JPH07141148A - パイプライン並列乗算器 - Google Patents

パイプライン並列乗算器

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JPH07141148A
JPH07141148A JP31118293A JP31118293A JPH07141148A JP H07141148 A JPH07141148 A JP H07141148A JP 31118293 A JP31118293 A JP 31118293A JP 31118293 A JP31118293 A JP 31118293A JP H07141148 A JPH07141148 A JP H07141148A
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JP
Japan
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carry
divided
adder
stage
parallel multiplier
Prior art date
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Application number
JP31118293A
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English (en)
Inventor
Junichi Sato
純一 佐藤
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Kanebo Ltd
Original Assignee
Kanebo Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07141148A publication Critical patent/JPH07141148A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャリーセーブアダ−方式の並列乗算器にパ
イプライン処理を組み合わせ、しかも回路規模を肥大さ
せることなく十分な高速化を図ること。 【構成】 各部分積の加算段の桁上げ信号を次段の加算
器に伝えることにより、自段内での桁上げ信号伝搬を少
なくしたキャリーセーブアダー方式の並列乗算器におい
て、前記乗算器のキャリー又はサムのクリティカルパス
の遅延時間が実質的に等分される位置で加算段を分割
し、分割した前半部と後半部との間に、前半部の中間計
算結果を入力して保持し、保持した出力を後半部の入力
とするラッチレジスタを挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パイプライン方式を用
いたキャリーセーブアダー方式の並列乗算器に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に並列乗算回路としては、各乗算単
位回路のキャリーを各段内で横に順番に送っていくリッ
プルキャリー方式と、各乗算単位回路のキャリーを次段
に送っていくことによりリップルキャリー方式を高速化
したキャリーセーブアダー方式(「CMOS超LSIの
設計」培風館、P224)等が知られている。
【0003】図4は該キャリーセーブアダー方式を用い
た8×8ビット長の並列乗算器の一例であって、乗算単
位回路は、AND回路(300〜307、310〜31
7、320〜327、330〜337、340〜34
7、350〜357、360〜367、370〜37
7)又はAND回路と半加算器(HA)400、40
7、410、420、430、440、450又はAN
D回路と全加算器(FA)401〜406、411〜4
17、421〜427、431〜437、441〜44
7、451〜457よりなる乗算単位回路と、これらの
結果を加算するキャリー先見回路付きのアダー700と
からなり、乗算数Yは各入力端子200〜207に、被
乗算数Xは入力端子100〜107に夫々入力され、出
力端子600〜615より乗算結果Zが出力される。そ
して、例えばFA401のキャリー(桁上げ信号)はF
A411に入力されている如く、乗算単位回路のキャリ
ーは次段以降で加算されている。
【0004】一方、プロセッサ処理の高速化手段として
は、従来よりパイプライン処理が知られており、並列乗
算器にパイプライン処理を応用したものとしては、例え
ばリップルキャリー方式に応用したものとして特開平4
−205525号公報に開示されたものがある。
【0005】また、特開平4−10028号公報には、
乗算等の演算回路を複数の組み合わせ回路の集合体と
し、組み合わせ回路間をラッチ回路で接続したパイプラ
イン回路が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術では、未だ十分な高速化が達成されなかった。す
なわち、特開平4−205525号公報に開示されたも
のはリップルキャリー方式乗算器の改良であるためキャ
リーセーブアダー方式に比べ、速度向上に限界があっ
た。
【0007】また、特開平4−10028号公報には、
並列乗算器にパイプライン処理を組み合わせることが記
載されているものの、具体的に開示された乗算回路は例
えば同公報の第2図に見られる如く、ラッチ回路を各乗
算段毎に設けており、回路規模が大きくなる割にはそれ
に見合う高速化が望めなかった。更に、同公報では、ラ
ッチ回路の段数の設定しか開示されておらず、少ない段
数で最大の効率を上げる配置については従来知られては
いなかった。
【0008】本発明はかかる問題点を解決するものであ
って、その目的は、キャリーセーブアダ−方式の並列乗
算器にパイプライン処理を組み合わせ、しかも回路規模
を肥大させることなく十分な高速化を図ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、各部分積の加
算段の桁上げ信号を次段の加算器に伝えることにより、
自段内での桁上げ信号伝搬を少なくしたキャリーセーブ
アダー方式の並列乗算器において、前記乗算器のキャリ
ー又はサムのクリティカルパスの遅延時間が実質的に等
分される位置で加算段を分割し、分割した前半部と後半
部との間に、前半部の中間計算結果を入力して保持し、
保持した出力を後半部の入力とするラッチレジスタを挿
入したことを特徴とするパイプライン並列乗算器であ
る。
【0010】
【作用】本発明のパイプライン並列乗算器は、分割され
た各加算段でのクリティカルパス、すなわちキャリー又
はサムが辿る最も長い経路における遅延時間が等分され
ているため、各加算段での並行処理にロスタイムが少な
く、演算が最も効率良くなされる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図1は本発明のキャリーセーブアダー方式の並列
パイプライン乗算器の一例であって、2段のパイプライ
ン方式の演算ビット長8×8の符号無し乗算器の回路図
である。
【0012】図に示す如く、本発明のパイプライン並列
乗算器は、被乗算数Xの入力端子100〜107と、乗
算数Yの入力端子200〜207と、乗算単位回路であ
るAND回路300〜307、310〜317、320
〜327、330〜337、340〜347、350〜
357、360〜367、370〜377、半加算器
(HA)400、407、410、420、430、4
