JPH02112020A - 単位加算器および並列乗算器 - Google Patents
単位加算器および並列乗算器Info
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- JPH02112020A JPH02112020A JP63265351A JP26535188A JPH02112020A JP H02112020 A JPH02112020 A JP H02112020A JP 63265351 A JP63265351 A JP 63265351A JP 26535188 A JP26535188 A JP 26535188A JP H02112020 A JPH02112020 A JP H02112020A
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- 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
- G06F7/52—Multiplying; Dividing
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- G06F7/5318—Multiplying only in parallel-parallel fashion, i.e. both operands being entered in parallel with column wise addition of partial products, e.g. using Wallace tree, Dadda counters
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- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/60—Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
- G06F7/607—Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers number-of-ones counters, i.e. devices for counting the number of input lines set to ONE among a plurality of input lines, also called bit counters or parallel counters
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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。
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、半導体集積回路上で実現される単位加算器お
よび2進並列乗算器に係り、特に5入力3出力の単位加
算器および演算速度の高速化が可能な二進本加算方式を
用いた並列乗算器の回路構成に関する。
よび2進並列乗算器に係り、特に5入力3出力の単位加
算器および演算速度の高速化が可能な二進本加算方式を
用いた並列乗算器の回路構成に関する。
(従来の技術)
VLSI(超大規模集積回路)上で2進並列乗算器を実
現する場合、(1)2次のブースのアルゴリズム、(2
)全加算器を縦、横に配置したキャリーセーブ方式を用
いるのが普通であり、これらの技術は、例えばNIKK
EIE L E CT RON I CS 1978
.5.29号、 P、76〜89rLSI化が進む並列
演算方式による乗算器の回路方式を見る」に記載されて
いる。
現する場合、(1)2次のブースのアルゴリズム、(2
)全加算器を縦、横に配置したキャリーセーブ方式を用
いるのが普通であり、これらの技術は、例えばNIKK
EIE L E CT RON I CS 1978
.5.29号、 P、76〜89rLSI化が進む並列
演算方式による乗算器の回路方式を見る」に記載されて
いる。
上記2次のブースのアルゴリズムを用いることにより、
演算段数を削減でき、上記キャリーセーブ方式を用いる
ことにより、LSIに適したパターンの規則性を高める
ことができる。しかし、演算速度を重要視した場合、上
記(2)のキャリーセーブ方式は最適ではなく、二進本
加算を行うワラス(Wallace;人名)の加算方式
の方が優れている。
演算段数を削減でき、上記キャリーセーブ方式を用いる
ことにより、LSIに適したパターンの規則性を高める
ことができる。しかし、演算速度を重要視した場合、上
記(2)のキャリーセーブ方式は最適ではなく、二進本
加算を行うワラス(Wallace;人名)の加算方式
の方が優れている。
また、L、Slの応用分野の拡大、ディジタルプロセッ
シングの発展に伴い、ディジタル演算LSIに対する高
速化の要求は高まる一方である。
シングの発展に伴い、ディジタル演算LSIに対する高
速化の要求は高まる一方である。
しかし、ワラスの加算方式では、演算段数を削減できる
ものの、LSI化した場合のレイアウトパターンが複雑
なものとなってしまう。特に、扱う桁数が増加するにし
たがってパターンの復雑さは増加する傾向にある。この
パターンの複雑の増加は、LSI内の各画素間を接続す
る配線の増加に表われてくる。
ものの、LSI化した場合のレイアウトパターンが複雑
