130 B2 JP H0139130B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- input
- logic
- output
- signal
- logic gate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/38—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
- G06F7/48—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
- G06F7/50—Adding; Subtracting
- G06F7/501—Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination
- G06F7/5016—Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination forming at least one of the output signals directly from the minterms of the input signals, i.e. with a minimum number of gate levels
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は全加算器に関し、特にCMOS(相補型
絶縁ゲート電界効果)トランジスタを用いて構成
するのに最適な全加算器に関するものである。 従来例の構成とその問題点 従来の全加算器を第1図に示す。加算信号Aと
被加算信号Bと桁上げ入力信号Ciを入力して、和
出力信号Coを出力する公知の回路である。1,
2はNORゲート、3,4はAND,NOR複合ゲ
ート、5〜7はNANDゲートであり、全て公知
のCMOSゲートで構成されている。NORゲート
1と複合ゲート3、NORゲート2と複合ゲート
4の組み合わせで、それぞれEXOR(排他的論理
和)ゲートの機能を持つ。従つて、和出力信号
S、桁上げ出力信号Coは、それぞれ次式の如く
表わされる。 S=ABCi Co=AB+Ci(AB) さて、第1図の全加算器に入力信号A,B,Ci
が同期に入力された場合の加算時間は、和出力信
号Sは、1,2,3,4の4段のゲートを伝搬し
た後得られるため、ゲート4段の遅延時間となり
桁上げ出力信号Coは同様に1,3,6,7のゲ
ートを通過するため、ゲート4段の遅延時間とな
る。 発明の目的 本発明は、従来の全加算器の加算時間を大幅に
短縮して、より高速の加算器、乗算器を構成する
のに最適な全加算器を提供せんとするものであ
る。 発明の構成 本発明は、新規なCMOS複合ゲートを使うこ
とによつて、全加算器を高速化したものである。 すなわち、本発明は、第1、第2、第3、第
4、第5の入力信号が印加され、上記第1、第
2、第3の入力信号が共に高論理レベルの第1の
場合又は上記第1、第4、第5の入力信号が共に
高論理レベルの第2の場合の少なくとも一方の場
合に出力が低論理レベルとなり、上記第1、第
2、第3の入力信号が共に低論理レベルの第3の
場合又は上記第1、第4、第5の入力信号が共に
低論理レベルの第4の場合の少くとも一方の場合
に出力が高論理レベルとなり、上記第1〜第4の
場合以外の入力条件のときには出力は高インピー
ダンス状態となる第1、第2の論理ゲートと、第
6、第7の入力信号が印加され、上記第6、第7
の入力信号を、上記第1の論理ゲートの第2の入
力と上記第2の論理ゲートの第2の入力とに入力
し、上記第1の入力信号の反転信号を、上記第1
の論理ゲートの第5の入力と上記第2の論理ゲー
トの第4の入力と上記第3の論理ゲートの第6の
入力と上記第4の論理ゲートの第10の入力とに入
力し、上記第2の入力信号を、上記第1の論理ゲ
ートの第4の入力と上記第2の論理ゲートの第3
の入力とに入力し、上記第2の入力信号の反転信
号を、上記第1の論理ゲートの第3の入力と上記
第2の論理ゲートの第5の入力と上記第3の論理
ゲートの第7の入力と上記第4の論理ゲートの第
9の入力とに入力し、上記第3の入力信号を上記
第1の論理ゲートの第1の入力に入力し、上記第
3の入力信号の反転信号を、上記第2の論理ゲー
トの第1の入力と上記第4の論理ゲートの第8の