40、450、460、全加算器(FA)401〜40
6、411〜417、421〜427、431〜43
7、441〜447、451〜457、461〜46
7、及びラッチレジスタ500、乗算結果出力端子60
0〜615とから構成されており、乗算単位回路は前記
したキャリーセーブアダー方式のものと同等のもので良
い。よって、本発明において重要な点は、ラッチレジス
タ500の配置箇所にある。
【0013】ここで図3に一般的な全加算器の例を示
す。同図の全加算器の場合、サムを出力するロジック
は、キャリーを出力するロジックより複雑であり、各ゲ
ートの遅延時間がほぼ同一であるとするなら、サムはキ
ャリーの倍の遅延時間を要する。よって、キャリーの遅
延時間=T、サムの遅延時間=2Tとして、図1の乗算
器のクリティカルパスを辿ると、被乗算数X7はFA4
06→FA415→FA424→FA433→FA44
2と辿り、全てサム出力のパスであるため、ここまでの
遅延時間は2T×5=10Tとなる。また、ここからの
クリィカルパスはFA451→HA460→FA461
→FA462→FA463→FA464→FA465→
FA466→FA467→出力端子614のパスであ
り、遅延時間は2T+T×7+2T=11Tとなり、F
A422とFA451の間で前半部と後半部のクリティ
カルパスの遅延時間がほぼ等しくなっていることがわか
る。
【0014】従って、クリティカルパスの遅延時間が等
しくなるように前半部と後半部とに分割して、その間に
ラッチレジスタ500を設け、パイプライン構成とする
ことで、従来のキャリーセーブアダー方式の並列乗算器
のクリティカルパス遅延を半分にすることができる。ま
た、各段のクリティカルパスの遅延時間が全く同一とな
らない場合は、遅延時間差が最小となる位置にラッチレ
ジスタ500を設ければ良い。
【0015】また、本実施例の回路の特徴として前半部
の回路のハードウエア量が多く、ラッチレジスタに渡す
出力は入力端子100〜107と200〜207のデー
タ自身ではなく全て組み合せ回路を通過した内部信号で
あるため、入力信号をラッチする必要はなく、ハードウ
エアが構成しやすい。
【0016】図2は本発明のパイプライン並列乗算器の
他の例であって、実施例1と異なる点は図1の最終段の
リップルキャリーセーブアダー部であるHA460、F
A461〜467の構成部品を桁上げ先見回路(CL
A)付きの8ビットアダー700に置き換えた点であ
る。一般に先見回路付きのアダーに置き換えることによ
り後半部のクリティカルパス遅延は短縮されるが、短縮
の度合いはCLA内の実部品の構成により異なり、本実
施例で用いた8ビットアダー700では図1のリップル
キャリアダー部と遅延時間に大差がなかったため、ラッ
チレジスタ500は図1と同じ位置に配置されている。
【0017】尚、本実施例では、ラッチレジスタを一箇
所に設けて、加算段を2分割したが、必要により3分
割、4分割と多段に分割しても良い。但し、この場合で
も、各段のクリティカルパスの遅延時間は実質的に同一
にする必要がある。
【0018】
【発明の効果】本発明のパイプライン並列乗算器によれ
ば、キャリーセーブアダー方式とパイプライン方式の両
者により演算速度を大幅に向上させることができる。し
たがって、本発明によれば、クリティカルパスの遅延時
間がALU等の他のCPU構成部品と同程度となるた
め、本パイプライン並列乗算器を用いたCPUは高いク
ロック周期にて駆動することができる。
【0019】更に、本発明のパイプライン並列乗算器は
複雑な回路構成をとることなく、前記の如き高速化を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパイプライン並列乗算器のブロック図
である。
【図2】本発明のパイプライン並列乗算器のブロック図
である。
【図3】本発明のパイプライン並列乗算器で用いる全加
算器のロジック図である。
【図4】従来のキャリーセーブアダー方式の並列乗算器
のブロック図である。
【符号の説明】
AND回路 300〜307、310〜317、320
〜327、330〜337、340〜347、350〜
357、360〜367、370〜377 半加算器 400、407、410、420、43
0、440、450、460 全加算器 401〜406、411〜417、421
〜427、431〜437、441〜447、451〜
457、461〜467 500 ラッチレジスタ 700 キャリー先見回路(CLA)付きアダー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各部分積の加算段の桁上げ信号を次段の
    加算器に伝えることにより、自段内での桁上げ信号伝搬
    を少なくしたキャリーセーブアダー方式の並列乗算器に
    おいて、前記乗算器のキャリー又はサムのクリティカル
    パスの遅延時間が実質的に等分される位置で加算段を分
    割し、分割した前半部と後半部との間に、前半部の中間
    計算結果を入力して保持し、保持した出力を後半部の入
    力とするラッチレジスタを挿入したことを特徴とするパ
    イプライン並列乗算器。
JP31118293A 1993-11-16 1993-11-16 パイプライン並列乗算器 Pending JPH07141148A (ja)

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RU2473955C1 (ru) * 2011-06-08 2013-01-27 Лев Петрович Петренко СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ АРГУМЕНТОВ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ ЧАСТИЧНЫХ ПРОИЗВЕДЕНИЙ [ni]&[mj]f(h)↓CD АРГУМЕНТОВ СОМНОЖИТЕЛЕЙ ±[mj]f(2n) И ±[ni]f(2n) - "ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ КОД" В ПИРАМИДАЛЬНОМ УМНОЖИТЕЛЕ fΣ(↓CDΣ) ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО ЛОГИЧЕСКОГО ДЕШИФРИРОВАНИЯ f1(CD↓) И ФОРМИРОВАНИЯ РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕЙ СУММЫ В ФОРМАТЕ ±[SΣ]f(2n) - "ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ КОД" И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (ВАРИАНТЫ РУССКОЙ ЛОГИКИ)
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JPH04502677A (ja) * 1989-01-13 1992-05-14 ブイエルエスアイ テクノロジー,インコーポレイティド データパス素子の分析方法

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