JPH0546655A - ベクトル演算処理装置の演算制御方式 - Google Patents

ベクトル演算処理装置の演算制御方式

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JPH0546655A
JPH0546655A JP3201739A JP20173991A JPH0546655A JP H0546655 A JPH0546655 A JP H0546655A JP 3201739 A JP3201739 A JP 3201739A JP 20173991 A JP20173991 A JP 20173991A JP H0546655 A JPH0546655 A JP H0546655A
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Koji Kuroda
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はベクトル演算処理装置の演算制御方
式に関し、各演算器のデータを或る演算器に転送する時
間を短縮するよう改良した演算制御方式を提供すること
を目的とする。 【構成】 第1のオペランドを入力するレジスタR13
を設け、前記レジスタR13をm分割したレジスタのそ
れぞれに後段の演算器からのkバイトデータの入力を可
能とし、第2のオペランドと第1オペランドの演算結果
を受取るレジスタR6と、前記レジスタR6のm分割さ
れたデータと前記レジスタR13のkバイトデータのい
ずれかを選択するセレクタS3と、前記セレクタS3よ
りデータを入力するレジスタR7bとを備えた演算器を
複数個有するベクトル演算処理装置において、特定命令
によって、前記レジスタR13へのタイミングを切替え
るタイミング切替手段A100と、前記レジスタR7b
へのタイミングを切替えるタイミング切替手段B101
と、前記セレクタS3へのセレクト信号を切替えるセレ
クタ切替手段102と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複数の演算器で構成され
るベクトル演算処理装置の演算制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来例を図10〜図14を参照して説明
する。図10は本発明および従来例に適用されるベクト
ル演算処理装置の構成図、図11は同構成のベクトルレ
ジスタの具体例、図12は従来例の演算器の構成図、図
13は従来例の動作タイミングチャート、図14は従来
例の演算器の構成案である。
【0003】まず図10を参照してベクトル演算処理装
置の構成を説明する。なお説明を容易にするため、図1
0では演算器が4である場合を示している。11は演算
器であり、プロセッサ15の命令に従って演算処理を実
行する。13はベクトルレジスタであり、演算器11で
演算処理するデータが記録される。14はシステムバス
である。また、12は隣れる演算器にデータを転送する
バスである。
【0004】また、ベクトルレジスタ13は、図11に
示すように、XアドレスとYアドレスに対応するメモリ
で構成され、XアドレスのレジスタはXアドレスに対応
する演算器とアクセスされる。ベクトル演算処理装置に
おいては、各種の演算処理が行なわれるが、処理結果の
総和を求める処理も頻繁に行なわれる。すなわち、図1
1で示されるデータD 0 −0〜D3 −4の、例えば、全
てのデータの和を求める処理が頻繁に行なわれる。この
場合、各演算器は各演算器と接続されているベクトルレ
ジスタ13の対応するXアドレスに対するデータの和を
求める。すなわち、演算器11−3はXアドレスからで
あるデータD3 −0〜D3 −4の和を求める。その後、
各演算器で求めた和は、隣れる演算器にデータを転送す
るバス12を介して演算器11−0に転送され、演算器
11−0で総和処理が実行される。本発明は総和演算処
理実行時の演算制御方式に関するものである。
【0005】つぎに、従来の各演算器の構成例を図12
を参照して説明する。R13,R14,R25,R5,
R6およびR7はkバイトのデータm個が記録できるレ
ジスタである。すなわち、8kmビットのデータを記録
できるレジスタである。しかし以後説明を容易にするた
め、以ってk=1,m=4として説明を行なう。
【0006】また、S1,S2およびS3はセレクタで
あり、レジスタに入力するデータをセレクトする。ベク
トルレジスタ13と演算器11間にkmバイトのデータ
受渡を行うが、隣れる演算器にデータを転送するバス1
2はkバイトの専用バスとなっており、このため、レジ
スタR13はkmバイトのメモリを分割してkバイトm
個で構成してデータを格納できるようになっている。