なものとなってしまう。特に、扱う桁数が増加するにし
たがってパターンの復雑さは増加する傾向にある。この
パターンの複雑の増加は、LSI内の各画素間を接続す
る配線の増加に表われてくる。
現在のLSI技術を考えると、演算の高速化の問題は、
素子自体の速度増加もさることながら、素子間の配線に
よる配線容量の削減に大きく依存している。従って、演
算器の高速化を図るにも配線長の最小化あるいは抑制、
配線容量の削減、レイアウト構成の規則化も考えていか
なければならない。
素子自体の速度増加もさることながら、素子間の配線に
よる配線容量の削減に大きく依存している。従って、演
算器の高速化を図るにも配線長の最小化あるいは抑制、
配線容量の削減、レイアウト構成の規則化も考えていか
なければならない。
従来のワラスの加算方式を採用した乗算器は、全加算器
を基本構成としており、32ビット以上の大規模な乗算
器では、配線が余りにも複雑化してしまい、複雑化した
配線にレイアウトが対応できない、あるいは、できたと
しても、その対応に膨大な時間を要するので、実際のL
SIには用いられていなかった。
を基本構成としており、32ビット以上の大規模な乗算
器では、配線が余りにも複雑化してしまい、複雑化した
配線にレイアウトが対応できない、あるいは、できたと
しても、その対応に膨大な時間を要するので、実際のL
SIには用いられていなかった。
最近では、コンピュータにより支援された設計(CAD
)技術の発展により上記レイアウトを行うことも考えら
れるが、このCAD技術では、前述した配線長の最小化
あるいは抑制が難しく、配線容量の増大によるLSI特
性の劣化を招いてしまう。この傾向は、演算規模が大き
くなればなる程、顕著になってくる。
)技術の発展により上記レイアウトを行うことも考えら
れるが、このCAD技術では、前述した配線長の最小化
あるいは抑制が難しく、配線容量の増大によるLSI特
性の劣化を招いてしまう。この傾向は、演算規模が大き
くなればなる程、顕著になってくる。
(発明が解決しようとする課題)
本発明は、上記したように従来のクラスの加算方式を採
用した乗算器は、LSI化した場合のレイアウトパター
ンが複雑なものとなってしまい、大規模な乗算器では、
配線が余りにも複雑化してしまい、配線長の最小化ある
いは抑制が難しく、配線容量の増大によるLSI特性の
劣化を招いてしまう問題がある点を解決すべくなされた
もので、従来のクラスの加算方式よりも演算段数が少な
く、レイアウトパターンの規則性が高くてレイアウトが
簡単になり、配線長の最小化あるいは抑制が可能となり
、配線容量の削減による演算の高速化が可能となり、特
に32ビット以上の大規模高速乗算器に好適な並列乗算
器を提供することを目的とする。
用した乗算器は、LSI化した場合のレイアウトパター
ンが複雑なものとなってしまい、大規模な乗算器では、
配線が余りにも複雑化してしまい、配線長の最小化ある
いは抑制が難しく、配線容量の増大によるLSI特性の
劣化を招いてしまう問題がある点を解決すべくなされた
もので、従来のクラスの加算方式よりも演算段数が少な
く、レイアウトパターンの規則性が高くてレイアウトが
簡単になり、配線長の最小化あるいは抑制が可能となり
、配線容量の削減による演算の高速化が可能となり、特
に32ビット以上の大規模高速乗算器に好適な並列乗算
器を提供することを目的とする。
また、本発明は、例えば上記並列乗算器の基本構成要素
として用いられる高速の5入力3出力の加算器として好
適な単位加算器を提供することを目的とする。
として用いられる高速の5入力3出力の加算器として好
適な単位加算器を提供することを目的とする。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明の単位加算器は、加算対象となる2進数のある桁
の4つの入力のうちの相異なる組合わせの2つの入力あ
るいは3つの入力がそれぞれ対応して入力する複数個の
一段のゲート回路と、この複数個のゲート回路の出力の
うちの一部を論理処理して上位桁へのキャリ出力を生成
する一段または二段のゲート回路と、上記複数個のゲー
ト回路の出力のうちの残りと下位桁からのキャリ入力と
を論理処理して和出力を生成する二段のゲート回路とを
具備することを特徴とする。
の4つの入力のうちの相異なる組合わせの2つの入力あ
るいは3つの入力がそれぞれ対応して入力する複数個の
一段のゲート回路と、この複数個のゲート回路の出力の
うちの一部を論理処理して上位桁へのキャリ出力を生成
する一段または二段のゲート回路と、上記複数個のゲー
ト回路の出力のうちの残りと下位桁からのキャリ入力と
を論理処理して和出力を生成する二段のゲート回路とを
具備することを特徴とする。
また、本発明の並列乗算器は、上記単位加算器を構成単
位として、二進木状に加算を行なう並列乗算器アレイを
構成してなることを特徴とする。
位として、二進木状に加算を行なう並列乗算器アレイを
構成してなることを特徴とする。
(作用)
上記単位加算器は、4つの入力から和出力までの通過ゲ
ート段数は三段であり、従来の全加算器を用いて5入力
3出力の単位加算器を実現する場合に通過ゲート段数は
四段であるのと比べて、通過ゲート段数が3/4倍に低
減しており、高速化が可能になる。
ート段数は三段であり、従来の全加算器を用いて5入力
3出力の単位加算器を実現する場合に通過ゲート段数は
四段であるのと比べて、通過ゲート段数が3/4倍に低
減しており、高速化が可能になる。
