JPH0614318B2 - Processor - Google Patents
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- JPH0614318B2 JPH0614318B2 JP61164091A JP16409186A JPH0614318B2 JP H0614318 B2 JPH0614318 B2 JP H0614318B2 JP 61164091 A JP61164091 A JP 61164091A JP 16409186 A JP16409186 A JP 16409186A JP H0614318 B2 JPH0614318 B2 JP H0614318B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高速算術演算回路に係り、特にセル配列構造
を持ち、除算器の高速化およびLSI化に好適な演算処
理装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed arithmetic operation circuit, and more particularly to an operation processing device having a cell array structure, which is suitable for increasing the speed of a divider and for forming an LSI.
従来の技術 従来、高速除算器については、電子通信学会論文誌,Vo
l.J67-D,No.4(1984年)第450頁から第457頁に
おいて論じられているように、各桁を{−1,0,1}
の要素で表す冗長2進表現を利用した減算シフト型除算
法に基く除算器をECL(Emitter−Coupled−Logic)
の4入力NOR/OR素子を用いた組合せ回路として実
現している。この除算回路は、計算時間や規則正しい配
列構造の点で他の除算器より優れているが、素子数や面
積の削減、他回路系(例えば、CMOS)での実現等の
実用化の点については配慮されていなかった。Conventional Technology For the conventional high-speed divider, refer to IEICE Transactions, Vo
l.J67-D, No. 4 (1984), pages 450 to 457, where each digit is {-1, 0, 1}.
ECL (Emitter-Coupled-Logic) is a divider based on the subtraction shift type division method using the redundant binary representation represented by the element
It is realized as a combinational circuit using the 4-input NOR / OR element. Although this division circuit is superior to other dividers in terms of calculation time and regular array structure, it is practical in terms of reduction in the number of elements and area, realization in other circuit systems (for example, CMOS), etc. It was not considered.
また、従来実用化されている除算器は、減算器(加算
器)とシフタからなる順序回路として実現され、広く用
いられている。しかし、これらは演算数の桁数が大きく
なると、膨大な計算時間を要することがよく知られてい
る。一方、高速乗算器をもつ大型計算機などでは、乗算
の繰返しにより除算を行う乗算型除算法がよく用いられ
ている。しかし、この乗算型除算法を組合せ回路として
実現するには膨大なハードウェアが必要となり、実用化
は難しい。Further, a divider that has been put into practical use is realized as a sequential circuit including a subtracter (adder) and a shifter, and is widely used. However, it is well known that these require a huge amount of calculation time when the number of digits of the number of operations increases. On the other hand, in a large-scale computer having a high-speed multiplier, a multiplication-type division method of performing division by repeating multiplication is often used. However, a huge amount of hardware is required to realize this multiplication type division method as a combinational circuit, and it is difficult to put it into practical use.
発明が解決しようとする問題点 上記従来技術では、高速除算器に関し、NORとORが
同時にとれるECL論理素子の特長を活かして減算シフ
ト型除算器を組合せ回路として実現する方法が提案され
ているが、素子数の削減、MOS回路等による実現等の
実用化の点についてはあまり配慮されておらず、 (1)演算数の桁数が大きくなると素子数が膨大となり、
1つのVLSIチップで実現することが難しい、 (2)NORとORを同時にとることができないMOS回
路等で実現する場合、ORをNORとインバータの2段
の素子で構成する必要があり、その分除算回路の段数が
多くなるため、高速性が低下する、 等の問題点があった。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention In the above-mentioned conventional technique, a method of realizing a subtraction shift type divider as a combinational circuit is proposed by taking advantage of the features of an ECL logic element capable of simultaneously taking NOR and OR. However, much attention has not been paid to practical use such as reduction of the number of elements and realization with a MOS circuit, etc. (1) The number of elements becomes enormous when the number of digits in the number of operations increases,
It is difficult to realize with one VLSI chip. (2) When realizing with a MOS circuit that cannot take NOR and OR at the same time, it is necessary to configure OR with two elements of NOR and inverter. Since the number of stages of the division circuit is large, there is a problem that the high speed is deteriorated.
本発明の目的は、このような従来の問題点を改善し、除
算器を配列構造で、かつ素子数の少ない組合せ回路とし
て実現し、桁上げ値の伝播を防止すると共に回路構成を
比較的簡単化した、LSIに実装が容易な高速除算処理
装置を提供することにある。An object of the present invention is to improve such conventional problems, to realize a divider as a combinational circuit having an array structure and a small number of elements, prevent propagation of a carry value, and relatively simple circuit configuration. It is an object of the present invention to provide a high-speed division processing device which is easy to be mounted on an LSI.
問題点を解決するための手段 上記目的は、除算における商の1桁を決定する商決定手
段と、前記商決定手段によって求められた商に対する剰
余を求め、符号付ディジット表現の部分剰余として出力
する部分剰余決定手段とを複数ステージ備えた演算処理
装置において、前記部分剰余決定手段が、符号付ディジ
ット表現の部分剰余の各桁毎に、(a)2個の入力演算
数の一方として符号付ディジット数の各桁の符号部を表
す1ビット信号Aとこの桁の大きさを表す1ビット信号
Bを入力して、それらの演算数の加算(減算)における
中間桁上げ(中間桁借り)を表す1ビット信号Cを出力
する中間桁上げ(中間桁借り)決定手段と、(b)前記
2個の入力演算数の一方として前記符号付ディジット数
の各桁の大きさを表す1ビット信号Bを入力して、それ
らの演算数の加算(減算)における中間和(中間差)を
表す1ビット信号Sを出力する中間和(中間差)決定手
段と、(c)前記中間和(中間差)決定手段で求めた中
間和(中間差)を表す1ビット信号Sと一桁下位桁に設
けられた前記中間桁上げ(中間桁借り)決定手段で求め
た下位桁からの中間桁上げ(中間桁借り)を表す1ビッ
ト信号Cとから加算(減算)の結果を決定して出力する
最終和(最終差)決定手段と、(d)当該ステージの商
決定手段からの1ビット制御信号Fの値により、入力演
算数の符号を反転する第1の手段と、(e)前記当該ス
テージの商決定手段からの別の1ビット制御信号Dの値
により前記除数を定数に入れ替える第2の手段とを有す
ることによって達成される。Means for Solving Problems The above-mentioned object is to obtain a quotient determining means for determining one digit of a quotient in division and a remainder for the quotient obtained by the quotient determining means, and output it as a partial remainder of a signed digit representation. In an arithmetic processing device having a plurality of stages of partial remainder determining means, the partial remainder determining means includes (a) a signed digit as one of two input operation numbers for each digit of the partial remainder of the signed digit representation. A 1-bit signal A representing the sign of each digit of the number and a 1-bit signal B representing the magnitude of this digit are input to represent an intermediate carry (intermediate carry) in the addition (subtraction) of the calculated numbers. An intermediate carry (borrow) determination means for outputting a 1-bit signal C, and (b) a 1-bit signal B representing the size of each digit of the signed digit number as one of the two input operation numbers. input And (c) the intermediate sum (intermediate difference) determining means, which outputs a 1-bit signal S representing the intermediate sum (intermediate difference) in the addition (subtraction) of the calculated numbers. 1-bit signal S representing the intermediate sum (intermediate difference) obtained in step 1 and intermediate carry (intermediate carry) from the lower carry obtained by the intermediate carry (intermediate carry) determining means provided in the lower digit of one digit. By the final sum (final difference) determining means for determining and outputting the result of addition (subtraction) from the 1-bit signal C representing the above, and (d) the value of the 1-bit control signal F from the quotient determining means of the stage, It has first means for inverting the sign of the input operation number, and (e) second means for replacing the divisor with a constant according to the value of another 1-bit control signal D from the quotient determining means of the stage. Achieved by
さらに、第1の手段が、当該ステージの商決定手段から
の1ビット制御信号Fと入力演算数として部分剰余を入
力して、その制御信号の値により前記部分剰余の符号を
反転し、中間桁上げ(中間桁借り)決定手段の入力演算
数の一つを生成し、第2の手段が、除数と前記当該ステ
ージの商決定手段からの別の1ビット制御信号Dを入力
して、その制御信号の値によりその除数を0に入れ替
え、中間桁上げ(中間桁借り)決定手段および中間和
(中間差)決定手段の入力演算数の一つを生成すること
が望ましい。Further, the first means inputs the 1-bit control signal F from the quotient determining means of the stage and the partial remainder as an input operation number, inverts the sign of the partial remainder according to the value of the control signal, and outputs the intermediate digit. One of the input operation numbers of the raising (intermediate digit borrowing) determining means is generated, and the second means inputs the divisor and another 1-bit control signal D from the quotient determining means of the stage to control the same. It is desirable to replace the divisor with 0 according to the value of the signal and generate one of the input operation numbers of the intermediate carry (intermediate borrow) determining means and the intermediate sum (intermediate difference) determining means.