【0007】また、レジスタR7はレジスタR6の上位
(m−1)kバイトのデータを格納するレジスタR7a
とセレクトS3よりのkバイトのデータを格納するレジ
スタR7bに分割して構成されている。セレクタS3は
レジスタR6のkmバイトのデータをkバイトm個に分
割し、分割されたkバイトのデータとレジスタR13の
よりkバイトのデータのうちの一つを選択し、レジスタ
R7bへ出力する。
【0008】また、1は算術論理ユニット(ALU)で
ある。つぎに、図11で示したベクトルレジスタに格納
されているデータの総和を求める演算処理を、図13で
示す動作タイミングチャートにしたがって説明する。ま
ず、CPU15は全演算器に対して各演算器に接続され
ているベクトルレジスタ12に記録されているデータの
加算命令を送出し、各演算器は加算処理を実行する。図
13では演算器0で代表して加算処理を示している。
【0009】CPU15よりの加算命令を受けると、演
算器0の時間T0 よりT4 で順次図11に示すベクトル
レジスタのデータD0−0〜D0 −4をリードし、レジ
スタR13に格納、次のタイミングでレジスタR14に
移す(T1 〜T5 )。また、次のタイミングではレジス
タR24をR14のデータ加算をALU1で行い、結果
をレジスタR5に格納する(T2 〜T6 )。また、次の
タイミングではレジスタR5のデータをレジスタR24
に移す(T3 〜T6 )。なお、ALU1での加算におい
て、最初と第2回においてはレジスタR24のデータ
(T1 およびT2 時)は0にセットされている。
【0010】したがって、時間T6 においてレジスタR
5にはデータD0 −0,D0 −2およびD0 −4の加算
結果が、またレジスタR24にはデータD0 −1および
0 3の加算結果が格納されている。時間T7 ではレジ
スタR5 のデータがレジスタR14に移され、次の時間
8 でレジスタR5 とR14のデータが加算されてレジ
スタR5 に格納され、次のT 9 でレジスタR24に移さ
れる。
【0011】なお、演算器0以外の演算器でも同様な加
算処理が同時に実行されるが、時間T9 でレジスタR5
のデータはレジスタR6に移される。各演算器での加算
処理が終了するとCPUは各演算器での加算結果の総和
を求める命令が送出され、各演算器は総和終了を開始す
る。
【0012】まず、演算器1が処理を開始し、レジスタ
R6の4個に分割(m=4)されたkバイトデータを順
次レジスタR7bに移す(T10〜T13)。また次のタイ
ミングでレジスタR7bのデータは専用バス12−1を
使用して演算器0のレジスタR13に転送する(T11
14)。すなわち、T14で演算器1のレジスタR6に格
納されている加算データは演算器0のレジスタR13に
移されたことになる。
【0013】演算器0では時間T15でレジスタR13の
データをレジスタR14に移し、T 16で演算器0の加算
データを格納しているレジスタR24との加算が行なわ
れレジスタR5に記録される。レジスタR5のデータは
次の加算のためにT17でレジスタ24に移される。
【0014】以上の動作と並行して、演算器2では時間
12〜T15でレジスタR6のデータをレジスタR7bに
移し、次のタイミングで順次演算器1のレジスタR13
の最下位のkバイトを格納するレジスタに移される(T
13〜T16)。また、次のタイミングでレジスタR13の
最下位バイト格納メモリに格納された演算器2よりのデ
ータはセレクタ3を通ってレジスタR7bに(T14〜T
17)、また次のタイミングで演算器0のレジスタR13
に移され(T15〜T18)、演算器1との加算で説明した
と同様の加算処理が実行される。
【0015】演算器3の動作も時間T14より開始され、
演算器2で説明したと同様な動作を行い、演算器2およ
び1のレジスタR13およびR7bを通って演算器0の
レジスタR13に転送され、T24でレジスタR5で総和
が格納され、以下レジスタR6およびR7に移され時間
26で総和加算処理は終了する。
【0016】以上説明した従来例の構成は演算器が4個
であったが、一般的ベクトル演算処理装置においては更
に多くの演算器で構成される。演算器数が多くなると、
各演算器より演算器0へデータを転送するに要する時間
(図13のT9 〜T22)が長くなり、この転送時間を短
かくするために、図14で示す構成案も考えられる。す
なわち、データ転送に関与するレジスタR13およびR
7bを高速で動作するレジスタFRおよびTRに分離し
て構成させる案も考えられる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
のベクトル演算処理装置におけるベクトルレジスタに記
録されているデータの総和を求める処理において、各演
算器の加算結果を総和を求める演算器へのデータ転送に