また、4つの入力から和出力までの通過ゲート段数とキ
ャリ出力までの通過ゲート段数との違いは1段だけであ
り、上記百出力の時間差は殆んどなく、この単位加算器
を応用した演算回路の高速化を可能とする。また、上記
したように通過ゲート段数との違いが少ないので、回路
パターンの対称性に優れ、コンパクトなレイアウトが可
能になる。
ャリ出力までの通過ゲート段数との違いは1段だけであ
り、上記百出力の時間差は殆んどなく、この単位加算器
を応用した演算回路の高速化を可能とする。また、上記
したように通過ゲート段数との違いが少ないので、回路
パターンの対称性に優れ、コンパクトなレイアウトが可
能になる。
また、上記並列乗算器は、上記したような高速の5入力
3出力の単位加算器を構成単位として、二進木状に組み
合わせて並列乗算器アレイを構成しているので、全加算
器を基本構成とした従来のクラスの加算方式よりも演算
段数が少なく、レイアウトパターンの規則性が高くてレ
イアウトが簡単になり、配線長の最小化あるいは抑制が
可能となり、配線容量の削減による演算の高速化が可能
となり、特に32ビット以上の大規模高速乗算器に好適
となる。
3出力の単位加算器を構成単位として、二進木状に組み
合わせて並列乗算器アレイを構成しているので、全加算
器を基本構成とした従来のクラスの加算方式よりも演算
段数が少なく、レイアウトパターンの規則性が高くてレ
イアウトが簡単になり、配線長の最小化あるいは抑制が
可能となり、配線容量の削減による演算の高速化が可能
となり、特に32ビット以上の大規模高速乗算器に好適
となる。
(実施例)
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
第1図に示す単位加算器は、加算対象となる2進数のあ
る桁の4つの入力X。〜X3のうちの相異なる□組合わ
せの3つの入力(Xo−X2)、(X1〜Xt)、(X
2〜Xo )、(X3〜X1)がそれぞれ対応して入力
し、論FJtaをとる4組のナンド回路G1.〜G 1
4と、この4組の第1のナンド回路011〜G14の各
出力の論理積をとって上位桁への第1のキャリ出力Co
u tを生成するナンド回路G2と、4つの入力Xo−
x3の論理和をとるノア回路G3と、4つの入力Xo〜
X3のうちの相異なる組合わせの2つの入力(X0%X
1)、(X2.、X3)がそれぞれ対応l2で入力し、
排他的論理和をとる2組の排他的オア回路G4. 、G
42と、この2組の排他的オア回路041 G42の
各出力の排他的論理和をとる排他的ノア回路G5と、こ
の排他的オア回路G5の出力と下位桁からのキャリ入力
Cinとの排他的論理和をとって和出力Sを生成する論
理和をとる排他的ノア回路G6と、排他的オア回路G5
の出力と下位桁からのキャリ入力Cinとの論理和をと
るノア回路G7と、このノア回路G7の出力とノア回路
G3の出力との論理和をとって上位桁への第2のキャリ
出力Cを生成するノア回路G8とからなる。
る桁の4つの入力X。〜X3のうちの相異なる□組合わ
せの3つの入力(Xo−X2)、(X1〜Xt)、(X
2〜Xo )、(X3〜X1)がそれぞれ対応して入力
し、論FJtaをとる4組のナンド回路G1.〜G 1
4と、この4組の第1のナンド回路011〜G14の各
出力の論理積をとって上位桁への第1のキャリ出力Co
u tを生成するナンド回路G2と、4つの入力Xo−
x3の論理和をとるノア回路G3と、4つの入力Xo〜
X3のうちの相異なる組合わせの2つの入力(X0%X
1)、(X2.、X3)がそれぞれ対応l2で入力し、
排他的論理和をとる2組の排他的オア回路G4. 、G
42と、この2組の排他的オア回路041 G42の
各出力の排他的論理和をとる排他的ノア回路G5と、こ
の排他的オア回路G5の出力と下位桁からのキャリ入力
Cinとの排他的論理和をとって和出力Sを生成する論
理和をとる排他的ノア回路G6と、排他的オア回路G5
の出力と下位桁からのキャリ入力Cinとの論理和をと
るノア回路G7と、このノア回路G7の出力とノア回路
G3の出力との論理和をとって上位桁への第2のキャリ
出力Cを生成するノア回路G8とからなる。
一方、第2図に示す単位加算器は、加算対架となる2進
数のある桁の4つの入力X。〜X3のうちの相異なる組
合わせの2つの入力cxoSx、) (X2、XI
)がそれぞれ対応して入力し、論理和をとる2組のオ
ア回路G 2 ]、 + G 212と、この2組の
オア回路0211 G21□の各出力の論理積をとる
ナンド回路G22.と、このナンド回路G221の出力
を反転して上位桁への第1のキャリ出力Cou tを生
成するインバータ回路G222と、4つの入力X。−X
、のうちの相異なる組合わせの2つの入力(Xo s
XI )、(X2 % XI )がそれぞれ対応して入
力し、排他的論理和をとる2組の排他的オア回路G23
1 、G23□と、この2組の排他的オア回路G231
%G232の各出力の排他的論理和をとる排他的オア回
路G24と、この排他的オア回路G24の出力と下位桁
からのキャリ入力Cinとの排他的論理和をとって和出
力Sを生成する排他的オア回路G25と、排他的オア回
路G24の出力と下位桁からのキャリ入力Cinとの論
理積をとるナンド回路G26と、4つの入力のうちの相
異なる組合わせの2つの入力(X□ s Xs )、(
X2 、XI )がそれぞれ対応して入力し、論理積を
とる2組のアンド回路G27. G272と、この2
組のアンド回路G27. 、G27□の各出力の論理和
