JPS58214948A - パイプライン演算装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ディジタルフィルタ等に用いられるノぞイブ
ライン演算装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

巡回形ディジタルフィルタなどのように、繰返し演算を
必要とする装置においては高速処理の点で優れた・々イ
ブライン演算装置が用いられる。

第１図は２次巡回形ディジタルフィルタのブロック図で
ある。このディジタルフィルタの伝速関数は、 で表わされる。ここに、Ａｏ、Ａ１．Ａ２．　Ｂ１．　
Ｂ２はフィルタ係数、ｚ　、ｚ　は遅延要素を示す。

このディジタルフィルタの出力ｙ。の演算式は、ｙｎ”
ＡＯ”ｎ　＋ＡＩ”ｎ−１十Ａ２”ｎ−２−Ｂ１”ｎ−
１−Ｂ２３’ｎ−２・・・・・・　（２） で表わされる。

ここに１．Ｔｎ　：現在の入力データ 、２ｌ−ｎ−１＝を時間前の入カデ、−タ（以下。

第１過去入力データ） ｘ　ｎ−２：　２　を時間前の入力データ（以下、第２
過去入力データ） ｙｎ：現在の出力データ ｙｎ−１：を時間前の出力データ（以下、第１過去出力
データ） ｙｎ−２’　２’時間前の出力データ（以下。

第２過去出力データ） 第２図に上記演Ｘ［２＋式を行う従来の、ｅイブライン
演算装置の一例を示す。この演算装置の欠点は能率が悪
いということにある。このことを以下詳細に説明する。

第２図において、リードオンリメモリ（以下。

ＲＯＭ）１にはフィルタ係数Ａ。、Ａ□、Ａ２．Ｂ工、
Ｂ２が予め書込まれている。ランダムアクセスメモリ（
以下、ＲＡＭ）２には単位演算時間ｔごとに現在の入力
データＺｎおよび現在の出力データｙｎが順次入力され
、したがって第１．第２過去入力データ”ｎ−１１”ｎ
−２および第１．第２過去出力データ３’ｎ−１＊　３
’ｎ−２が格納されている。これらのＲＯＭＩ　、ＲＡ
Ｍ２からは順次各データが読み出され、まず乗算器３に
おいて（２）式の右辺各項に示す乗算（例えば、Ａｏ・
ｘｎ　）が行われ、次いでその乗算結果は加算器４に送
られ、各項の加算演算が行われ、最終的に総和が（２）
式のように求められる。この加算の際には前回の出力デ
ータが順次アキュームレータレジスタ（ＡＣＣ）５に順
次足し込まれ、そのデータが第１、第２過去出力データ
３’ｎ−１＃　３’ｎ−２としてＲＡＭ２に書込まれて
いく。セレクタ６．７は各演算時に入力データを選択す
るためのものである。

かかるＡイブライン演算装置の動作ステップを示せば、
次の通りである。なおＡＣＣはアキュームレータレジス
タ５の内容を示すものとし、順次更新される。

＜１）ＡＣＣ４−Ａｏ・ｘｎ 〈２ン　ＡＣＣ←ＡＣＣ＋Ａ、・”ｎ−１＜３＞　　Ａ
ＣＣ４−ＡＣＣ＋Ａ２＠バー。

＜４＞　　ＡＣＣ４−ＡＣＣ−Ｂ、−ｙｎ−１＜５＞　
　ＡＣＣ＋−ＡＣＣ−Ｂ２争ｙｎ−２〈６ン　ｙｎ４−
ＡＣＣ 〈７〉八〇〇４−ｙｎ−１ ＜８＞　　ｙｎ−２←ＡＣＣ 〈９〉　ＡＣＣ４−ｙｎ ＜１０＞　　ｙｎ−１←ＡＣＣ’ ＜ＩＤ　　ＡＣＣ４−、Ｔｎ−１ ＜１２）　　＋ｅｎ−２←ＡＣＣ く１３〉　ＡＣＣ４−ｘｎ ＜１４＞　　ｘｎ−１←ＡＣＣ 以上のステップかられかるよう罠、１４ステツプ中、実
際の演算が行われているステップは〈１〉〜〈５〉の５
ステツプだけであり、その他のステップと１時間遅れｚ
　、ｚ　の処理を行なっているだけである。このように
演算処理以外の処理に多くのステップを費やすことは非
能率的である。