作用 減算シフト型除算法は一般に次の漸化式で表わされる。Operation The subtraction shift type division method is generally expressed by the following recurrence formula.
R(j+1)=r×R(j)−qj×D ここで、jは漸化式の指数、rは基数、Dは除数、qj
は商の小数点以下j桁目、R(j)はqjを決定する前の部
分被除数、R(j+1)はqjを決定した後の部分剰余であ
る。したがって、漸化式の各指数j毎に、商qjを決定
する商決定用セルとqjの値に従ってr×R(j)からDを
減じたり、減じなかったりする部分剰余決定回路を設
け、組合せ回路として実現できる。さらに、内部演算に
おいて、各桁を0,正整数またはその正整数に対応する
負整数のいずれかの要素で表す符号付ディジット(拡張
SD(Signed Digit))表現を用いて内部演算数を表
す。つまり、各桁を{−1,0,1},{−2,−1,
0,1,2}あるいは{−N,……,−1,0,1,…
…,N}等のいずれかの要素で表し、1つの数をいくと
おりかに表せるように冗長性をもたせる。それによっ
て、減(加)算において桁借り(桁上げ)の伝搬を防止
することができ、組合せ回路による並列減(加)算が演
算数の桁数に関係なく一定時間で行える。例えば、各桁
を{−1,0,1}の要素で表す拡張SD表現では、加
(減)算において桁上げ(桁借り)が高々1桁しか伝搬
しないようにすることができる。このことに関しては、
電子通信学会論文誌,Vol.J67−D,No.(1984年)第
450頁から第457頁などに説明がある。R (j + 1) = where r × R (j) -q j × D, j is the index of the recurrence formula, r is the radix, D is the divisor, q j
Is the jth digit after the decimal point of the quotient, R (j) is the partial dividend before determining q j , and R (j + 1) is the partial remainder after determining q j . Therefore, it provided for each index j recurrence formula, or subtracting D from r × R (j) according to the value of the quotient q quotient determined cell for determining j and q j, the partial remainder decision circuit or not reduce Can be realized as a combinational circuit. Further, in the internal operation, the internal operation number is expressed by using a signed digit (extended SD (Signed Digit)) expression in which each digit is represented by 0, a positive integer, or a negative integer corresponding to the positive integer. That is, each digit is {-1, 0, 1}, {-2, -1,
0,1,2} or {-N, ...,-1,0,1, ...
, N} etc., and redundancy is provided so that one number can be expressed in any number. Thereby, propagation of carry (carry) can be prevented in subtraction (addition), and parallel subtraction (addition) by the combination circuit can be performed in a constant time regardless of the number of digits of the operation number. For example, in the extended SD expression in which each digit is represented by an element of {-1, 0, 1}, carry (carry) of addition (subtraction) can be made to propagate at most one digit. In this regard,
The explanation is given on pages 450 to 457 of the Institute of Electronics and Communication Engineers, Vol.J67-D, No. (1984).
上記のような内部演算に拡張SD表現を用いることによ
って高速な除算器の実現が可能である。そのとき、例え
ば、基数2の拡張SD表現を用いて、整数部1ビット,
少数部nビットの符号なし2進数Xを、 X=[x0,x1……xn]SD2 で表現すると、 という値を表わす。ただし、各桁xiは{−1,0,
1}の要素である。この場合、上記漸化式において、除
数Dおよび各部分剰余R(j)を基数2の拡張SD表現で
表わすと、qjの値に応じて、qj=−1のときはR(j)
を左へ1桁シフトした後、Dを加算し、qj=0のとき
はR(j)を左へ1桁だけシフトし、qj=1のときはR
(j)を左へ1桁シフトした後、Dを減算する必要があ
る。It is possible to realize a high-speed divider by using the extended SD expression for the above internal calculation. At that time, for example, by using the extended SD representation of radix 2, the integer part 1 bit,
Expressing an unsigned binary number X with n bits in the decimal part as X = [x 0 , x 1 ... X n ] SD2 , Represents the value. However, each digit x i is {-1, 0,
1} is an element. In this case, in the above recurrence formula, when representing the divisor D and the partial remainder R (j) in the extended SD representation of radix-2, depending on the value of q j, when the q j = -1 R (j)
Is shifted to the left by one digit, D is added, R (j) is shifted to the left by 1 digit when q j = 0, and R (j) is shifted by R when q j = 1.
After shifting (j) to the left by one digit, it is necessary to subtract D.
本発明では、特に、商の小数点以下j桁目qjの値に応
じて、拡張SD表現の内部演算数の正負の反転をする手
段(つまり、第1の手段)および内部演算数に0を割り
当てる手段(つまり、第2の手段)により、qjを決定
した後の部分剰余R(j+1)は、 R(j+1)=P(j)(P(j)(r×R(j))+D(j)) のように拡張SD表現の加算のみで決定することができ
る。ここで、P(j)は正負の反転を行う関数であり、D
(j),P(j)には幾種かのとり方がある。以下にその例を
示す。In the present invention, in particular, 0 is set in the means (that is, the first means) and the internal operation number for inverting the internal operation number of the extended SD expression depending on the value of the jth digit q j below the decimal point of the quotient. The partial remainder R (j + 1) after q j is determined by the allocating means (that is, the second means) is R (j + 1) = P (j) (P (j) (r × R ( j) ) + D (j) ), it can be determined only by addition of the extended SD representation. Here, P (j) is a function that performs positive / negative inversion, and D (j)
(j) and P (j) have several methods. An example is shown below.
(I) (II) ただし、,は、それぞれ拡張SD表現数D,Xの正
負の反転を行った数である。この拡張SD表現における
正負の反転は各桁でその桁が1ならば−1に、−1なら
ば1にし、0はそのままにする。しかし、のようにD
が各桁が非負の拡張SD表現の場合には2の補数表示によ
って正負の反転を行うことが可能である。(I) (II) However, is the number obtained by inverting the positive and negative numbers of the expanded SD representation numbers D and X, respectively. The positive / negative inversion in this extended SD expression is set to -1 if the digit is 1, and 1 if it is -1, and 0 is left unchanged. But like D
When is a non-negative extended SD expression, it is possible to perform positive / negative inversion by the two's complement display.
また、前記部分剰余R(j+1)を求める式は、 A(j)=P(j-1)(R(j)) によってA(j)を導入すると、 A(j+1)=T(j)(2×A(j))+D(j) のように変形できる。ただし、T(j)は拡張SD表現数
Xに対して T(j)P(X)=(j)(P(j-1)(X)) で定義される関数である。Further, the formula for obtaining the partial remainder R (j + 1) is: A (j) = P (j-1) (R (j) ) When A (j) is introduced, A (j + 1) = T (j) (2 × A (j) ) + D (j) can be transformed. However, T (j) is a function defined by T (j) P (X) = (j) (P (j-1) (X)) with respect to the extended SD expression number X.
このA(j+1)を決定する式において、上記(II)の場合に
はD(j)は各桁が常に非負であり、また(I)の場合にも
を2の補数表示することにより、先頭桁を除いた大部分
の桁を非負にすることが可能であるので、上記A(j+1)
の決定には被加算数が拡張SD表現数(つまり冗長2進表
現数)で、加算数が各桁が非負の拡張SD表現数(つま
り2進表現数)である加算器(セル)を用いることがで
きる。In the formula for determining A (j + 1) , in the case of (II) above, each digit of D (j) is always non-negative, and also in the case of (I) , Most digits except the leading digit can be made non-negative, so the above A (j + 1)
An adder (cell) in which the augend is an expanded SD expression number (that is, a redundant binary expression number) and the addition number is a non-negative expanded SD expression number (that is, a binary expression number) is used to determine be able to.
このとき、桁上げが1桁しか伝播しない加算規則では、
表1に示す規則に従って中間和を決定し、表2に示す規
則に従って中間桁上げを決定する。At this time, in the addition rule that the carry propagates only one digit,
The intermediate sum is determined according to the rules shown in Table 1, and the intermediate carry is determined according to the rules shown in Table 2.