をとるノア回路028と、このノア回路028の出力と
排他的オア回路G24の出力との論理和をとるオア回路
G29と、このオア回路G29の出力とナンド回路G2
6の出力との論理積をとりで上位桁への第2のキャリ出
力Cを生成するナンド回路G30とからなる。
数のある桁の4つの入力X。〜X3のうちの相異なる組
合わせの2つの入力cxoSx、) (X2、XI
)がそれぞれ対応して入力し、論理和をとる2組のオ
ア回路G 2 ]、 + G 212と、この2組の
オア回路0211 G21□の各出力の論理積をとる
ナンド回路G22.と、このナンド回路G221の出力
を反転して上位桁への第1のキャリ出力Cou tを生
成するインバータ回路G222と、4つの入力X。−X
、のうちの相異なる組合わせの2つの入力(Xo s
XI )、(X2 % XI )がそれぞれ対応して入
力し、排他的論理和をとる2組の排他的オア回路G23
1 、G23□と、この2組の排他的オア回路G231
%G232の各出力の排他的論理和をとる排他的オア回
路G24と、この排他的オア回路G24の出力と下位桁
からのキャリ入力Cinとの排他的論理和をとって和出
力Sを生成する排他的オア回路G25と、排他的オア回
路G24の出力と下位桁からのキャリ入力Cinとの論
理積をとるナンド回路G26と、4つの入力のうちの相
異なる組合わせの2つの入力(X□ s Xs )、(
X2 、XI )がそれぞれ対応して入力し、論理積を
とる2組のアンド回路G27. G272と、この2
組のアンド回路G27. 、G27□の各出力の論理和
をとるノア回路028と、このノア回路028の出力と
排他的オア回路G24の出力との論理和をとるオア回路
G29と、このオア回路G29の出力とナンド回路G2
6の出力との論理積をとりで上位桁への第2のキャリ出
力Cを生成するナンド回路G30とからなる。
上記した第1図および第2図に示す単位加算器は、それ
ぞれの動作が第3図に示す真理値表により表わされ、そ
れぞれ5入力(X、−x3、C1n)3出力(S s
Cs Co u t )の単位加算器としての機能が実
現されている。なお、第3図において、中央の(S、C
,Cout)の組が第1図の真理値表であり、右端の(
S、C。
ぞれの動作が第3図に示す真理値表により表わされ、そ
れぞれ5入力(X、−x3、C1n)3出力(S s
Cs Co u t )の単位加算器としての機能が実
現されている。なお、第3図において、中央の(S、C
,Cout)の組が第1図の真理値表であり、右端の(
S、C。
Cout)の組が第2図の真理値表である。
また、上記単位加算器によれば、4つの入力Xo−X、
から和出力Sまでの排他的論理和回路の通過段数は三段
である。
から和出力Sまでの排他的論理和回路の通過段数は三段
である。
これに対して、第9図に示すように、従来の全加算器F
Aを二段用いて5入力3出力の単位加算器を実現すると
、図示の如く、排他的論理和回路EOI〜EO4、アン
ド回路A1〜A4、オア回路ORI、OR2が接続され
、入力X、、X、から和出力Sまでの排他的論理和回路
の通過段数は四段になる。
Aを二段用いて5入力3出力の単位加算器を実現すると
、図示の如く、排他的論理和回路EOI〜EO4、アン
ド回路A1〜A4、オア回路ORI、OR2が接続され
、入力X、、X、から和出力Sまでの排他的論理和回路
の通過段数は四段になる。
従って、本発明の単位加算器は、第9図の加算器に比べ
て、通過ゲート段数が3/4倍に低減しており、高速化
が可能になる。また、本発明の単位加算器は、4つの入
力から和出力までの通過ゲート段数とキャリ出力までの
通過ゲート段数との違いは1段だけであり、上記両出力
の時間差は殆んどなく、この単位加算器を応用した演算
回路の高速化を可能とする。また、上記したように通過
ゲート段数との違いが少ないので、回路パターンの対称
性に優れ、コンパクトなレイアウトがi1能になる。
て、通過ゲート段数が3/4倍に低減しており、高速化
が可能になる。また、本発明の単位加算器は、4つの入
力から和出力までの通過ゲート段数とキャリ出力までの
通過ゲート段数との違いは1段だけであり、上記両出力
の時間差は殆んどなく、この単位加算器を応用した演算
回路の高速化を可能とする。また、上記したように通過
ゲート段数との違いが少ないので、回路パターンの対称
性に優れ、コンパクトなレイアウトがi1能になる。
第4図は、上記したような本発明の単位加算器WADを
構成単位として二進木状に組合わせて構成した並列乗算
器アレイを示しており、例えば16項目の3ビツトの2
進データ(ZOr ”O*Xo ) 〜(Zl s *
Yt 5* Xi s )を連続する4項目毎に4グ
ループに分け、各グループの対応する桁のビット(Xo
=Xv)〜(XI□〜X、5) 、 (Yo −Y
3 ) 〜(Yl 2 〜Yl 5 )
、(Z□ −23) 〜(Zt 2〜Zt s )をそ
れぞれ第1層目の単位加算器41.〜4112の4つの
入力となる。そして、ある桁における第1層目の2組の
単位加算器の和出力Sは、第2層目の単位加算器411
3 * 4115.4117のうちの同一桁の単位加算
器の入力となり、第1層目の2組の単位加算器の第2の
キャリ出力Cは、1つ上位桁の単位加算器の入力となる
。
構成単位として二進木状に組合わせて構成した並列乗算
器アレイを示しており、例えば16項目の3ビツトの2
進データ(ZOr ”O*Xo ) 〜(Zl s *
Yt 5* Xi s )を連続する4項目毎に4グ