〔発明の目的〕

そこで、本発明は時間遅れ処理を含む演算を効率的に行
いうる・ぞイブライン演算装置を提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明のパイプライン装置
は、ＲＡＭによる時間遅れ処理を含んだ繰返し演算をす
るものにおいてｓＲＡＭは複敬の入力データおよび演算
結果データを各データごとに格納する複数の格納領域を
有しており、このＲＡＭ　Ｋは−の格納領域内の格納デ
ータを読出すアクセス命令と、前記−の格納データより
も時間的に新しい１次の演算に供すべき他の格納領域内
の格納データを前記−の格納領域に書込むアクセス命令
とが、単位演算時間内において共に与えられる点に特徴
を■する。

したがって、−の格納領域に対する読出アクセス命令と
、新データを書込むアクセス命令とが各単位演算時間ご
とにみかけ上回時に行わλすることとなる。

〔発明の効果〕

かかる構成な■する本発明によれば、次の演算ステップ
に供すべき過去のデータを転送するための特別のステッ
プを設けなくても、各単位演算時間内において処理して
しま５ため、゛演算処理速度を向上することができ、し
たがって能率を向上し５る。

〔発明の実施例〕

以下１本発明を図示する実施例に基づいて詳述する。第
３図に本発明による・ぐイブライン演算装置の一実施例
を示す。なお、第３図において第２図と重複する部分に
は同一の符号を附して説明する。

第３図において、　ＲＯＭＩにはフィルタ係数Ａ。。

Ａ１．Ａ２．Ｂ工、Ｂ２がそれぞれ書込まれている。こ
れらの値は乗算器３に与えられる。

ＲＡＭ８は複数の入力データ、すなわち、第１％第２過
去入力データｘｎ−０，ｊ−ｎ−２および第１．第２過
去出力データｙｎ−□、’／Ｈ−２を各データごとに格
納する複数の格納領域を有している。ここで、各格納領
域のアドレスを各々対応させて。

デ　−　タ　　：　格納アドレス ”ｎ−ｌＸＮ−１ ｘｎ−２ＸＮ−２ ３’ｎ−Ｉ　　　　　　　ＹＮ−１ ｙｎ−２ＹＮ−１ とする。このＲＡＭ８には第４図に示すように単位演算
時間ｔごとにアクセス命令ＣＫが与えられる。

このアクセス命令は各単位演算時間ｔにおいて読出しサ
イクルｔＲと書込みサイクル嘔とに分けられる。読出し
サイクルｔＲでは、例えば、第２過去出力データｙ。−
２を格納領域ＹＮ−２から読出し、次いで書込みサイク
ルｔｗでは第１過去出力データｙｎ−１を格納領域ＹＮ
−２に書込むようなアクセス命令を与える。さらに詳し
くは、後述の動作説明にて述べるが、このような動作は
加算器４の加算回数分繰返される。加算回数とは前記（
２）式の右辺の項数に等しく、２次巡回形ディジタルフ
ィルタの場合は５回である。このようなＲＡＭ８の出力
は乗算器３に与えられる。

乗算器３はＲＯＭＩからのデータとＲＡＭ８からりデー
タを各単位演算時間ｔごとに乗算し、その乗算値Ｍを加
算器４に出力する。得られる乗算値Ｍは１例えば、Ｍ＝
［−８２・ｙｎ−２〕の如きである。

一方、アキュームレータレジスタ５からは現在の出力デ
ータｙ　よりも第１世代後の出力データが加算器４に与
えられる。

加算器３は１乗算器３からの乗算値Ｍと、その乗算値Ｍ
よりも第１世代後の出力データとを乗算して出力する。

例えば、入力される乗算値Ｍ＝［−Ｂ２・ｙｎ−２）で
あれば、第１匿代後の出力データは［−Ｂ□−ｙｎ−１
〕であり、加算の結果は〔−Ｂ１・ｙｎ−１：］　＋　
Ｃ−Ｂ２・ｙｎ−２１の如くなる。この結果はただちに
アキュームレークレジスタ５に格納される。すなわち、
アキュームレータレジスタ５は加算演算ごとにその内容
が更新される。また、アキュームレークレジスタ５の出
力は順次セレクタ６を介してＲＡＭ８に格納されてゆ（
。