入力とに入力し、上記第1、第2の論理ゲートの
出力を共通接続して和出力信号を得、上記第3、
第4の論理ゲートの出力を共通接続して桁上げ出
力信号を得るように構成したことを特徴とするも
のである。 実施例の説明 本発明の実施例を第2図に示す。 加算信号A、被加算信号B、桁上げ入力信号Ci
を入力し、和出力信号Sと桁上げ出力信号Coを
出力するCMOSトランジスタ構成の全加算器で
ある。1,2はCMOSトランジスタ構成の論理
ゲートであり、共に同じ機能を有するものであ
る。論理ゲート1(2も同様)は、a〜eの5つ
の入力信号を入力し、a=b=c=1(高論理レ
ベル)か又はa=d=e=1のとき、出力f=0
(低論理レベル)となり、a=b=c=0か、又
はa=d=e=0のとき、出力f=1となり、上
記以外の入力条件のときには、出力fは高インピ
ーダンス状態となる。3は、2入力(入力信号
g,hの論理ゲートであり、g=h=1のとき、
出力k=0となり、g=h=0のとき、出力k=
1となり、それ以外の入力条件では出力kは高イ
ンピーダンス状態となる。 4は3入力(入力信号l,m,n)の論理ゲー
トであり、l=m=1か又はl=n=1のとき、
出力k=0となり、l=m=0か、又はl=m=
0のとき、出力k=1となり、それ以外の入力条
件では出力kは高インピーダンス状態となる。
5,6,7は、公知のCMOS構成のインバータ
である。。 10〜14,20〜24,30,31,40〜
42はPチヤンネル・トランジスタであり、15
〜19,25〜29,32,33,43〜45は
Nチヤンネル・トランジスタであつて、両トラン
ジスタ共に、ソースに矢印を付して示す。論理ゲ
ート1,2の出力を共通接続し、接続点fに和出
力信号Sを得、論理ゲート3,4の出力を共通接
続し接続点kに桁上げ出力信号Coを得る。 入力信号A,B,Ciに対する論理ゲート1,2
の出力と和出力信号Sを第1表の真理値表に、ま
た、論理ゲート3,4の出力と桁上げ出力信号
Coを第2表の真理値表に示す。
絶縁ゲート電界効果)トランジスタを用いて構成
するのに最適な全加算器に関するものである。 従来例の構成とその問題点 従来の全加算器を第1図に示す。加算信号Aと
被加算信号Bと桁上げ入力信号Ciを入力して、和
出力信号Coを出力する公知の回路である。1,
2はNORゲート、3,4はAND,NOR複合ゲ
ート、5〜7はNANDゲートであり、全て公知
のCMOSゲートで構成されている。NORゲート
1と複合ゲート3、NORゲート2と複合ゲート
4の組み合わせで、それぞれEXOR(排他的論理
和)ゲートの機能を持つ。従つて、和出力信号
S、桁上げ出力信号Coは、それぞれ次式の如く
表わされる。 S=ABCi Co=AB+Ci(AB) さて、第1図の全加算器に入力信号A,B,Ci
が同期に入力された場合の加算時間は、和出力信
号Sは、1,2,3,4の4段のゲートを伝搬し
た後得られるため、ゲート4段の遅延時間となり
桁上げ出力信号Coは同様に1,3,6,7のゲ
ートを通過するため、ゲート4段の遅延時間とな
る。 発明の目的 本発明は、従来の全加算器の加算時間を大幅に
短縮して、より高速の加算器、乗算器を構成する
のに最適な全加算器を提供せんとするものであ
る。 発明の構成 本発明は、新規なCMOS複合ゲートを使うこ
とによつて、全加算器を高速化したものである。 すなわち、本発明は、第1、第2、第3、第
4、第5の入力信号が印加され、上記第1、第
2、第3の入力信号が共に高論理レベルの第1の
場合又は上記第1、第4、第5の入力信号が共に
高論理レベルの第2の場合の少なくとも一方の場
合に出力が低論理レベルとなり、上記第1、第
2、第3の入力信号が共に低論理レベルの第3の
場合又は上記第1、第4、第5の入力信号が共に
低論理レベルの第4の場合の少くとも一方の場合
に出力が高論理レベルとなり、上記第1〜第4の
場合以外の入力条件のときには出力は高インピー
ダンス状態となる第1、第2の論理ゲートと、第
6、第7の入力信号が印加され、上記第6、第7
の入力信号を、上記第1の論理ゲートの第2の入
力と上記第2の論理ゲートの第2の入力とに入力
し、上記第1の入力信号の反転信号を、上記第1
の論理ゲートの第5の入力と上記第2の論理ゲー
トの第4の入力と上記第3の論理ゲートの第6の
入力と上記第4の論理ゲートの第10の入力とに入