ループに分け、各グループの対応する桁のビット(Xo
=Xv)〜(XI□〜X、5) 、 (Yo −Y
3 ) 〜(Yl 2 〜Yl 5 )
、(Z□ −23) 〜(Zt 2〜Zt s )をそ
れぞれ第1層目の単位加算器41.〜4112の4つの
入力となる。そして、ある桁における第1層目の2組の
単位加算器の和出力Sは、第2層目の単位加算器411
3 * 4115.4117のうちの同一桁の単位加算
器の入力となり、第1層目の2組の単位加算器の第2の
キャリ出力Cは、1つ上位桁の単位加算器の入力となる
。
同様に、上記ある桁における第1層目の残りの2組の単
位加算器の和出力Sは、第2層目の単位加算器4114
.41t b+ 41t aのうちの同一桁の単位加算
器の入力となり、第1層目の2組の単位加算器の第2の
キャリ出力Cは、1つ上位桁の単位加算器の入力となる
。そして、上記第2層目の単位加算器4113〜411
8のうちの同一桁の2組の単位加算器の和出力Sは、第
3層目の単位加算器4119〜4121のうちの同一桁
の単位加算器の入力となり、第2層目の単位加算器の第
2のキャリ出力Cは、第3層目の単位加算器4119〜
4121のうちの1つ上位桁の単位加算器の入力となる
。
位加算器の和出力Sは、第2層目の単位加算器4114
.41t b+ 41t aのうちの同一桁の単位加算
器の入力となり、第1層目の2組の単位加算器の第2の
キャリ出力Cは、1つ上位桁の単位加算器の入力となる
。そして、上記第2層目の単位加算器4113〜411
8のうちの同一桁の2組の単位加算器の和出力Sは、第
3層目の単位加算器4119〜4121のうちの同一桁
の単位加算器の入力となり、第2層目の単位加算器の第
2のキャリ出力Cは、第3層目の単位加算器4119〜
4121のうちの1つ上位桁の単位加算器の入力となる
。
また、各層において、下位桁の単位加算器の第1のキャ
リ出力Cou tは、1つ上位桁の対応する4層目の単
位加算器のキャリ入力Cinとなる。
リ出力Cou tは、1つ上位桁の対応する4層目の単
位加算器のキャリ入力Cinとなる。
なお、第1のキャリ出力Cou tと第2のキャリ出力
Cとを入れ替えて使用してもよい。
Cとを入れ替えて使用してもよい。
上記並列乗算器アレイにおいては、二進木状構成の最上
層に相当する第3層目の単位加算器4119〜4121
から、それぞれ対応する桁の和出力5t−1=3i+l
およびキャリ出力C1−1〜Ci+1が得られる。
層に相当する第3層目の単位加算器4119〜4121
から、それぞれ対応する桁の和出力5t−1=3i+l
およびキャリ出力C1−1〜Ci+1が得られる。
第5図は、第4図に示したように単位加算器を構成単位
として二進木状に組合わせて並列乗算器アレイを構成し
、且つ、2次のブースのアルゴリズムを適用した32ビ
ツトの並列乗算器を示している。この32ビツトの並列
乗算器のブロック構成自体はよく知られており、第4図
に示したように、各ビット毎に最大7つの単位加算器が
必要である。
として二進木状に組合わせて並列乗算器アレイを構成し
、且つ、2次のブースのアルゴリズムを適用した32ビ
ツトの並列乗算器を示している。この32ビツトの並列
乗算器のブロック構成自体はよく知られており、第4図
に示したように、各ビット毎に最大7つの単位加算器が
必要である。
ここで、1は被乗数、2は乗数、3および4はデータバ
ッファ% 6 a〜6dおよび8a〜8dは2次のブー
スのアルゴリズムを適用するのに必要なデコーダおよび
このデコーダの出力により選択制御されるセレクタ、9
a〜9 d s 12 a %12b、15はビット幅
方向に前記単位加算器が複数個配置された加算器列であ
り、全体として二進木状に三階層をなすように接続され
ている。この場合、第1層目の加算器列9a〜9dは、
それぞれ第6図に示すように、単位加算器WADのみが
39個配置されてなり、同様に第2層目の加算器列12
aおよび12bも、それぞれ第6図に示すように、単位
加算器WADのみが39個配置されてなり、最上層に相
当する第3層目の加算器列15は、第7図に示すように
、単位加算器WADのみが47個配置されており、これ
らの各加算器列9 a〜9 ds 12 as 12
b−、15のパターンレイアウトは簡単である。17は
最終結果を計算する高速2入力加算器であり、通常はキ
ャリ先積り、キャリ選択方式の加算器等が用いられる。
ッファ% 6 a〜6dおよび8a〜8dは2次のブー
スのアルゴリズムを適用するのに必要なデコーダおよび
このデコーダの出力により選択制御されるセレクタ、9
a〜9 d s 12 a %12b、15はビット幅
方向に前記単位加算器が複数個配置された加算器列であ
り、全体として二進木状に三階層をなすように接続され
ている。この場合、第1層目の加算器列9a〜9dは、
それぞれ第6図に示すように、単位加算器WADのみが
39個配置されてなり、同様に第2層目の加算器列12
aおよび12bも、それぞれ第6図に示すように、単位
加算器WADのみが39個配置されてなり、最上層に相
当する第3層目の加算器列15は、第7図に示すように
、単位加算器WADのみが47個配置されており、これ
らの各加算器列9 a〜9 ds 12 as 12
b−、15のパターンレイアウトは簡単である。17は
最終結果を計算する高速2入力加算器であり、通常はキ
ャリ先積り、キャリ選択方式の加算器等が用いられる。
また、符号の補正が必要な場合は、この高速2入力加算