次に、以上の・ぞイブライン演算装置の動作を説明する
。第３図の、ｅイブライン演算装置によれば。

第１図に示した２次巡回形ディジタルフィルタは次の５
ステップ動作で処理することができる。このステップの
詳細は第５図に示す通りである。

＜１＞　　ＡＣＣ←−Ｂ２　＠３’ｎ−２１ＹＮ−１←
ＡＣＣく２ン　ＡＣＣ４−ＡＣＣ−Ｂ１・３’ｎ−１１
ＹＮ−２←ＹＮ−１＜３＞　　ＡＣＣ４−ＡＣＣ＋Ａ２
・ｘｎ−２＜４＞　　ＡＣＣ←ＡＣＣ＋Ａ、・ｘｎ−１
、ＸＮ、←Ｘ、−１〈５ン　ＡＣＣ４−ＡＣＣ＋Ａｏ−
ｘｎ　、ＸＮ−１←Ｘｎすなわち、 ステップ＜１〉　　このステップ〈１〉では“アキュー
ムレークレジスタ５には前回のフィルタリング演算の最
終演算値ｙｎが格納されている。まず、アキュームレー
タレ、ノスタ５の内容（ｙｎ）カＲＡＭ８の”Ｎ−１番
地に書込まれる。次いで、ＲＡＭ８のＹＮ−２番地の内
容（ｙｎ−２）が読出される。一方、ＲＯＭＩからはフ
ィルタ係数（−８２）　が読出され、共に乗算器３に与
えられる。したがって１乗祷器３からは乗算値Ｍ Ｍ＝〔−Ｂ２・ｙｎ−２〕 が出力され−る。この乗算値Ｍは加算器４に与えられ、
一方、セレクタ９がらは初期埴としてｏ″が与えられる
。その結果、加算器４ρ・らは加算値ＵＭ ＳＵＭ＝［−Ｂ２・ｙ、２］＋０ が出力され、アキュームレータレジスタ５に格納される
。

ステップ〈２ン　このステップで１工、ＲＡＭ８のＹＮ
−１番地の内容（、Ｖｎ−１）が読出され、一方、ＲＯ
ＭＩからはフィルタ係数（−８１）　が読出され、共に
乗算器３に与えられる。したがって乗算値Ｍは Ｍ：［−Ｂ１・ｙｎ−１］ となる。この乗算値Ｍは加算器４に与えられ、一方、ア
キュームレータレジスタ５がらはセレクタ９を介して前
ステップ〈１〉でσフ演算結果〔−Ｂ２・ｙ、２］が与
えられる。したがって、加算値ＳＵＭは ＳＵＭ＝［−Ｂ１・ｙｎ−１〕＋〔−Ｂ２・ｙｎ−２〕
となる。この値はアキュームレータレジスタ５に格納さ
れるが、その前にＲＡＭ８のＹＮ−１番地にある内容が
ＹＮ〜２番地に格納され、かつアキュームレータレジス
タ５の内容〔−Ｂ２・ｙ、、］がＹＮ−１番地に書込ま
れる。

ステップ〈３〉　　このステップではＲＡＭ８のＸＮ−
２番地の内容（ｘｎ−２）が読出され、一方、ＲＯＭＩ
からはフィルタ係数（Ａ２）が読出され、共に乗算器３
に与えられる。したがって、乗算値ＭはＭ＝［Ａ２・ｘ
ｎ−２］ となる。この乗算値Ｍは加算器４に与えられ、一方、セ
レクタ９からは初期償”Ｏ″が与えられる。