力し、上記第2の入力信号を、上記第1の論理ゲ
ートの第4の入力と上記第2の論理ゲートの第3
の入力とに入力し、上記第2の入力信号の反転信
号を、上記第1の論理ゲートの第3の入力と上記
第2の論理ゲートの第5の入力と上記第3の論理
ゲートの第7の入力と上記第4の論理ゲートの第
9の入力とに入力し、上記第3の入力信号を上記
第1の論理ゲートの第1の入力に入力し、上記第
3の入力信号の反転信号を、上記第2の論理ゲー
トの第1の入力と上記第4の論理ゲートの第8の
入力とに入力し、上記第1、第2の論理ゲートの
出力を共通接続して和出力信号を得、上記第3、
第4の論理ゲートの出力を共通接続して桁上げ出
力信号を得るように構成したことを特徴とするも
のである。 実施例の説明 本発明の実施例を第2図に示す。 加算信号A、被加算信号B、桁上げ入力信号Ci
を入力し、和出力信号Sと桁上げ出力信号Coを
出力するCMOSトランジスタ構成の全加算器で
ある。1,2はCMOSトランジスタ構成の論理
ゲートであり、共に同じ機能を有するものであ
る。論理ゲート1(2も同様)は、a〜eの5つ
の入力信号を入力し、a=b=c=1(高論理レ
ベル)か又はa=d=e=1のとき、出力f=0
(低論理レベル)となり、a=b=c=0か、又
はa=d=e=0のとき、出力f=1となり、上
記以外の入力条件のときには、出力fは高インピ
ーダンス状態となる。3は、2入力(入力信号
g,hの論理ゲートであり、g=h=1のとき、
出力k=0となり、g=h=0のとき、出力k=
1となり、それ以外の入力条件では出力kは高イ
ンピーダンス状態となる。 4は3入力(入力信号l,m,n)の論理ゲー
トであり、l=m=1か又はl=n=1のとき、
出力k=0となり、l=m=0か、又はl=m=
0のとき、出力k=1となり、それ以外の入力条
件では出力kは高インピーダンス状態となる。
5,6,7は、公知のCMOS構成のインバータ
である。。 10〜14,20〜24,30,31,40〜
42はPチヤンネル・トランジスタであり、15
〜19,25〜29,32,33,43〜45は
Nチヤンネル・トランジスタであつて、両トラン
ジスタ共に、ソースに矢印を付して示す。論理ゲ
ート1,2の出力を共通接続し、接続点fに和出
力信号Sを得、論理ゲート3,4の出力を共通接
続し接続点kに桁上げ出力信号Coを得る。 入力信号A,B,Ciに対する論理ゲート1,2
の出力と和出力信号Sを第1表の真理値表に、ま
た、論理ゲート3,4の出力と桁上げ出力信号
Coを第2表の真理値表に示す。
【表】
【表】
【表】
一例として、A=0,B=1,Ci=0の場合に
はPチヤンネル・トランジスタ10,11,14
が同時にオンして、論理ゲート1の出力は1、論
理ゲート2は高出力インピーダンスとなつて、和
出力信号Sは1となり、Nチヤンネル・トランジ
スタ43と45が同時にオンして、論理ゲート4
の出力は0、論理ゲート3は高出力インピーダン
スとなつて、桁上げ出力信号Coは0となる。 第1,2表の真理値表から、S,Coは次式で
表わされ、全加算器として動作していることがわ
かる。 S=ABCi Co=AB+BCi+CiA 次に、第2図の全加算器の加算時間を見積る。
入力信号A,B,Ciが同時に入力されたとする
と、インバータ5,6,7でそれぞれ,,
が同時に得られ、A,B,Ci,,,の6つ
の信号が論理ゲート1〜4に入力されるから、和
出力信号Sは、インバータ1段と論理ゲート1又
は21段の遅延時間で、また、桁上げ出力信号
Coも同様に、インバータ1段と論理ゲート3又
は41段の、ゲート2段の遅延時間で得られる。 従つて、本発明による全加算器の加算時間は、
従来の全加算器(第1図)に比べて、和出力信号
S、桁上げ出力信号Coともに、約2分の1に短
縮されていることになる。 なお、論理ゲート1〜4の内部構成は、第2図
に示すものに限定されることはなく、同機能を有
した複合ゲートならどんな構成でも良い。例え
ば、論理ゲート1の場合に、CiがA,Bとほぼ同
じタイミングで入力されるならば、第3図の如き
構成にした方がより高速となる。これは、第2図
のPチヤンネル、Nチヤンネル・トランジスタ1
4,15をそれぞれ電源(VDD)、グランド側に
接続した構成になつていて、付番、付記号は第2
図のそれと完全に対応している。これは、信号
Ci,A,Bが、,に比べてインバータ1段分