器で行う。
器で行う。
第8図は、第4図に示したように単位加算器を構成単位
として二進木状に組合わせて並列乗算器アレイを構成し
た32ビツトの並列乗算器を示しており、2次のブース
のアルゴリズムを適用していない。この32ビツトの並
列乗算器のブロック構成自体はよく知られており、各ビ
ット毎に最大32項目の加算を行う必要がある。
として二進木状に組合わせて並列乗算器アレイを構成し
た32ビツトの並列乗算器を示しており、2次のブース
のアルゴリズムを適用していない。この32ビツトの並
列乗算器のブロック構成自体はよく知られており、各ビ
ット毎に最大32項目の加算を行う必要がある。
ここで、1は被乗数、2は乗数、3および4はデータバ
ッファ、9a 〜9h、12a 〜12d。
ッファ、9a 〜9h、12a 〜12d。
15a、15b、17はビット幅方向に単位加算器WA
Dが複数個配置された加算器列であり、全体として二進
木状に四階層をなすように接続されている。この場合、
98〜9hは第1層目の加算器列、12a〜12dは第
2層目の加算器列、15aおよび15bは第3層目の加
算器列、18は最上層に相当する第4層目の加算器列で
ある。
Dが複数個配置された加算器列であり、全体として二進
木状に四階層をなすように接続されている。この場合、
98〜9hは第1層目の加算器列、12a〜12dは第
2層目の加算器列、15aおよび15bは第3層目の加
算器列、18は最上層に相当する第4層目の加算器列で
ある。
20は最終結果を計算する高速2入力加算器である。
上記したような第5図および第8図に示す並列乗算器は
、前記したような高速の5入力3出力の(11位加算器
WADを構成単位として二進木状に組合わせて並列乗算
器アレイを構成しているので、全加算器FAを基本構成
とした従来のクラスの加算方式よりも演算段数が少なく
なる。即ち、前述したように、第1図あるいは第2図に
示した本発明の単位加算器WADを基本構成とすれば、
第9図に示した全加算器FAを二段接続した単位加算器
を基本構成とする場合に比べて、排他的論理和回路の通
過段数が3/4倍に低減(全体として各桁毎に排他的論
理和回路が三段分)しており、高速化が可能になる。し
かも、上記したような本発明の並列乗算器は、レイアウ
トパターンの規則性が高くてレイアウトが簡単になり、
配線長の最小化あるいは抑制が可能となり、配線容量の
削減による演算の高速化が可能となるので、特に32ビ
ット以−Lの大規模高速乗算器に好適となる。
、前記したような高速の5入力3出力の(11位加算器
WADを構成単位として二進木状に組合わせて並列乗算
器アレイを構成しているので、全加算器FAを基本構成
とした従来のクラスの加算方式よりも演算段数が少なく
なる。即ち、前述したように、第1図あるいは第2図に
示した本発明の単位加算器WADを基本構成とすれば、
第9図に示した全加算器FAを二段接続した単位加算器
を基本構成とする場合に比べて、排他的論理和回路の通
過段数が3/4倍に低減(全体として各桁毎に排他的論
理和回路が三段分)しており、高速化が可能になる。し
かも、上記したような本発明の並列乗算器は、レイアウ
トパターンの規則性が高くてレイアウトが簡単になり、
配線長の最小化あるいは抑制が可能となり、配線容量の
削減による演算の高速化が可能となるので、特に32ビ
ット以−Lの大規模高速乗算器に好適となる。
[発明の効果]
ト述したように本発明の並列乗算器によれば、従来のク
ラスの加算方式よりも演算段数が少なく、レイアウトパ
ターンの規則性が高くてレイアウトが簡単になり、配線
長の最小化あるいは抑制が可能となり、配線容量の削減
による演算の高速化が可能となり、特に32ビツト以上
の大規模高速乗算器に好適である。
ラスの加算方式よりも演算段数が少なく、レイアウトパ
ターンの規則性が高くてレイアウトが簡単になり、配線
長の最小化あるいは抑制が可能となり、配線容量の削減
による演算の高速化が可能となり、特に32ビツト以上
の大規模高速乗算器に好適である。
また、本発明の単位加算器によれば、例えば上記並列乗
算器の基本構成要素として用いられる高速の5入力3出
力の加算器として好適である。
算器の基本構成要素として用いられる高速の5入力3出
力の加算器として好適である。
第1図は本発明の単位加算器の一実施例を示す回路図、
第2図は本発明の単位加算器の他の実施例を示す回路図
、第3図は第1図および第2図の単位加算器の動作の真
理値を表わす図、第4図は本発明の並列乗算器で用いら
れる乗算器アレイの一実施例を示すブロック図、第5図
は第4図の並列乗算器アレイを用いて2次のブースのア
ルゴリズムを適用した32ビツトの並列乗算器の一実施
例を示すブロック図、第6図は第5図中の第1層目の加
算器列および第2層目の加算器列の一実施例をそれぞれ
示すブロック図、第7図は第5図中の第3層目の加算器
列の一実施例を示すブロック図、第8図は第4図の乗算
器アレイを用いて2次のブースのアルゴリズムを適用し
ない32ビツトの並列乗算器の一実施例を示すブロック
図、第9図は従来の全加算器を用いた5入力3出力の単
位加算器を示す回路図である。 xo−x、・4つの入力、G 1 ) 〜G 14、G
2・・・ナンド回路、G3、G7、G8・・・ノア回路
、G4. G42・・・排他的オア回路、G5、G6
・・・排他的ノア回路、Ci n 用キャリ入力、Co
u t・・・第1のキャリ出力、C・・・第2のキャリ
出力、S・・・和出力、G211 、G212 、G2