本発明では、前記冗長2進数 をその符号部を表す1ビット2値信号とその大きさ(つ
まり絶対値)を表す1ビット2値信号で表すことによ
り、各桁毎の中間和決定部を冗長2進数 の大きさを表す1ビット2値信号Bと2進数▲dj i▼を
表す1ビット2値信号Cを入力とする排他的論理和B・
+によって構成することが可能となる。また、各桁
の中間桁上げ決定部を冗長2進数 の符号を表す1ビット2値信号Aと2進数▲dj i▼を表
す1ビット2値信号Cと の大きさを表す1ビット2値信号Bとを入力してBの値
によってAあるいはCのいずれかを出力する切り換え論
理回路A・B+C・によって構成することが可能とな
る。さらに、下位桁からの中間桁上げをKとすると、求
める冗長2進数 の大きさを表す1ビット信号は排他的論理和回路によっ
て K・(B・C+・)+・(・C+B・) と決定でき、 の符号を表す1ビット信号はNAND回路によって +(・C+B・) と決定できる。したがって前記加算器(セル)個々の素
子数を少なくでき、かつ不要な信号線を省けるため、こ
れらの加算器(セル)の規則正しい配列構造で除算回路
を構成することによって、高速な除算処理装置のLSI
化が容易になる。 In the present invention, the redundant binary number Is represented by a 1-bit binary signal representing the sign part thereof and a 1-bit binary signal representing the magnitude (that is, absolute value) of the sign part, so that the intermediate sum determining unit for each digit is redundant An exclusive OR B, which receives a 1-bit binary signal B representing the magnitude of B and a 1-bit binary signal C representing a binary number ▲ d j i ▼
It is possible to configure by +. In addition, the intermediate carry determiner for each digit is set to a redundant binary number. A 1-bit binary signal A representing the sign of and a 1-bit binary signal C representing a binary number ▲ d j i ▼ It is possible to form a switching logic circuit A.B + C., Which receives a 1-bit binary signal B representing the magnitude of B and outputs A or C depending on the value of B. Furthermore, if the intermediate carry from the lower digit is K, the required redundant binary number The 1-bit signal representing the magnitude of can be determined as K · (B · C + ·) + · (· C + B ·) by the exclusive OR circuit, The 1-bit signal representing the sign of can be determined as + (· C + B ·) by the NAND circuit. Therefore, the number of elements of each of the adders (cells) can be reduced, and unnecessary signal lines can be omitted. Therefore, by configuring a division circuit with a regular array structure of these adders (cells), a high-speed division processing device can be realized. LSI
It becomes easy to convert.
実施例 以下、本発明の一実施例を図面により説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第2図は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。特に、本実施例では、n桁の符号なしr進小数の
除算器について説明する。なお、第2図は、n=8,r
=2の場合のブロック図である。図中、被除数20は、
小数点以下第1桁,第2桁,……第n桁の値x1,X2,
……,xnにそれぞれ対応する信号の形で初期部分剰余
決定回路100に入力される。除数40も、同様に小数点
以下第1桁,第2桁,……,第n桁の値y1,y2,…
…,ynを表わす信号の形で初期部分剰余決定回路10
0および部分剰余決定回路101,102,103,1
04,105,……に入力される。商60は、整数第1
桁Z0,小数点以下第1桁Z1,小数点以下第2桁Z2,
……,小数点以下第n桁Znのr進数としてr進への変
換回路10より出力される。初期部分剰余決定回路10
0は、被除数[0.x1,x2……xn]r20および除
数[0.y1y2……yn]r40を入力として、商の整
数第1桁を決定した後の部分剰余あるいは部分剰余の符
号の反転したものを出力する回路である。特に、被除数
および除数を正規化していると、x1=y1=1となり、
q0=1と簡単に求まる。ただし、q0はr進数への変換
回路10の入力となる基数rのSD表現数における商
[q0.q1q2……qn]SDRの整数第1桁である。以
下、被除数および除数の正規化されたものに対して説明
する。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. Particularly, in this embodiment, an n-digit unsigned r-adic fractional divider will be described. Note that in FIG. 2, n = 8, r
It is a block diagram in case of = 2. In the figure, the dividend 20 is
1st digit, 2nd digit, ... nth digit value x 1 , X 2 ,
.., x n are input to the initial partial remainder determination circuit 100 in the form of signals. Similarly, the divisor 40 is also the first digit, second digit, ..., Nth digit value y 1 , y 2 , ...
, Y n in the form of a signal representing the initial partial remainder determination circuit 10
0 and partial remainder decision circuits 101, 102, 103, 1
It is input to 04, 105, .... Quotient 60 is the first integer
Digit Z 0 , first digit after decimal point Z 1 , second digit after decimal point Z 2 ,
.., which is output from the conversion circuit 10 to the r-ary as the r-ary of the nth digit Z n below the decimal point. Initial partial remainder determination circuit 10
0 is the dividend [0. x 1 , x 2 ... X n ] r20 and divisor [0. as input y 1 y 2 ...... y n] r40, a circuit for outputting the inverse of the sign of the partial remainder or partial remainder after determining the first digit integer quotient. In particular, when the dividend and divisor are normalized, x 1 = y 1 = 1
It can be easily obtained as q 0 = 1. However, q 0 is a quotient [q 0 . It is q 1 q 2 ...... q n] integer first digit SDR. The normalized divisor and divisor will be described below.
また、部分剰余決定回路101,102,103,10
4,105……は、それぞれ図中の上段の部分剰余決定
回路(あるいは初期部分剰余決定回路100)の出力お
よび除数40およびそれぞれ同じ段に対応する商決定用
セル201,202,203,204,205……の出
力である制御信号251,252,253,254,2
55……を入力として、次段(つまり下段)の部分剰余
決定回路への入力となる部分剰余あるいは部分剰余の符
号の反転したものを出力する回路である。Further, the partial remainder decision circuits 101, 102, 103, 10
4, 105 ... are output of the partial remainder determination circuit (or the initial partial remainder determination circuit 100) in the upper stage of the figure and the divisor 40, and quotient determination cells 201, 202, 203, 204, respectively corresponding to the same stage. Control signals 251, 252, 253, 254, 2 output from 205.
55 ... As an input, it is a circuit that outputs a partial remainder or an inversion of the sign of the partial remainder, which is an input to the partial remainder determination circuit of the next stage (that is, the lower stage).
商決定用セル201,202,203,204,205
……は、それぞれ上段(例えば、j−1段)の部分剰余
決定回路の出力である部分剰余あるいは部分剰余の符号
の反転したものの上位3桁および上段(つまり、小数点
以下第j−1段)の商決定用セルで既に決定された拡張
SD表現で表わされた商のj−1桁目の値を入力とし、
商の小数点以下第j桁目の値および、それぞれ同段(つ
まり、j段)の部分剰余決定回路に対する制御信号25
1,252,253,254,255,……を出力する
回路である。Quotient decision cells 201, 202, 203, 204, 205
... are the upper 3 digits and the upper stage (that is, the j-1th stage after the decimal point) of the partial remainder or the inversion of the sign of the partial remainder which is the output of the partial remainder determination circuit in the upper stage (for example, j-1 stage). The input is the value of the j-1th digit of the quotient expressed in the extended SD expression already determined by the quotient determination cell of
The value of the j-th digit below the decimal point of the quotient and the control signal 25 for the partial remainder determination circuits of the same stage (that is, j stages), respectively.
It is a circuit for outputting 1, 252, 253, 254, 255, ....
r進への変換回路10は、商決定用セル201,20
2,203,204,205,……において、それぞれ
決定された拡張SD表現で表わされた商の各桁を入力と
し、各桁が非負の通常のr進数の商[Z0.Z1Z2……
Zn]r60を出力する回路である。The r-adic conversion circuit 10 includes quotient decision cells 201 and 20.
2, 203, 204, 205, ..., Each digit of the quotient expressed in the extended SD expression determined respectively is input, and each digit is a non-negative ordinary r-ary quotient [Z 0 . Z 1 Z 2 ……
Z n ] r60 is output.
次に、これらのブロックを用いた除算法について、符号
反転を被加算数の拡張SD表現に適用した場合を例に説
明する。Next, a division method using these blocks will be described by taking as an example the case where sign inversion is applied to the extended SD representation of the augend.