その結果、加算値ＳＵＭは ＳＵＭ−［Ａ２−　ｘｎ−、、〕＋　［−８１・３’ｎ
−２−Ｂ２・ｙ、−２３トナリ、アキュームレータレジ
スタ５に格納すれる。

ステップ〈４ン　このステップではＲＡＭ８のＸＮ−１
番地の内容（ｘｎ〜１）が読出され、一方、ＲＯＭＩか
らはフィルタ係数（Ａ、）が読出され、共に乗算器３に
与えられる。したがって、乗算値ＭはＭ＝［Ａ１・ｘｎ
−１〕 となる。この乗算値Ｍは加′Ｗ器４に与えら＋２１．一
方、アキュームレータレジスタ５からセレクタ９を介し
て前ステップ＜３〉での演算結果［Ａ２・”ｎ−２−Ｂ
１・３’ｎ−１”２・３’ｎ−２１が与えられる。よっ
て、加算値ＳＵＭは ＳｔＪＭ＝［Ａｌｏ”ｎ−１］　＋〔Ａ２°”ｎ−２−
Ｂ１’３’ｎ−１−Ｂ２・ｙｎ−２〕 となる。この値はアキュームレータレジスタ５に格納さ
れる。また、ＲＡＭ８ではＸＮ、番地のデータがＸＮ−
２番地へ書込まれる。

ステップ＜５〉　　このステップでは、現在の入力デー
タ（ｘｎ）と、ＲＯＭＩからフィルタ係数（Ａｏ）が読
出されて乗算器３に与えられる。乗算値ＭはＭ＝［Ａｏ
−？、］ となる。この乗算値Ｍは加算器４に与えられ、一方、ア
キュームレータレジスタ５からセレクタ９を介して前ス
テップ＜４〉での演り、結果［Ａｌ６−ｆｎ、＋Ａ２″
″ｎ−２−Ｂｌ’３’ｎ−１”２°’Ｉｎ−２〕が与え
られる。よって、加算値ＳＵＭはＳＵＭ−〔Ａｏ−ｘｎ
〕＋〔Ａ１・ｘｎ−１＋Ａ２・ｘｎ−２−Ｂ、・”ｎ−
１”２・３１ｎ−２］ となるにの値はアキュームレータレジスタ５に格納され
、次のフィルタリング演算時の最終演算値、すなわち前
記ステップ〈１〉のｙｎ　　として用いられる。この最
終値が外部出力すべきデータである。

このように、本発明による・ぐイゾライン演算装置によ
れば、演算と同時に時間遅れ処理を並行して行うことが
できるため演算に要する時間を短縮することができ、能
率化しつる。

なお、以上の説明では２次巡回形を例にしたが、一般に
ｎ次形に応用することは容易であり、本願発明の範囲に
属する事項である。すなわち、単にステップ数を増加し
、それに応じてＲＡＭ８の格納領域を増やせば済むこと
だからである。さらに、本発明の演算装置はディジタル
フィルタ以外σ）高速演算を必要とする装置に適用可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は２次巡回形ディジタルフィルタの例を示す説明
図、 第２図は上記フィルタに用いられる従来のパイプライン
演算装置の例を示すブロック図、第３図は本発明による
・にイブライ゛ン演算装置σ〕例を示すブロック図、 第４図はＲＡＭに対するアクセス命令の時間配分の例を
示す説明図、 第５図は第３図のパイプライン演算装置の動作説明図で
ある。 ３・・・乗算器、４・・・加算器、５・・・アキューム
レータレジスタ、８・・・ＲＡＭ％ＣＫ・・・アクセス
命令、ｔ・・・単位演算時間、ｔＲ・・・読出しサイク
ル、ｔｗ・・・書込みサイクル。 出願人代理人　　　猪　　股　　　　　清単１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の入力データおよび演算結果データを各データごと
   に格納する複数の格納領域を有する書替え可能なメモリ
   と、 前記メモリからの格納データと他の演算結果データに基
   づいて単位演算時間ごとに所定の演算を行う演算回路と
   、 各演算ごとにその演算結果データを格納し、かつ前記メ
   モリおよび演算回路に与えるレジスタとを有する・ぐイ
   ブライン演算装置であって、前記メモリには、−の格納
   領域内の格納データを読出すアクセス命令と、前記−の
   格納データより時間的に新しい次に演算に供すべき他の
   格納領域内の格納データを前記−の格納領域に書込むア
   クセス命令とが前記単位演算時間内において共に与えら
   れることを特徴とするパイプライン演算装置。