早く到来するため、Ci,A,Bの入力するトラン
ジスタを固定電位点側にもつて来ることによつ
て、遅れて到来する,の入力するトランジス
タ11,13,16,18の負荷容量を最小に
し、伝搬遅延時間の短縮を図つたものである。 発明の効果 以上説明したように本発明によれば、従来の回
路に比べ、約2倍の加算速度を有するCMOS全
加算器を得ることができ、CMOS構成の乗算器、
多入力加算器等を構築するのに最適であつて、そ
の効果は極めて大きいものである。
はPチヤンネル・トランジスタ10,11,14
が同時にオンして、論理ゲート1の出力は1、論
理ゲート2は高出力インピーダンスとなつて、和
出力信号Sは1となり、Nチヤンネル・トランジ
スタ43と45が同時にオンして、論理ゲート4
の出力は0、論理ゲート3は高出力インピーダン
スとなつて、桁上げ出力信号Coは0となる。 第1,2表の真理値表から、S,Coは次式で
表わされ、全加算器として動作していることがわ
かる。 S=ABCi Co=AB+BCi+CiA 次に、第2図の全加算器の加算時間を見積る。
入力信号A,B,Ciが同時に入力されたとする
と、インバータ5,6,7でそれぞれ,,
が同時に得られ、A,B,Ci,,,の6つ
の信号が論理ゲート1〜4に入力されるから、和
出力信号Sは、インバータ1段と論理ゲート1又
は21段の遅延時間で、また、桁上げ出力信号
Coも同様に、インバータ1段と論理ゲート3又
は41段の、ゲート2段の遅延時間で得られる。 従つて、本発明による全加算器の加算時間は、
従来の全加算器(第1図)に比べて、和出力信号
S、桁上げ出力信号Coともに、約2分の1に短
縮されていることになる。 なお、論理ゲート1〜4の内部構成は、第2図
に示すものに限定されることはなく、同機能を有
した複合ゲートならどんな構成でも良い。例え
ば、論理ゲート1の場合に、CiがA,Bとほぼ同
じタイミングで入力されるならば、第3図の如き
構成にした方がより高速となる。これは、第2図
のPチヤンネル、Nチヤンネル・トランジスタ1
4,15をそれぞれ電源(VDD)、グランド側に
接続した構成になつていて、付番、付記号は第2
図のそれと完全に対応している。これは、信号
Ci,A,Bが、,に比べてインバータ1段分
早く到来するため、Ci,A,Bの入力するトラン
ジスタを固定電位点側にもつて来ることによつ
て、遅れて到来する,の入力するトランジス
タ11,13,16,18の負荷容量を最小に
し、伝搬遅延時間の短縮を図つたものである。 発明の効果 以上説明したように本発明によれば、従来の回
路に比べ、約2倍の加算速度を有するCMOS全
加算器を得ることができ、CMOS構成の乗算器、
多入力加算器等を構築するのに最適であつて、そ
の効果は極めて大きいものである。
第1図は従来の全加算器の回路構成図、第2図
は本発明の一実施例の全加算器の具体的回路構成
図、第3図は第2図中の論理ゲート1の他の実施
例を示す図である。 1,2,3,4……論理ゲート、5,6,7…
…インバータ、A……加算信号、B……被加算信
号、Ci……桁上げ入力信号、Co……桁上げ出力
信号、a〜e……入力信号、f,k……出力、
g,h,l,m,n……入力信号。
は本発明の一実施例の全加算器の具体的回路構成
図、第3図は第2図中の論理ゲート1の他の実施
例を示す図である。 1,2,3,4……論理ゲート、5,6,7…
…インバータ、A……加算信号、B……被加算信
号、Ci……桁上げ入力信号、Co……桁上げ出力
信号、a〜e……入力信号、f,k……出力、
g,h,l,m,n……入力信号。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 第1、第2、第3、第4、第5の入力a,
b,c,d,eが印加され、上記第1、第2、第
3の入力a,b,cが共に高論理レベルの第1の
場合又は上記第1、第4、第5の入力a,d,e
が共に高論理レベルの第2の場合の少くとも一方
の場合に出力fが低論理レベルとなり、上記第
1、第2、第3の入力a,b,cが共に低論理レ
ベルの第3の場合又は上記第1、第4、第5の入
力a,d,eが共に低論理レベルの第4の場合の
少くとも一方の場合に出力fが高論理レベルとな
り、上記第1〜第4の場合以外の入力条件のとき
には出力fは高インピーダンス状態となる第1、
第2の論理ゲートと、 第6、第7の入力g,hが印加され、上記第
6、第7の入力g,hが共に高論理レベルの第5
の場合に出力hが低論理レベルとなり、上記第
6、第7の入力g,hが共に低論理レベルの第6
の場合に出力kが高論理レベルとなり、上記第
5、第6の場合以外の入力条件のときには出力k
は高インピーダンス状態となる第3の論理ゲート
と、 第8、第9、第10の入力l,m,nが印加さ
れ、上記第8、第9の入力l,mが共に高論理レ
ベルの第7の場合又は上記第8、第10の入力l,
nが共に高論理レベルの第8の場合の少くとも一
方の場合に出力kが低論理レベルとなり、上記第
8、第9の出力l,mが共に低論理レベルの第9
の場合又は上記第8、第10の入力l,nが共に抵
論理レベルの第10の場合の少くとも一方の場合に
出力kが高論理レベルとなり、上記第7〜第10の
場合以外の入力条件のときには出力kは高インピ
ーダンス状態となる第4の論理ゲートとを具備
し、 第1の入力信号Aを、上記第1の論理ゲートの
第2の入力bと上記第2の論理ゲートの第2の入
力bとに入力し、上記第1の入力信号Aの反転信
号を、上記第1の論理ゲートの第5の入力eと上
記第2の論理ゲートの第4の入力dと上記第3の
論理ゲートの第6の入力gと上記第4の論理ゲー
トの第10の入力nとに入力し、 第2の入力信号Bを、上記第1の論理ゲートの
第4の入力dと上記第2の論理ゲートの第3の入
力cとに入力し、上記第2の入力信号Bの反転信
号を、上記第1の論理ゲートの第3の入力cと上
記第2の論理ゲートの第5の入力eと上記第3の
論理ゲートの第7の入力hと上記第4の論理ゲー
トの第9の入力mとに入力し、 第3の入力信号Ciを上記第1の論理ゲートの第
1の入力aに入力し、上記第3の入力信号Ciの反
転信号を、上記第2の論理ゲートの第1の入力a
と上記第4の論理ゲートの第8の入力lとに入力
し、上記第1、第2の論理ゲートの出力fを共通
接続して和出力信号Sを得、上記第3、第4の論
理ゲートの出力kを共通接続して桁上げ出力信号
Coを得るように構成したことを特徴とする全加
算器。 2 第3の入力信号が桁上げ入力信号であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の全加算
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58086121A JPS59211139A (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | 全加算器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58086121A JPS59211139A (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | 全加算器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59211139A JPS59211139A (ja) | 1984-11-29 |
| JPH0139130B2 true JPH0139130B2 (ja) | 1989-08-18 |
Family
ID=13877864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58086121A Granted JPS59211139A (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | 全加算器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59211139A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6123233A (ja) * | 1984-07-11 | 1986-01-31 | Nec Corp | 演算数比較器 |
-
1983
- 1983-05-16 JP JP58086121A patent/JPS59211139A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59211139A (ja) | 1984-11-29 |
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