要する時間が非常に長時間を必要とした。
【0018】また、この転送時間を短かくするために、
データ転送に関与するレジスタを高速で動作するレジス
タに分離して構成する案も考えられるが、この場合は、
分離構成させるために物量が多くなり複雑かつ高価とな
る。本発明は各演算器のデータを或る演算器に転送する
データ転送時間を短かくするよう改良したベクトル演算
処理装置の演算制御方式を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明が採用した手段を図1を参照して説明する。
図1は本発明の原理図である。少なくとも、ベクトルレ
ジスタからの第1のオペランドを入力するレジスタR1
3を設け、前記レジスタR13をm分割したレジスタの
それぞれに後段の演算器からのKバイトデータの入力を
可能とし、第2のオペランドと前記レジスタR13との
データに対する演算結果を受取るレジスタR6と、前記
レジスタR6のm分割されたデータと前記レジスタR1
3のkバイトデータのいずれかを選択するセレクタS3
と、前記レジスタR6よりのk(m−1)バイトデータ
を入力するレジスタR7aと前記セレクタS3よりkバ
イトデータを入力するレジスタR7bに分割して構成さ
れるレジスタR7とを備えた演算器を複数個有するベク
トル演算処理装置において、特定命令によって、前記レ
ジスタR13へのタイミングを切替えるタイミング切替
手段A100と、前記レジスタR7bへのタイミングを
切替えるタイミング切替手段B101と、前記セレクタ
S3へのセレクタ信号を切替えるセレクタ切替手段10
2と、を備える。
【0020】
【作用】ベクトル演算処理装置のCPUよりの特定命令
によって、タイミング切替手段A100,タイミング切
替手段B101およびセレクタ切替手段102が動作を
開始し、タイミング切替手段A100によってレジスタ
R13を、またタイミング切替手段B101によってレ
ジスタR7bを高速で動作させ、セレクタ切替手段10
2によってセレクタS3が高速でセレクトされる信号を
送出してセレクタを切替える。
【0021】以上のように、CPUからの特定命令によ
って、後段の演算器より前段の演算器へのデータ転送に
関与するレジスタおよびセレクタが高速で動作するた
め、データ転送時間を非常に短かくすることができる。
【0022】
【実施例】本発明の一実施例を図2〜図9を参照して説
明する。図2は本発明の実施例の構成、図3は同実施例
のタイミング制御信号発生回路の具体例、図4は同実施
例のタイミング切替回路Aの具体例、図5は同実施例の
タイミング切替回路Bの具体例、図6は同実施例のセレ
クト信号発生回路の具体例、図7は同実施例のセレクタ
切替回路の具体例、図8は同実施例の動作タイミングチ
ャート、図9は同実施例のタイミングチャートである。
【0023】図2において、レジスタR13,R14,
R24,R5,R6,R7,セレクタS1,S2,S3
およびALU1については図12で説明したとおりであ
り、タイミング切替手段A100、タイミング切替手段
B101およびセレクタ切替手段102は図1で説明し
たとおりである。
【0024】実施例では、タイミング切替手段A100
はカウンタ(Fc)2、タイミング制御信号発生回路3
および切替回路A4で構成され、タイミング切替手段B
101はタイミング切替回路B5で、またセレクタの切
替手段101はセレクト信号発生回路6およびセレクタ
切替回路7で構成される。
【0025】タイミング制御信号発生回路3は、図3に
示すように、オア回路31a〜fおよびアンド回路32
a〜eで構成される。オア回路に入力される信号Fcn
のnはカウンタ(Fc)2のカウント値nに対応し、カ
ウント値がnのとき「1」が入力される。また、アンド
回路への入力「+演算器0」および「−演算器0」は演
算器0に対応する入力端子にそれぞれ「1」および
「0」を入力し、その他の演算器では演算器0と逆の信
号を入力する。すなわち「1」には「0」を、「0」に
は「1」を入力する。また「SIG」については後で説
明する。
【0026】タイミング切替回路A4は、図4で示され
るように、アンド回路41a〜fおよびオア回路42a
〜dで構成される。カウンタ(Fc)2のカウント値が
0のときはアンド41fの出力は正規タイミング、アン
ド41eが「0」となり、オア回路42a〜dの出力に
は正規タイミングによる信号が出力され、レジスタR1
3のライトタイミングが供給される。Fc2のカウント
値が0以外のときは、前記タイミング制御信号発生回路
3よりの制御信号(R13−0〜−3制御)にもとづい
て、倍クロックのタイミングでレジスタR13−0〜−
3にライトタイミングが供給される。
【0027】タイミング切替回路B5は、図5に示すよ
うに、アンド回路51aおよびB、オア回路52で構成
される。したがって、レジスタR7aへのライトタイミ
ングは変更ないが、レジスタR7bへのライトタイミン
グは前記タイミング制御信号発生回路3よりのR7b制
御信号にもとづいて、正規タイミングと倍クロック信号
の切替えが行なわれる。
【0028】セレクト信号発生回路6は、図6に示すよ
うに、アンド回路61a〜c、Rsフリップフロップ6
2、カウンタ63および5デコーダ64で構成される。
アンド回路61aに入力されるFc(n)はセレクト信
号発生回路6が実装されている演算器の番号nに対応さ
せ、カウンタ(Fc)2のカウント値がnのとき「1」
が入力されて、RS−FF62をセットし、倍クロック
でカウンタ63の計数を開始する。5デコーダ64はカ
ウンタ63のカウント値が5になったことを検出し、ア
ンド回路61cよりカウンタ63に入力される倍クロッ
ク信号の通過を阻止する。したがって、カウンタ63よ
り出力される信号S3制御は0〜5の値を取る。また、
RS−FF62およびカウンタ63はカウンタ(Fc)
2のカウント値7でリセットされて0になる。
【0029】セレクタ切替回路7は、図7に示すよう
に、アンド回路71aおよびbとオア回路72で構成さ
れる。セレクタS3へのセレクタ信号はセレクト端子番
号に対応した数値信号でできており、この数値信号の数
値をセレクトS3内の図示しないデコーダがデコードし
て対応する端子をセレクトする。カウンタ(Fc)2の
カウント値が0のときは、正規の制御信号がセレクタS
3に加えられ、カウンタ(Fc)2のカウント値が0以
外のときは、前記セレクト信号発生回路6よりの出力で
あるS3制御信号がセレクタS3に加えられる。
【0030】つぎに、実施例の動作を、従来例で説明し
たベクトルレジスタの総和を求める処理と同様な処理に
ついて図8および9を参照してその動作を説明する。図
8において、時間T0 〜T8 は従来例の図13で説明し
たと同様に各演算器でそれぞれのベクトルレジスタのデ
ータ加算が実行される。また、時間T9 〜T 15は図13
で説明したタイミングの2倍のタイミングで、各演算器
で加算され、レジスタR6に記録されているデータが順
次後段より前段の演算器に転送され、演算器0で総和が
求められる。また、時間T16〜T19は従来例の図13で
説明した時間T23〜T26と同様の処理が行なわれる。
【0031】時間T9 〜T15の倍クロックでのデータ転
送の開始はカウンタ(Fc)2のカウント開始によって
始められる。カウンタ(Fc)2はカウント値7で繰返
えされ、そのカウント開始はCPU15よりの命令によ
ってカウントを開始する。CPUは各演算器で、それぞ
れベクトルレジスタ13のデータの加算が終了(T8
すると、各演算器の加算結果の総和を求める命令を指令
する。この命令によって、カウント(Fc)2はカウン
トを開始する(T9 )。
【0032】図9において、正規クロックは演算器が通
常動作しているクロックタイミングであり、倍クロック
は正規クロック周波数の2倍の周波数のクロックタイミ
ング、またSIGは正規クロックに対するデュティ50
%のパルスで、実線の期間出力を「1」にする。
【0033】まず、演算器0のタイミング制御信号発生
回路3の動作について説明する。演算器0に対しては図
3のアンド回路32a〜dに入力される信号「+演算器
0」は「1」が、アンド回路32eには「0」が入力さ
れるため、アンド回路32aの出力(R13−0制御)
には、カウンタ(Fc)のカウント値が1,3および5
と信号SIGとのアンドがとられた期間パルスが出力さ
れる。また、以外同様に、アンド回路32bおよびcと
オア回路31eに、それぞれ図9に示したR13−1〜
−3制御で示されるパルスが出力される。
【0034】また、演算器0以外の演算器は、前述した
ように、「+演算器0」に「0」,「−演算器0」に
「1」が入力されるため、アンド回路32a〜cに対応
する出力(R13−0〜−2)にはパルスが送出され
ず、オア回路31eのみにカウンタ(Fc)のカウント
値2〜6の期間「1」のR13−3制御で示すパルスを
出力する。
【0035】また、レジスタR7bへの制御信号R7b
制御は全ての演算器でカウンタ(Fc)のカウント値が
1〜7まで「1」が出力される。このようにして発生さ
れたR13−0〜−3制御信号はタイミング切替回路A
4に入力され、前述したようにレジスタR13へのデー
タライトタイミングを2倍にして動作させ、また、R7
b制御信号はタイミング切替回路B7に入力され、前述
したようにレジスタR7bへのデータライトタイミング
を2倍にして動作させる。
【0036】また、セレクタ信号発生回路6では、カウ
ンタ(Fc)のカウント値が演算器の番号nに対応する