まず、初期部分剰余決定回路100において、 A(1)=[0.1 2……n]SD2+[0.y1y2……
yn]SD2 の計算を行い、部分剰余A(1)を決定する。ただし、i
=1,……,nに対して、iはxiの符号を反転した数
である。さらに、i=1,……,nに対して、yiは常
に非負であるので、初期部分剰余回路100は冗長2進
数と2進数の加算回路により実現できる。またx1,…
…,xn、y1,……,ynは非負であるから、初期部分
剰余決定回路100は2進数同士の減算回路で容易に実
現できる。First, in the initial partial remainder determination circuit 100, A (1) = [0. 1 2 ...... n ] SD2 + [0. y 1 y 2 ……
y n ] SD2 is calculated to determine the partial remainder A (1) . However, i
= 1, ..., N, i is a number obtained by inverting the sign of x i . Further, since y i is always non-negative for i = 1, ..., N, the initial partial remainder circuit 100 can be realized by a redundant binary number and binary number addition circuit. Also x 1 , ...
, X n , y 1 , ..., Y n are non-negative, the initial partial remainder determination circuit 100 can be easily realized by a subtraction circuit between binary numbers.
次に、部分剰余A(j)=[▲aj 0▼.▲aj 1▼▲aj 2▼
……▲aj n▼]SD2および商の小数点以下第j−1桁q
j-1が既に決定されている場合の小数点以下第j桁qjお
よび部分剰余A(j+1)の決定について説明する。Next, the partial remainder A (j) = [▲ a j 0 ▼. ▲ a j 1 ▼ ▲ a j 2 ▼
... ▲ a j n ▼] SD2 and the j-1th digit q after the decimal point of the quotient
The determination of the j-th digit q j below the decimal point and the partial remainder A (j + 1) when j-1 has already been determined will be described.
商の小数点以下第j桁qjは、j段目の商決定用セル2
01,202,203,204,205……において、
部分剰余A(j)の上位3桁[▲aj 0▼.▲aj 1▼▲aj 2
▼]SD2の値および商の小数点以下第j−1桁qj-1によ
って決定される。つまり、A(j)の上位3桁の値が正な
らqj=sign(−qj-1)、0ならqj=0、負ならqj=
−sign(−qj-1)と決定する。ただしsign(−qj-1)
は、 と定義する。The jth digit after the decimal point q j of the quotient is the quotient determination cell 2 of the jth stage.
01, 202, 203, 204, 205 ...
Upper 3 digits of partial remainder A (j) [▲ a j 0 ▼. ▲ a j 1 ▼ ▲ a j 2
▼] It is determined by the value of SD2 and the j-1th digit q j-1 after the decimal point of the quotient. That, A higher-order three digits of the value is a positive (j) q j = sign ( -q j-1), 0 if q j = 0, negative if q j =
-Sign (-q j-1 ) is determined. However, sign (-q j-1 )
Is It is defined as
また、部分剰余決定回路101,102,103,10
4,105,……のうちj段目の回路において前記 A(j+1)=T(j)(2×A(j))+D(j) の計算を行い、部分剰余A(j+1)を決定する。ただし、
上式の第1項は、 (i)sign(−qj-1)×sign(−qj)=1のとき、 T(j)(2×A(j))=[▲aj 0▼▲aj 1▼▲aj 2▼……
▲aj n▼0]SD2 (ii)sign(−qj-1)×sign(−qj)=−1のとき、 T(j)(2×A(j))=[▲bj 0▼▲bj 1▼▲bj 2▼……
▲bj n▼0]SD2 である。ただし、i=0,……nに対して▲bj i▼=−
▲aj i▼である。また、第2項は、 (i)qj≠0のとき、 D(j)=[0.y1y2……yn]SD2 (ii)qj=0のとき、 D(j)=[0.00……0]SD2 であり、共にD(j)は2進数である。したがって部分剰
余決定回路101,102,103,104,105,
……は、冗長2進数と2進数の加算回路、冗長2進数の
反転回路および加算数を決定する回路によって実現でき
る。この場合、部分剰余決定回路への各制御信号25
1,252,253,254,255,……は、それぞ
れ商の対応する桁qjの大きさ、および−qjと−qj-1
の符号の相違の有無から構成される。Further, the partial remainder decision circuits 101, 102, 103, 10
In the circuit of the jth stage among 4, 105, ..., A (j + 1) = T (j) (2 × A (j) ) + D (j) is calculated, and the partial remainder A (j + 1) ) Is determined. However,
The first term of the above equation is: (i) sign (−q j−1 ) × sign (−q j ) = 1, T (j) (2 × A (j) ) = [▲ a j 0 ▼ ▲ a j 1 ▼ ▲ a j 2 ▼ ……
▲ a j n ▼ 0] SD2 (ii) When sign (-q j-1 ) × sign (-q j ) =-1, T (j) (2 × A (j) ) = [▲ b j 0 ▼ ▲ b j 1 ▼ ▲ b j 2 ▼ ……
▲ b j n ▼ 0] It is SD2 . However, for i = 0, ... N, ▲ b j i ▼ =-
▲ a j i ▼. Also, the second term is: (i) q j ≠ 0, D (j) = [0. When y 1 y 2 ...... y n] SD2 (ii) q j = 0, D (j) = [ a 0.00 ...... 0] SD2, both D (j) is a binary number. Therefore, the partial remainder determination circuits 101, 102, 103, 104, 105,
Can be realized by a redundant binary number and a binary number addition circuit, a redundant binary number inversion circuit, and a circuit that determines the addition number. In this case, each control signal 25 to the partial remainder determination circuit
1, 252, 253, 254, 255, ... Respectively represent the size of the corresponding digit q j of the quotient, and -q j and -q j-1.
It is composed of whether or not there is a difference in sign.
最後に、j=1からnまでの上のように商の各桁qjを
決定し、商Q=[qo.q1q2……qn]SD2が求まる
と、r進への変換回路10によって拡張SD表現された
商Qを通常のr(つまり2)進表現Z=[Z0.Z1Z2
……Zn]r60に変換する。r進への変換回路10
は、冗長2進表現の商Qで1になっている桁だけを1に
した符号なし2進数Q+から、商Qで−1になっている
桁だけを1にした符号なし2進数Q-の通常の減算Q+−
Q-を行い、順次桁上げ加算回路あるいは桁上げ先見加
算回路などによって実現できる。Finally, determine each digit q j of the quotient as above from j = 1 to n, and obtain the quotient Q = [q o . When q 1 q 2 ...... q n] SD2 is determined, converting circuit the quotient Q normal, extended SD represented by 10 r to r advance (i.e. 2) proceeds representation Z = [Z 0. Z 1 Z 2
...... converted to Z n] r60. R-adic conversion circuit 10
, Only digit to become 1 in the quotient Q of the redundant binary representation of unsigned from binary Q + you 1, unsigned binary number was 1 only digit to become -1 quotient Q Q - Normal subtraction of Q + −
Q - was carried out, it can be realized by a ripple carry adder circuit or the carry look-ahead adder circuit.
以上が第2図に示した除算器を構成する個々のブロック
を用いた除算法の説明であるが、場合によっては、第2
図における各商決定用セル202,203,204,2
05,206,……への上位の商決定用セルからの入力
信号線271,272,273,274,……を省略し
てもよい。The above is the description of the division method using the individual blocks constituting the divider shown in FIG.
Each quotient determination cell 202, 203, 204, 2 in the figure
The input signal lines 271, 272, 273, 274, ... To the 05, 206 ,.
次に、部分剰余決定回路101,102,103,10
4,105,……について説明する。Next, the partial remainder determination circuits 101, 102, 103, 10
4, 105, ... Will be described.
第3図は、第2図における部分剰余決定回路101,1
02,103,104,105,……の一構成例を示し
たブロック図である。部分剰余決定回路300は、n+
1個の冗長加算用セル310,311,312,31
3,……,329,330のアレイである。今、仮に部
分剰余決定回路300が第2図におけるj段目の部分剰
余決定回路とすると、被加算数に対応する入力340,
341,342,343,……,359はそれぞれ前段
(つまりj−1段)で決定された部分剰余の各桁▲aj 1
▼,▲aj 2▼,……,▲aj n▼の値を表す。加算数に対
応する入力361,362、363,……,379,3
80は、それぞれ除数の各桁y1,y2,……,ynを表
す。制御信号390は、第2図における制御信号25
1,252,……のいずれかであり、同じ段(つまりj
段)の商決定用セルにおいて商の既に決定された桁qj
あるいはqj-1から決まる信号である。下位の冗長加算
用セルから上位の冗長加算用セルへの入力441,44
2,443,……,450は、それぞれ下位桁からの中
間桁上げを表す。また、各冗長加算セル310,31
1,312,……,330の出力410,411,41
2,……,430は、それぞれ部分剰余の各桁 の値を表す。なおr=2つまり2進表現の場合、除数の
小数点以下第1桁は、y1=1と固定しているから入力
361を省略してもよい。また、場合によっては、最終
桁の桁上げ450を省略することも可能である。FIG. 3 is a partial remainder determination circuit 101, 1 in FIG.