9・・・オア回路、G22. G26、G30・・・
ナンド回路、G222・・・インバータ回路、G231
、G232、G24、G25・・・排他的オア回路、G
27゜G272・・・アンド回路、028・・・ノア回
路、EAD・・・5入力3出力の単位加算器、1・・・
被乗数、2・・・乗数、3.4・・・データバッファ、
6a〜6d・・・デコーダ、8 a〜8d・・・セレク
タ、9a〜9h・・・第1層目の加算器列、12a〜1
2d・・・第2層目の加算器列、15.15a、15b
・・・第3層目の加算器列、18・・・第4@目の加算
器列、17.20・・・最終加算器(高速2入力加算器
)。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 図 in 第 図 第 図 第8 図 第9 図
第2図は本発明の単位加算器の他の実施例を示す回路図
、第3図は第1図および第2図の単位加算器の動作の真
理値を表わす図、第4図は本発明の並列乗算器で用いら
れる乗算器アレイの一実施例を示すブロック図、第5図
は第4図の並列乗算器アレイを用いて2次のブースのア
ルゴリズムを適用した32ビツトの並列乗算器の一実施
例を示すブロック図、第6図は第5図中の第1層目の加
算器列および第2層目の加算器列の一実施例をそれぞれ
示すブロック図、第7図は第5図中の第3層目の加算器
列の一実施例を示すブロック図、第8図は第4図の乗算
器アレイを用いて2次のブースのアルゴリズムを適用し
ない32ビツトの並列乗算器の一実施例を示すブロック
図、第9図は従来の全加算器を用いた5入力3出力の単
位加算器を示す回路図である。 xo−x、・4つの入力、G 1 ) 〜G 14、G
2・・・ナンド回路、G3、G7、G8・・・ノア回路
、G4. G42・・・排他的オア回路、G5、G6
・・・排他的ノア回路、Ci n 用キャリ入力、Co
u t・・・第1のキャリ出力、C・・・第2のキャリ
出力、S・・・和出力、G211 、G212 、G2
9・・・オア回路、G22. G26、G30・・・
ナンド回路、G222・・・インバータ回路、G231
、G232、G24、G25・・・排他的オア回路、G
27゜G272・・・アンド回路、028・・・ノア回
路、EAD・・・5入力3出力の単位加算器、1・・・
被乗数、2・・・乗数、3.4・・・データバッファ、
6a〜6d・・・デコーダ、8 a〜8d・・・セレク
タ、9a〜9h・・・第1層目の加算器列、12a〜1
2d・・・第2層目の加算器列、15.15a、15b
・・・第3層目の加算器列、18・・・第4@目の加算
器列、17.20・・・最終加算器(高速2入力加算器
)。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 図 in 第 図 第 図 第8 図 第9 図
Claims (5)
- (1)加算対象となる2進数のある桁の4つの入力のう
ちの相異なる組合わせの3つの入力がそれぞれ対応して
入力し論理積の否定をとる4組の第1のゲート回路と、 この4組の第1のゲート回路の各出力の論理積の否定を
とって上位桁への第1のキャリ出力を生成する第2のゲ
ート回路と、 前記4つの入力の論理和の否定をとる第3のゲート回路
と、 前記4つの入力のうちの相異なる組合わせの2つの入力
がそれぞれ対応して入力し排他的論理和をとる2組の第
4のゲート回路と、 この2組の第4のゲート回路の各出力の排他的論理和の
否定をとる第5のゲート回路と、 この第5のゲート回路の出力と下位桁からのキャリ入力
との排他的論理和の否定をとって和出力を生成する論理
和否定をとる第6のゲート回路と、前記第5のゲート回
路の出力と下位桁からのキャリ入力との論理和の否定を
とる第7のゲート回路と、 この第7のゲート回路の出力と前記第3のゲート回路の
出力との論理和の否定をとって上位桁への第2のキャリ
出力を生成する第8のゲート回路と を具備することを特徴とする単位加算器。 - (2)加算対象となる2進数のある桁の4つの入力のう
ちの相異なる組合わせの2つの入力がそれぞれ対応して
入力し論理和をとる2組の第1のゲート回路と、 この2組の第1のゲート回路の各出力の論理積をとって
上位桁への第1のキャリ出力を生成する第2のゲート回
路と、 前記4つの入力のうちの相異なる組合わせの2つの入力
がそれぞれ対応して入力し排他的論理和をとる2組の第
3のゲート回路と、 この2組の第3のゲート回路の各出力の排他的論理和を
とる第4のゲート回路と、 この第4のゲート回路の出力と下位桁からのキャリ入力
との排他的論理和をとって和出力を生成する第5のゲー
ト回路と、 前記第4のゲート回路の出力と下位桁からのキャリ入力
との論理積の否定をとる第6のゲート回路と、 前記4つの入力のうちの相異なる組合わせの2つの入力
がそれぞれ対応して入力し論理積をとる2組の第7のゲ
ート回路と、 この2組の第7のゲート回路の各出力の論理和の否定を
とる第8のゲート回路と、 この第8のゲート回路の出力と前記第4のゲート回路の
出力との論理和をとる第9のゲート回路と、 この第9のゲート回路の出力と前記第6のゲート回路の
出力との論理積の否定をとって上位桁への第2のキャリ
出力を生成する第10のゲート回路と を具備することを特徴とする単位加算器。 - (3)請求項1記載の単位加算器を構成単位として、二
進木状に加算を行なう並列乗算器アレイを構成してなる
ことを特徴とする並列乗算器。 - (4)請求項2記載の単位加算器を構成単位として、二