値と一致したときSR−FF62がセットされ、図6で
示すカウンタ62が倍クロックでカウントを開始する。
したがって、例えば、演算器3のセレクタ信号発生回路
6はカウンタ(Fc)2のカウント値が1よりカウント
を倍クロックで開始し、カウント値が5で停止する。ま
た、カウンタ(Fc)のカウント値が7のときリセット
されて0となる。カウンタ63より出力されるS3制御
信号はセレクタ切替回路7に入力され、セレクタS3を
高速で対応する番号の端子をセレクトし、レジスタR7
bへデータを出力する。
【0037】以上説明した動作が行なわれることによ
り、従来例では図13に示すように時間T9 〜T22まで
要した各演算より演算器0へのデータ転送が、図8で示
すように時間T9 〜T14で完了し、処理時間を非常に短
かくすることができる。なお、以上説明した実施例にお
いては演算器の数を4個としたが、個数を4個と限定す
るものではなく、本発明は複数個の演算器に適用され
る。
【0038】また、以上、本発明の一実施例について説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
く、その発明の主旨に従った各種変形が可能である。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
の効果が得られる。CPUからの特定命令によって、後
段の演算器より前段の演算器へのデータ転送に関与する
レジスタおよびセレクタが高速で動作するため、データ
転送時間を非常に短かくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】本発明の一実施例の構成図である。
【図3】同実施例のタイミング制御信号発生回路の具体
例である。
【図4】同実施例のタイミング切替回路Aの具体例であ
る。
【図5】同実施例のタイミング切替回路Bの具体例であ
る。
【図6】同実施例のセレクト信号発生回路の具体例であ
る。
【図7】同実施例のセレクタ切替回路の具体例である。
【図8】同実施例の動作タイミングチャートである。
【図9】同実施例のタイミングチャートである。
【図10】本発明および従来例が適用されるベクトル演
算処理装置の構成図である。
【図11】ベクトルレジスタの具体例である。
【図12】従来例の演算器の構成図である。
【図13】従来の動作タイミングチャートである。
【図14】従来例の演算器構成案である。
【符号の説明】
100 タイミング切替手段A 101 タイミング切替手段B 103 セレクタ切替手段 1 算術論理ユニット(ALU) 2 カウンタ(Fc) 3 タイミング制御信号発生回路 4 タイミング切替回路A 5 タイミング切替回路B 6 セレクト信号発生回路 7 セレクタ切替回路 11 演算器 12 専用バス 13 ベクトルレジスタ 14 システムバス 15 プロセッサ(CPU) 31,42,52,72 オア回路 32,41,51,61,71 アンド回路 62 RSフリップフロップ(RS−FF) 63 カウンタ 64 5デコーダ R13,R14,R24,R5,R6,R7,FR,T
R レジスタ S1,S2,S3 セレクタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、ベクトルレジスタからの第
    1のオペランドを入力するレジスタR13を設け、前記
    レジスタR13をm分割したレジスタのそれぞれに後段
    の演算器からのkバイトデータの入力を可能とし、第2
    のオペランドと前記レジスタR13とのデータに対する
    演算結果を受取るレジスタR6と、前記レジスタR6の
    m分割されたデータと前記レジスタR13のkバイトデ
    ータのいずれかを選択するセレクタS3と、前記レジス
    タR6よりのk(m−1)バイトデータを入力するレジ
    スタR7aと前記セレクタS3よりkバイトデータを入
    力するレジスタR7bに分割して構成されるレジスタR
    7とを備えた演算器を複数個有するベクトル演算処理装
    置において、 特定命令によって、 前記レジスタR13へのタイミングを切替えるタイミン
    グ切替手段A100と、 前記レジスタR7bへのタイミングを切替えるタイミン
    グ切替手段B101と、 前記セレクタS3へのセレクト信号を切替えるセレクタ
    切替手段102と、を備えたことを特徴とするベクトル
    演算処理装置の演算制御方式。
  2. 【請求項2】 前記特定命令が、各演算器のデータを最
    前段の演算器へ転送させる命令であることを特徴とする
    請求項1記載のベクトル演算処理装置の演算制御方式。
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