2 is a block diagram showing a configuration example of 02, 103, 104, 105, .... The partial remainder determination circuit 300 is n +
One redundant addition cell 310, 311, 312, 31
3, ..., 329, 330 arrays. Now, assuming that the partial remainder determination circuit 300 is the j-th partial remainder determination circuit in FIG. 2, the input 340, which corresponds to the augend,
341, 342, 343, ..., 359 are the respective digits ▲ a j 1 of the partial remainder determined in the previous stage (that is, j−1 stage).
The values of ▼, ▲ a j 2 ▼, ..., ▲ a j n ▼ are represented. Inputs 361, 362, 363, ..., 379, 3 corresponding to the number of additions
Reference numeral 80 represents each digit y 1 , y 2 , ..., Y n of the divisor. The control signal 390 is the control signal 25 shown in FIG.
, 252, ..., and the same row (that is, j
Column j j for which the quotient has already been determined in the quotient determination cell
Alternatively, it is a signal determined from q j-1 . Inputs 441, 44 from the lower redundant addition cell to the upper redundant addition cell
2, 443, ..., 450 respectively represent intermediate carry from the lower digit. In addition, each redundant addition cell 310, 31
1, 312, ..., 330 outputs 410, 411, 41
2, ..., 430 are each digits of partial remainder Represents the value of. In the case of r = 2, that is, the binary representation, the first digit after the decimal point of the divisor is fixed as y 1 = 1 and thus the input 361 may be omitted. In addition, depending on the case, it is possible to omit the carry 450 of the last digit.
冗長加算用セル310,311,312,313,…
…,329,330は、部分剰余A(j+1)の整数第1
桁,小数点以下第1桁,小数点以下第2桁,……,小数
点以下第n桁をそれぞれ決定するセルである。これらの
冗長加算用セルのうち、素子数削減のため、小数点以下
第2桁から小数点以下第n−1桁の冗長加算用セル31
2,313,……,329を基本セルで構成し、上位2
桁の冗長加算用セル310,311および最下位桁(つ
まり、小数点以下第n桁)の冗長加算用セル330を例
外的なセルとしてもよい。また、上位2桁の冗長加算用
セル310,311を同段(つまり、j段)の商決定用
セルをまとめて1つのセルとすることも可能であり、あ
るいは、j段の最下位桁の冗長加算用セル330とj+
1段の小数点以下第n−1桁の冗長加算用セル329を
1つのセルにまとめて、素子数を削減することも可能で
ある。また、n/2<j≦n−1の範囲の整数jに対し
て、j段目の部分剰余決定回路において、小数点以下第
2×(n−j+1)桁以降の冗長加算用セルを省略して
もよい。第2図は特にこの部分を省略した例を示してい
る。Redundant addition cells 310, 311, 312, 313, ...
..., 329 and 330 are the first integers of the partial remainders A (j + 1)
It is a cell that determines the digit, the first digit after the decimal point, the second digit after the decimal point, ..., And the nth digit after the decimal point. Among these redundant addition cells, in order to reduce the number of elements, the redundant addition cell 31 from the second digit after the decimal point to the (n-1) th digit after the decimal point is used.
2, 313, ..., 329 are composed of basic cells, and the top 2
The redundant addition cells 310 and 311 of the digits and the redundant addition cell 330 of the least significant digit (that is, the nth digit after the decimal point) may be exceptional cells. Further, the redundant addition cells 310 and 311 in the upper two digits can be combined into one cell for the quotient determination cells in the same stage (that is, j stages), or the cells in the lowest digit of the j stage can be combined. Redundant addition cell 330 and j +
It is also possible to reduce the number of elements by combining the redundant addition cells 329 of the (n-1) th digit below the decimal point in one stage into one cell. In addition, for the integer j in the range of n / 2 <j ≦ n−1, the redundant addition cells after the 2 × (n−j + 1) th digit after the decimal point are omitted in the partial remainder determination circuit at the jth stage. May be. FIG. 2 shows an example in which this part is omitted.
次に、冗長加算用セル310,311,312,……,
330における基本セルについて説明する。Next, redundant addition cells 310, 311, 312, ...
The basic cell in 330 will be described.
まず、本発明の実施例における冗長2進表現数の2値信
号化の一例を次に示す。First, an example of binary signalization of the redundant binary representation number in the embodiment of the present invention will be shown below.
冗長2進表現の1桁▲aj i▼あるいはqjを2ビット あるいはqj+qj-でそれぞれ表し、−1を11、0を1
0、1を01と2ビット2値信号で表現する。このと
き、商の小数点以下第j桁qjの大きさおよび符号は、
それぞれqj-およびqj+で表わせる。また、商の小数点
以下第j桁qjとj−1桁qj-1との符号の相違の有無の
信号をtjとする。つまり、符号の相違があれば(sign
(−qj)×sign(−qj-1)=−1のとき)、tj=
0、なければ(sign(−qj)×sign(−qj-1)=1の
とき)、tj=1とする。したがって、tjは、商決定用
セル201,202,……において、 で決定できる。また、qj-,gj+は、それぞれ の式で決定できる。ただし、・は論理積(AND)を、
+は論理和(OR)を、は排他的論理和(排他的O
R)を、 および はそれぞれ およびqj-の論理否定を表す演算子である。Redundant binary representation 1 digit ▲ a j i ▼ or q j is 2 bits Or q j + q j- , respectively, where -1 is 11 and 0 is 1
0 and 1 are represented by 01 and a 2-bit binary signal. At this time, the magnitude and sign of the j-th digit q j below the decimal point of the quotient are
They can be represented by q j- and q j + , respectively. Further, a signal indicating whether or not there is a sign difference between the j-th digit q j and the j-1 th digit q j-1 below the decimal point of the quotient is t j . That is, if there is a sign difference (sign
(-Q j) × sign (-q j-1) = - when 1), t j =
0, (when sign (-q j) × sign ( -q j-1) of = 1) no words, and t j = 1. Therefore, t j is the quotient decision cells 201, 202, ... Can be determined by. Also, q j- and g j + are respectively Can be determined by the formula. However, · is the logical product (AND),
+ Is a logical sum (OR), and is an exclusive logical sum (exclusive O
R) and Are each And q j- are the operators that represent the logical negation.
さらに、加数数D(j)の小数点第i桁▲dj i▼,中間和
▲Sj i▼および中間桁上げ▲Cj i▼は、それぞれ の式で決定できる。また、冗長加算用セルの出力 は、 の式で決定できる。Further, the i-th decimal point ▲ d j i ▼, the intermediate sum ▲ S j i ▼ and the intermediate carry ▲ C j i ▼ of the addend D (j) are respectively Can be determined by the formula. Also, the output of the redundant addition cell Is Can be determined by the formula.
第1図は、上記本発明の2値信号化により第3図の冗長
加算用セル312,313,……,329をCMOS回
路で実現した回路図の一例を示す。FIG. 1 shows an example of a circuit diagram in which the redundant addition cells 312, 313, ..., 329 of FIG. 3 are realized by a CMOS circuit by the binary signal conversion of the present invention.
ゲート611,625は排他的OR、ゲート612はイ
ンバータ、ゲート613は2入力NR、ゲート631
は2入力NAND、ゲート632は排他的NRゲート
である。また、pチャンネル・トランジスタ621とn
チャンネル・トランジスタ622、およびpチャンネル
・トランジスタ623とnチャンネル・トランジスタ6
24は、それぞれトランスファー・ゲートを構成してい
る。The gates 611 and 625 are exclusive OR, the gate 612 is an inverter, the gate 613 is a 2-input NR, and the gate 631.
Is a 2-input NAND and the gate 632 is an exclusive NR gate. Also, p-channel transistor 621 and n
Channel transistor 622, and p-channel transistor 623 and n-channel transistor 6
Each 24 constitutes a transfer gate.
また、 601および 602は第3図における左からi+1番目の冗長加算用
セルへの入力2ビット信号340,341,……,35
9であり、除数の小数点以下第i桁yiの論理否定i6
03はその冗長加算用セルへの入力1ビット信号36
1,362,……,380である。j-604およびt
j605は第3図における2ビットの制御信号390を
構成する。また、信号614は前記の加算数▲dj i▼で
あり、信号615および602が前記の被加算数 に相当する情報を与える。さらに、信号626は中間和
を表す1ビット信号▲j i▼であり、信号627は中間
桁上げの有無を表す1ビット信号▲Cj i▼であり、信号
628は一桁下位の桁からの中間桁上げを表す1ビット
信号 である。出力 633および 634は第3図における部分剰余の小数点以下第i桁を
表す2ビット信号410,411,412,……,43
0である。Also, 601 and Reference numeral 602 designates the input 2-bit signals 340, 341, ..., 35 to the i + 1th redundant addition cell from the left in FIG.
9 and the logical NOT i 6 of the i th digit y i after the decimal point of the divisor
03 is an input 1-bit signal 36 to the redundant addition cell
1,362, ..., 380. j- 604 and t
j 605 constitutes the 2-bit control signal 390 in FIG. Further, the signal 614 is the above-mentioned addition number ▲ d j i ▼, and the signals 615 and 602 are the above-mentioned augends. Give information equivalent to. Further, the signal 626 is a 1-bit signal ▲ j i ▼ that represents an intermediate sum, the signal 627 is a 1-bit signal ▲ C j i ▼ that indicates the presence or absence of an intermediate carry, and the signal 628 is a digit from the digit one digit lower. 1-bit signal representing an intermediate carry Is. output 633 and 634 is a 2-bit signal 410, 411, 412, ..., 43 representing the i-th digit after the decimal point of the partial remainder in FIG.
It is 0.
この場合、商の小数点以下第j桁qjの大きさを表す1
ビット信号qj-によって除数yiを0に入れ替えて出力
する加数決定の手段は、NORゲート613で実現され
る。被加数の符号反転の手段は、排他的Rゲート61
1によって実現される。また、中間和決定回路は排他的
Rゲート625とインバータ612とから構成され、
中間桁上げ決定回路はトランスファー・ゲート621,
622,トランスファー・ゲート623,624および
インバータ612から成る切り換え回路によって構成さ
れる。さらに、中間和を表す1ビット信号▲j i▼と下
位桁からの中間桁上げを表す1ビット信号 を入力して最終和の2ビット信号 と を出力する回路は、NANDゲート631および排他的
NORゲート632によって構成している。In this case, 1 representing the size of the jth digit q j below the decimal point of the quotient
The NOR gate 613 implements an addend determining means for replacing the divisor y i with 0 by the bit signal q j- and outputting it. The means for reversing the sign of the augend is an exclusive R gate 61.
It is realized by 1. Further, the intermediate sum determination circuit is composed of an exclusive R gate 625 and an inverter 612,
The intermediate carry decision circuit is the transfer gate 621.
622, transfer gates 623 and 624, and an inverter 612. Furthermore, a 1-bit signal ▲ j i ▼ representing the intermediate sum and a 1-bit signal representing the intermediate carry from the lower digit. 2 bit signal of final sum by inputting When The circuit for outputting is composed of a NAND gate 631 and an exclusive NOR gate 632.
また、図中の排他的R回路はインバータとの種々の組
合せによって排他的NR回路に置き換えたり、NAN
Dをインバータと組合せてNRに置き換えたり、ある
いは、それらの逆を容易に行い得ることは既知である。Further, the exclusive R circuit in the figure is replaced with an exclusive NR circuit by various combinations with an inverter,
It is known that D can be replaced with NR in combination with an inverter, or vice versa.
なお、本例ではトランスファー・ゲートを用いている
が、通常のゲートを用いて実現することも可能である。Although the transfer gate is used in this example, it can be realized by using a normal gate.
第4図は、第1図においてトランスファー・ゲートを使
用した部分回路700をNORゲートによって構成した
一例である。ゲート701,702,703は共に2入
力NRゲートである。ただし、回路の段数および素子
数が増えるので、複合ゲートを用いた構成も可能であ
る。FIG. 4 is an example in which the partial circuit 700 using the transfer gate in FIG. 1 is configured by a NOR gate. Gates 701, 702 and 703 are both 2-input NR gates. However, since the number of stages and the number of elements of the circuit increase, a configuration using a composite gate is also possible.
また、初期部分剰余決定回路100は、基本的には、部
分剰余決定回路101,102,……と同様に、第3図
の冗長加算用セルにおいてtj=0,j-=0の場合の
セルのアレイとして構成することができる。なお、初期
部分剰余決定回路100は、通常の2進数同士の冗長減
算あるいは、通常の2進数と各桁が非正の冗長2進数の
冗長加算であるため、各桁の中間桁上げを常に0とする
ことができ、各セルを簡単化することが可能である。Further, the initial partial remainder determining circuit 100 is basically similar to the partial remainder determining circuits 101, 102, ... In the case of t j = 0, j- = 0 in the redundant addition cell of FIG. It can be configured as an array of cells. Since the initial partial remainder determination circuit 100 is a redundant subtraction between normal binary numbers or a redundant addition of a normal binary number and a non-positive redundant binary number, the intermediate carry of each digit is always 0. And each cell can be simplified.
第5図は、初期部分剰余決定回路100を構成する2進
数同士(つまり、xiとyi)の冗長減算回路(セル)の
一例である。図中信号711は被除算数の小数点以下第
i桁を表す1ビット信号Xiであり、信号712は除算
数の小数点以下第i桁の論理否定を表す1ビット信号
iであり、信号731と732は初期の部分剰余A(1)の
小数点以下第i桁を表す2ビット信号 である。本例では冗長減算回路(セル)を2入力NAN
D回路721と排他的NR回路722とで構成してい
る。FIG. 5 is an example of a redundant subtraction circuit (cell) of binary numbers (that is, x i and y i ) forming the initial partial remainder determination circuit 100. In the figure, a signal 711 is a 1-bit signal X i representing the i-th digit below the decimal point of the dividend, and a signal 712 is a 1-bit signal representing the logical negation of the i-th digit below the decimal point of the divide number.
i , and signals 731 and 732 are 2-bit signals representing the i-th digit after the decimal point of the initial partial remainder A (1). Is. In this example, the redundant subtraction circuit (cell) has a 2-input NAN.
It is composed of a D circuit 721 and an exclusive NR circuit 722.
次に、第2図の商決定用セル201,202,203,
204,205,……について説明する。Next, the quotient decision cells 201, 202, 203 of FIG.
204, 205, ... Will be described.
第6図は、前記の2値信号化による商決定用セル20
1,202,203,204,205,……の一構成例
を示したCMS回路図である。図中、ゲート811は
インバータ、ゲート813およびゲート823は2入力
のNOR、ゲート814,815および822は3入力
のNR、ゲート812および821は4入力NR、
ゲート831は排他的NRである。FIG. 6 shows a quotient determination cell 20 by the above-mentioned binary signalization.
1 is a CMS circuit diagram showing a configuration example of 1, 202, 203, 204, 205, .... In the figure, a gate 811 is an inverter, a gate 813 and a gate 823 are 2-input NORs, gates 814, 815 and 822 are 3-input NRs, gates 812 and 821 are 4-input NRs,
Gate 831 is an exclusive NR.
また、 801および 802は第3図における2ビット信号410であり、 803および 804は2ビット411であり、 805および 806は2ビット信号412である。入力qj-1+807
は第2図における上位の商決定用セルからの入力信号2
71,272,273,……である。また、出力qj+8
32およびj-833は商の小数点以下第j桁を表す2
ビット信号565であり、出力j-833およびtj83
4はj段にある各冗長加算用セル310,311,31
2,……,450を制御する2ビット信号である。ま
た、商の決定はインバータ811,NRゲート81
3,814および815によって実行され、特に符号反
転回路はNRゲート823,排他的NRゲート83
1によって構成されている。また、制御信号2ビット3
90のうちの1ビット信号tj834の決定はインバータ
811,NRゲート812,813,814,821
および815によって実行される。また、残りの1ビッ
トの制御信号には商の大きさを表す1ビット信号j-8
33をそのまま利用する。Also, 801 and 802 is the 2-bit signal 410 in FIG. 3, 803 and 804 is 2 bits 411, 805 and 806 is a 2-bit signal 412. Input q j-1 + 807
Is the input signal 2 from the higher quotient decision cell in FIG.
71, 272, 273, ... Also, the output q j + 8
32 and j- 833 represent the jth digit after the decimal point of the quotient, 2
Bit signal 565, with outputs j- 833 and t j 83
4 is each redundant addition cell 310, 311 and 31 in the jth stage
2, ..., A 2-bit signal for controlling 450. The quotient is determined by the inverter 811 and the NR gate 81.
3, 814 and 815, and in particular the sign inversion circuit is an NR gate 823, an exclusive NR gate 83.
It is composed of 1. Also, control signal 2 bit 3
The 1-bit signal t j 834 out of 90 is determined by an inverter 811, NR gates 812, 813, 814, 821.
And 815. The remaining 1-bit control signal is a 1-bit signal j- 8 representing the quotient magnitude.
33 is used as it is.
以上に本実施例による除算器を構成するCMOS回路の
一例を説明した。上記例では、2値信号化において、部
分剰余▲aj i▼と商qjとを同じ符号割当てにしたが、
それぞれ異なる2値信号化を行ってもよい。An example of the CMOS circuit that constitutes the divider according to the present embodiment has been described above. In the above example, in the binary signalization, the partial remainder ▲ a j i ▼ and the quotient q j are assigned the same code.
Different binary signal conversion may be performed.
なお、本実施例では冗長2進数と通常の2進数の加算に
ついてのみ説明したが、減算についても同様にして実施
例を作成することが可能である。Although only the addition of the redundant binary number and the normal binary number has been described in the present embodiment, the embodiment can be similarly created for the subtraction.
なお、第1図の冗長加算用セルは、6トランジスタの排
他的OR、排他的NORを使用すると32トランジスタで
あり、クリティカル・パスのゲートは3ゲートとなる。
また、第8図の商決定用セルでは、トランジスタ数が5
0トランジスタであり、クリティカル・パスのゲート数
が2段となる。The redundant addition cell of FIG. 1 has 32 transistors when using exclusive OR of 6 transistors and exclusive NOR, and the gate of the critical path is 3 gates.
In addition, in the quotient determination cell of FIG.
It is a 0 transistor, and the number of gates in the critical path is two stages.
本実施例によれば、除算器をCMOS回路によって、商
1桁当りの演算に要する遅延が5ゲート程度であり、か
つ30トランジスタ程度の素子から構成される基本セル
および50トランジスタ程度の商決定用セルの規則正し
い配列構造の組合せ回路として実現できるため、順次桁
上げ加算器を用いた従来の減算シフト型除算器に比べ、
トランジスタ数でほぼ半分程度、計算時間(ゲートの段
数)において32ビットの除算で約12分の1、64ビ
ットで約24分の1程度になり、さらに、冗長2進加減
算器を用いた従来の減算シフト型除算器に比べ、トラン
ジスタ数でほぼ半分程度になる。According to the present embodiment, the CMOS circuit is used as the divider to determine the quotient of about 50 transistors and the basic cell composed of elements of about 30 transistors, with a delay of about 5 gates per digit of quotient. Since it can be realized as a combinational circuit with a regular array structure of cells, compared with the conventional subtraction shift type divider using a sequential carry adder,
The number of transistors is about half, the calculation time (the number of stages of gates) is about 1/12 when divided by 32 bits, and about 1/24 of 64 bits. Further, the conventional binary binary adder / subtractor is used. The number of transistors is about half that of the subtractive shift type divider.
したがって、除算器の回路素子の削減、LSI化の容易
性、および高速化等に効果がある。Therefore, it is effective in reducing the number of circuit elements of the divider, facilitating the formation of an LSI, and increasing the speed.
発明の効果 本発明によれば、除算の内部演算にあらわれる加減算あ
るいは桁シフトを、各桁に負値を許す符号付きディジッ
ト表現数を少なくとも入力の一方とする冗長加算回路ま
たは冗長減算回路のどちらか一方のみで組合せ回路とし
て実現でき、加減算の各桁の桁上げあるいは桁借りが高
々1桁しか伝搬しないようにすることができるので、 (1)演算処理装置の素子数を削減でき、 (2)加減算が桁数によらず一定時間で高速処理できるた
め、演算処理装置の高速化が図れ、 (3)回路構成を比較的簡単化することができ、 (4)演算処理装置のLSI化が容易かつ経済的に行え
る、 等の効果がある。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, either the addition or subtraction or the digit shift appearing in the internal operation of division is performed by using either the redundant addition circuit or the redundant subtraction circuit in which at least one of the input digits is the number of signed digit expressions that allows a negative value for each digit. Only one of them can be realized as a combinational circuit, and the carry or borrow of each digit of addition and subtraction can be propagated at most one digit, so (1) the number of elements of the arithmetic processing unit can be reduced, and (2) Since addition and subtraction can be processed at high speed in a fixed time regardless of the number of digits, the speed of the arithmetic processing unit can be increased, (3) the circuit configuration can be relatively simplified, and (4) the LSI of the arithmetic processing unit can be easily implemented. And it can be done economically.
第1図は本発明の一実施例を構成する基本回路の概略回
路図、第2図は本発明の一実施例の構成を示すブロック
図、第3図は第2図の部分剰余決定回路の一構成例を示
すブロック図、第4図は第1図のトランスファー・ゲー
トの説明のための図、第5図は第2図の初期部分剰余決
定回路を構成する基本回路の一例を示す概略回路図、第
6図は第2図の商決定用セルの一例を示す概略回路図で
ある。 100……初期部分剰余決定回路、101,102,1
03,104,105……部分剰余決定回路、201,
202,203,204,205……商決定用セル、1
0……r進への変換回路、20……被除数、40……除
数、60……商、310,311,312,313,3
29,330……冗長加算用セル、612,811……
インバータ回路、613,701,702,703,8
12,813,814,815,821,822,82
3……NR回路、611,625……排他的OR回
路、632、722,831……排他的NOR回路、6
31,721……NAND回路、621,623……p
チャンネル・トランジスタ、622,624……nチャ
ンネル・トランジスタ。FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a basic circuit constituting an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a partial remainder determination circuit of FIG. FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration, FIG. 4 is a diagram for explaining the transfer gate of FIG. 1, and FIG. 5 is a schematic circuit showing an example of a basic circuit constituting the initial partial remainder determination circuit of FIG. FIG. 6 and FIG. 6 are schematic circuit diagrams showing an example of the quotient determining cell of FIG. 100 ... Initial partial remainder determination circuit, 101, 102, 1
03, 104, 105 ... Partial remainder determination circuit, 201,
202, 203, 204, 205 ... quotient decision cell, 1
0 ... R-adic conversion circuit, 20 ... dividend, 40 ... divisor, 60 ... quotient, 310, 311, 312, 313, 3
29, 330 ... Redundant addition cells, 612, 811 ...
Inverter circuit, 613, 701, 702, 703, 8
12, 813, 814, 815, 821, 822, 82
3 ... NR circuit, 611, 625 ... Exclusive OR circuit, 632, 722, 831 ... Exclusive NOR circuit, 6
31,721 ... NAND circuit, 621,623 ... p
Channel transistor, 622, 624 ... n-channel transistor.
Claims (13)
段と、前記商決定手段によって求められた商に対する剰
余を求め、符号付ディジット表現の部分剰余として出力
する部分剰余決定手段とを複数ステージ備えた演算処理
装置であって、 前記部分剰余決定手段が、符号付ディジット表現の部分
剰余の各桁毎に、 (a)2個の入力演算数の一方として符号付ディジット
数の各桁の符号部を表す1ビット信号Aとこの桁の大き
さを表す1ビット信号Bを入力して、それらの演算数の
加算(減算)における中間桁上げ(中間桁借り)を表す
1ビット信号Cを出力する中間桁上げ(中間桁借り)決
定手段と、 (b)前記2個の入力演算数の一方として前記符号付デ
ィジット数の各桁の大きさを表す1ビット信号Bを入力
して、それらの演算数の加算(減算)における中間和
(中間差)を表す1ビット信号Sを出力する中間和(中
間差)決定手段と、 (c)前記中間和(中間差)決定手段で求めた中間和
(中間差)を表す1ビット信号Sと一桁下位桁に設けら
れた前記中間桁上げ(中間桁借り)決定手段で求めた下
位桁からの中間桁上げ(中間桁借り)を表す1ビット信
号Cとから加算(減算)の結果を決定して出力する最終
和(最終差)決定手段と、 (d)当該ステージの商決定手段からの1ビット制御信
号Fの値により、入力演算数の符号を反転する第1の手
段と、 (e)前記当該ステージの商決定手段からの別の1ビッ
ト制御信号Dの値により前記除数を定数に入れ替える第
2の手段と を有することを特徴とする演算処理装置。1. A plurality of quotient deciding means for deciding one digit of a quotient in division, and partial remainder deciding means for obtaining a remainder for the quotient obtained by the quotient deciding means and outputting it as a partial remainder of a signed digit representation. An arithmetic processing unit comprising a stage, wherein the partial remainder determining means (a) for each digit of the partial remainder of the signed digit representation represents (a) one digit of the two digits of the signed digit number. The 1-bit signal A representing the sign part and the 1-bit signal B representing the magnitude of this digit are input, and the 1-bit signal C representing the intermediate carry (intermediate carry) in the addition (subtraction) of the calculated numbers is input. An intermediate carry (borrow) borrow determining means for outputting, and (b) inputting a 1-bit signal B representing the size of each digit of the signed digit number as one of the two input operation numbers, and Addition of An intermediate sum (intermediate difference) determining means for outputting a 1-bit signal S representing an intermediate sum (intermediate difference) in (subtraction), and (c) an intermediate sum (intermediate difference) obtained by the intermediate sum (intermediate difference) determining means. Is added from the 1-bit signal S that represents the intermediate carry (borrow) and the 1-bit signal C that represents the intermediate carry (borrow) from the lower digit obtained by the intermediate carry (borrow) determination means provided in the lower digit of one digit. A final sum (final difference) determining means for determining and outputting the result of (subtraction); and (d) inverting the sign of the input operation number according to the value of the 1-bit control signal F from the quotient determining means of the stage. 1) means, and (e) second means for replacing the divisor with a constant according to the value of another 1-bit control signal D from the quotient determining means of the stage.
各桁の大きさを表す1ビット信号Bの値によって選択す
る選択回路を有することを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の演算処理装置。2. An intermediate carry (borrowing) determination means inputs two 1-bit signals and outputs either one of them.
The arithmetic processing unit according to claim 1, further comprising a selection circuit for selecting according to the value of the 1-bit signal B representing the magnitude of each digit.
の大きさを表す1ビット信号とを入力する排他的論理和
回路を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の演算処理装置。3. An exclusive logic in which the intermediate sum (intermediate difference) determining means inputs a 1-bit signal representing the magnitude of the addend (subtraction) and a 1-bit signal representing the magnitude of the addend (subtraction). The arithmetic processing unit according to claim 1, further comprising a summing circuit.
らの中間桁上げ(中間桁借り)を表す1ビット信号Cと
を入力する排他的論理和回路を有することを特徴とする
特許請求の範囲第1項、第2項、第3項のいずれかに記
載の演算処理装置。4. A final sum (final difference) determining means outputs a 1-bit signal S representing an intermediate sum (intermediate difference) and a 1-bit signal C representing an intermediate carry (borrowing from an intermediate carry) from a lower digit of one digit. The arithmetic processing unit according to any one of claims 1, 2, and 3, which has an exclusive OR circuit for inputting.
からの1ビット制御信号Fと入力演算数として部分剰余
を入力して、その制御信号の値により前記部分剰余の符
号を反転し、中間桁上げ(中間桁借り)決定手段の入力
演算数の一つを生成し、 第2の手段が、除数と前記当該ステージの商決定手段か
らの別の1ビット制御信号Dを入力して、その制御信号
の値によりその除数を0に入れ替え、中間桁上げ(中間
桁借り)決定手段および中間和(中間差)決定手段の入
力演算数の一つを生成することを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の演算処理装置。5. The first means inputs the 1-bit control signal F from the quotient determining means of the stage and a partial remainder as an input operation number, and inverts the sign of the partial remainder according to the value of the control signal. , One of the input operation numbers of the intermediate carry (borrow) determination means is generated, and the second means inputs the divisor and another 1-bit control signal D from the quotient determination means of the stage. , The divisor is replaced with 0 according to the value of the control signal, and one of the input operation numbers of the intermediate carry (intermediate carry) determining means and the intermediate sum (intermediate difference) determining means is generated. The arithmetic processing unit according to claim 1.
を表す1ビット信号Aと商決定手段からの1ビット制御
信号Fとを入力とする排他的論理和回路を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第5項記載の演算処理装置。6. An exclusive means for inputting a 1-bit signal A representing a sign part of each digit of a signed digit number which is an input partial remainder and a 1-bit control signal F from a quotient determining means. The arithmetic processing unit according to claim 5, further comprising an OR circuit.
入力として高々上位3桁を表す信号を入力することを特
徴とする特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、第5
項、第6項のいずれかに記載の演算処理装置。7. The quotient determining means inputs a signal representing at most the upper three digits as an input of the partial remainder which is the output of the partial remainder determining means of the preceding stage. Item 2, Item 3, Item 5
The arithmetic processing unit according to any one of items 1 and 2.
付ディジット数とを入力して、その制御信号の値により
その符号付ディジット数の符号を反転する符号反転手段
を有することを特徴とする特許請求の範囲第5項または
第6項記載の演算処理装置。8. A code for inputting a 1-bit control signal and a number of signed digits from the quotient determining means of the previous stage, and inverting the sign of the number of signed digits according to the value of the control signal. The arithmetic processing device according to claim 5 or 6, further comprising an inverting means.
高々上位3桁を表す信号と前ステージの商決定手段から
の1ビット制御信号とを入力することを特徴とする特許
請求の範囲第8項記載の演算処理装置。9. The quotient determining means inputs a signal representing at most three significant digits of the partial remainder output from the partial remainder determining means of the preceding stage and a 1-bit control signal from the preceding stage quotient determining means. The arithmetic processing unit according to claim 8 characterized by the above-mentioned.
の差X−Yを値にもつ符号付ディジット数R0を出力す
る初期部分剰余決定手段を有することを特徴とする特許
請求の範囲第1項、第2項、第3項、第5項、第6項の
いずれかに記載の演算処理装置。10. An initial partial remainder determining means for inputting a dividend X in binary representation and a divisor Y in binary representation and outputting a signed digit number R 0 having a difference X−Y as a value. The arithmetic processing unit according to any one of claims 1, 2, 3, 5, and 6 characterized in that.
付ディジット数の一桁を生成することを特徴とする特許
請求の範囲第10項記載の演算処理装置。11. The method according to claim 10, wherein the initial partial remainder determining means generates, for each digit of the binary number, one digit of the signed digit number by subtracting the corresponding digits. Processing unit.
応する桁を表す信号またはその論理否定をとった信号の
いずれかの信号Bとを入力とする論理積回路と、 前記信号AとBとを入力とする排他的論理和回路と を含むことを特徴とする特許請求の範囲第10項または
第11項記載の演算処理装置。12. An initial partial remainder determining means, for each digit of a binary number, is either a signal A representing the digit and a signal representing a corresponding digit of another binary number or a signal obtained by logically inverting the signal. The arithmetic processing according to claim 10 or 11, further comprising: a logical product circuit having a signal B as an input and an exclusive OR circuit having the signals A and B as an input. apparatus.
有することを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2
項、第3項、第5項、第6項のいずれかに記載の演算処
理装置。13. The method according to claim 1, further comprising a binary conversion means for converting a signed digit number into a binary number.
The arithmetic processing device according to any one of the items 1, 3, 5, and 6.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61164091A JPH0614318B2 (en) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | Processor |
| US07/070,565 US4878192A (en) | 1986-07-11 | 1987-07-07 | Arithmetic processor and divider using redundant signed digit arithmetic |
| US03/239,243 US5031136A (en) | 1986-06-27 | 1990-05-07 | Signed-digit arithmetic processing units with binary operands |
| US07/599,275 US5153847A (en) | 1986-06-27 | 1990-10-16 | Arithmetic processor using signed digit representation of internal operands |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61164091A JPH0614318B2 (en) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | Processor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6319036A JPS6319036A (en) | 1988-01-26 |
| JPH0614318B2 true JPH0614318B2 (en) | 1994-02-23 |
Family
ID=15786601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61164091A Expired - Lifetime JPH0614318B2 (en) | 1986-06-27 | 1986-07-11 | Processor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0614318B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4887821B2 (en) * | 2006-02-15 | 2012-02-29 | 大日本印刷株式会社 | Linear interpolation calculator |
-
1986
- 1986-07-11 JP JP61164091A patent/JPH0614318B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6319036A (en) | 1988-01-26 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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