進木状に加算を行なう並列乗算器アレイを構成してなる
ことを特徴とする並列乗算器。 - (5)請求項3または4記載の並列乗算器に2次のブー
スのアルゴリズムを適用してなることを特徴とする並列
乗算器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63265351A JPH083787B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 単位加算器および並列乗算器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63265351A JPH083787B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 単位加算器および並列乗算器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02112020A true JPH02112020A (ja) | 1990-04-24 |
| JPH083787B2 JPH083787B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=17415970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63265351A Expired - Fee Related JPH083787B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 単位加算器および並列乗算器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH083787B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0474219A (ja) * | 1990-07-17 | 1992-03-09 | Toshiba Corp | 高速乗算器 |
| JPH0520030A (ja) * | 1990-05-31 | 1993-01-29 | Samsung Electron Co Ltd | 跳躍配列と修正形ワラストリーとを使用する並列乗算器 |
| EP0673171A3 (en) * | 1994-03-17 | 1996-11-06 | Ibm | Image decoder. |
| US5920498A (en) * | 1996-08-29 | 1999-07-06 | Fujitsu Limited | Compression circuit of an adder circuit |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61114338A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-06-02 | Hitachi Ltd | 乗算器 |
-
1988
- 1988-10-21 JP JP63265351A patent/JPH083787B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61114338A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-06-02 | Hitachi Ltd | 乗算器 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0520030A (ja) * | 1990-05-31 | 1993-01-29 | Samsung Electron Co Ltd | 跳躍配列と修正形ワラストリーとを使用する並列乗算器 |
| JPH0474219A (ja) * | 1990-07-17 | 1992-03-09 | Toshiba Corp | 高速乗算器 |
| EP0673171A3 (en) * | 1994-03-17 | 1996-11-06 | Ibm | Image decoder. |
| US5920498A (en) * | 1996-08-29 | 1999-07-06 | Fujitsu Limited | Compression circuit of an adder circuit |
| US6240438B1 (en) | 1996-08-29 | 2001-05-29 | Fujitsu Limited | Multiplier circuit for reducing the number of necessary elements without sacrificing high speed capability |
| US6535902B2 (en) | 1996-08-29 | 2003-03-18 | Fujitsu Limited | Multiplier circuit for reducing the number of necessary elements without sacrificing high speed capability |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH083787B2 (ja) | 1996-01-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |