JPS595347A - 加算回路 - Google Patents

加算回路

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JPS595347A
JPS595347A JP57114576A JP11457682A JPS595347A JP S595347 A JPS595347 A JP S595347A JP 57114576 A JP57114576 A JP 57114576A JP 11457682 A JP11457682 A JP 11457682A JP S595347 A JPS595347 A JP S595347A
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JP
Japan
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input
logic gate
signal
logic
inputs
Prior art date
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Pending
Application number
JP57114576A
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English (en)
Inventor
Masaru Uya
宇屋 優
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS595347A publication Critical patent/JPS595347A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • 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
    • G06F7/50—Adding; Subtracting
    • G06F7/501—Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination
    • G06F7/5016—Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination forming at least one of the output signals directly from the minterms of the input signals, i.e. with a minimum number of gate levels

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)

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】 本発明は複数桁の2つの数を加算する加算回路に関し、
特にCMOSトランジスタ(相補型絶縁ゲート電界効果
トランジスタ)を用いて構成する従来の加算回路を第1
図、第2図に示す0第1図は公知の全加算器であり、1
.2はEXOR(排他的論理和)ゲートであり、3.4
.6はHANDゲートであって、第1桁目の加算数ムi
。
第1桁目の被加算数Bi、第i桁目への桁上げ信号C1
を入力して、第1桁目の和Si、第i千1桁目−・の桁
上げ信号Ci+ +  を出力する機能のものである。
従って、SiとCi+ +は・ Sにムi■Bi■C1 C1++ = A1n1 + ci (Ai■Bi)で
示される。第2図は、第1図の全加算器を用いて、加算
数A、被加算数Bが共に4ビツトの場合の加算回路を示
す0 10〜13は第1図に示した全加算器であり。
10を構成する1〜6の各ゲートは、第1図に示す同付
番の各ゲートと全く同じものである0即ち、第2図の回
路はリップル・キャリー型の加算回路であり、加算数(
A4As A2 AT )と被加算数(84B582 
B+)と第1桁目への桁上げ信号C+を入力して、4ビ
ツトの和(848582Sりと第4桁目からの桁上げ信
号05を出力する機能を持つ。
加算数At、被加算数Bi2桁上げ信号C+が同時に入
力されたとすれば、和SLを得るにはRXORゲート(
排他的論理和ゲート)2段、+02についてはRXOR
ゲート1段とHANDゲート2段の遅延時間がそれぞれ
必要となり、RXORゲートを0MO8)ランジスタで
構成したとき、HAND又はNORゲート2段相当の遅
延時間とみなせるから、和S1はゲート4段分の遅延、
最終の桁上げ信号C5はゲート10段分の遅延時間を待
つて得られる。一般に、nビット数同士の加算の場合、
クリティカルパスである桁上げ信号On+1  を得る
ためには、グー)2n+2段分の遅延時間が必要となる
0 本発明は、従来の加算回路の長いクリティカルバスを大
幅に短縮し、高速に加算することのできる加算回路を提
供しようとするものである。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する0第3図、
第4図は本発明の加算回路に用いる全加算器の一実施例
である。第3図はタイプ1の全加算器であり、第1桁目
の加算数ムi、第1桁目の被加算数Bi、第i桁目への
桁上げ信号Cii入力し。
第1桁目の和+3iと第1+1桁目への桁上げ信号Ci
+tを出力する機能を有するものである0又。
第4図はタイプ2の全加算器であり、加算数Ai。
被加算数819桁上げ信号Ciを入力し、和Siと第1
+1桁目への桁上げ信号Ci++を出力する機能を有す
るものである。第3図において、1a、2a。
3aは0MO8)ランジスタ構成の論理ゲートであり、
共に同じ機能を有するものである0論理ゲート11L(
21L、31Lも同様)は、IL−6の6つの入力信号
を入力し、a=b=c=1(高論理レベル)か、又は!
L=d=15=1のとき、出力r=。
(低論理レベル)となり、a=b=c=oか、又はa−
d−θ−0のとき、出力f=1となり、上記以外の入力
条件のときには、出力fは高インピーダンス状態となる
。42Lは、2人力(g、h)の論理ゲートであり、g
=h=1のとき、出力に一〇となり、g=h−oのとき
、出力に=1となリ、それ以外の入力条件では出力には
高インピーダンス状態となる。6&、61L、7Nは、
公知の0MO8構成のインバータである。
101L 〜14!L 、20!L−241L 、30
!L−34L 、401L。
41aはPチャネル・トランジスタであり、161L−
19& 、26a−291L 、35a 〜39L 、
421L 、431LはNチャネル・トランジスタであ
って5両トランジスタ共に、ソース端子に矢印を付して
示す。論理グー)11L、2!Lの出力を共通接続し、
接続点に和S1を得、論理グー)3IL、41Lの出力
を共通接続し、接続点に桁上は信号C1+1を得る。
入力信号ムi、 Bi、 Ci  に対する論理グート
ト121Lの出力と和S1を第1表の真理値表に、また
。
論理ゲートs a + 41Lの出力と桁上げ信号Oi
++を第2表の真理値表に示す。
く以 下 余 白〉 第   1   表 第   2   表 一例として、Ai=0 、 Bi=1. C1=O(7
)場合には、Pチャネル・トランジスタIQIL、11
&。
141Lが同時にオンして、論理ゲート1aの出力は1
.論理ケー)21Lは高出力インピーダンスとなりて、
和Siは1となり、Pチャネル・トランジスタ301L
 、 31 !L 、 34&が同時にオンして、論理
ゲート3&の出力は1.論理ゲート4aは高出力インピ
ーダンスとなって1桁上げ信号(口昌−は1となる。
第1.2表の真理値表から、 Si、 司四〒は次式で
表わされ、タイプ1全加算器として動作していることが
わかる。
Si = Ai■B1■C1 01+l  =  A1B1 + B1C1+Ciムi
次に、第3図のタイプ1全加算器の加算時間を見積る。
入力信号ai、 Bi、 atが同時に入力されたとす
ると、インバータ5a 、 61L 、 71L で、
それぞれAi。
Ci  の6つの信号が論理ゲート1&〜4乙に入力さ
れるから、Siは、インバータ1段と論理ゲート(1a
又は2a)1段の、ゲート2段の遅延時間で、また2桁
上げ信号Ci++も同様に、インバータ1段と論理ゲー
ト(31L又は4a)1段の、ゲート2段の遅延時間以
内の時間で得られる。
次に、入力信号ii、Biが先に入力され、遅れて01
 が入力されたとすれば、Ciが倒来したとき。
論理ゲート1!L−4!LのAi、 Bi、 Ai、 
Bi の入力されているトランジスタは、既にオンかオ
フか然るべき状態になってしまりでいるから、和Siが
得られるのは、インバータ51Lと論理ゲート21Lの
。
ゲート2段の遅延時間で、また1桁上げ信号q1乙□に
ついては、論理グー)31Lの、ゲート1段の遅延時間
以内の時間で得られる。
次に、第4図のタイプ2全加算器について説明する。
第4図において、1b、2b、3b、4bはCMOSト
ランジスタ構成の論理ゲートであり、それぞれ第3図の
1a、21L、3a、4a と全く同じ機能を有するも
のである。6b、eb、7bは、公知の0MO5構成の
インバータである。
1ob−14b、 20b−24b、 3ob−34b
、 40b。
41bはPチャネル・トランジスタであり、15b〜1
9b、25b〜29b、36b〜39b、42b、 4
abはNチャネルのトランジスタでありて1両トランジ
スタ共に、ソースに矢印を付して示す。論理ゲ−)1 
b 、 2bの出力を共通接続し、接続点に和Siを得
、論理ゲートsb 、 4bの出力分共通接続し、接続
点に桁上げ信号C1+1を得る。
入力信号Ai、 Bi、 Ciに対する論理ゲート1b
。
2bの出力と和Siを第3表の真理値表に、また。
論理グー)3k)、4bの出力と桁上げ信号C1−zを
第4表の真理値表に示す。
く以 下 余 白〉 第   3   表 第   4   表 一例として、  Ai=1. Bi=O,C1=Oノ場
合KU、Nチャネル・トランジスタ1 ssb 、 1
 eb 。
17bが同時にオンして、論理ゲート1bの出力は0、
論理グー)2bは高出力インピーダンスとなって、和8
iは0となり、Pチャネル・トランジスタ32b、33
b、34bが同時にオンして、論理ゲ−)3bの出力は
1.論理グー)4bは高出力インピーダンスとなって1
桁上げ信号C4+ 1は1となる。
第3.4表の真理値表から、Si、C1+1は次式で表
わされ、タイプ2全加算器として動作することがわかる
。
Si =ムi■B1■(Ci) Ci++ = A1B1 + ((ji)(Ai■Bi
)次に・第4図のタイプ2全加算器の加算時間を見積る
が、同図タイプ2全加算器の入力Ai、 Bi。
但から和Si、桁上げ信号cl+、迄のゲート段数は、
第3図のタイプ1全加算器のゲート段数と全く同じであ
るから、加算時間も同じである。
第6図に本発明による4ビツト加算回路の実施例を示す
。第6図の51.63は第3図のタイプ1全加算器であ
り、52.64は第4図のタイプ2全加算器であって、
奇数ビット目にタイプ1の偶数ビット目にタイプ2の全
加算器がそれぞれ配置された構成になりている。タイプ
1全加算器61、タイプ2全加算器62中の構成要素1
a〜7a 、 1 b〜7bはそれぞれ、第3図、第4
図中の同番号の構成要素と同じものである。
加算数(A4 A512 At ) 、被加算数(Bs
 BS B2 B+)。
桁上げ信号C1を入力し、4ビツトの和(S48582
819と第4桁目からの桁上げ信号C5を出力する。各
ブロック61〜64の動作が第3図と第4図の説明で明
らかであるから、詳細な説明は省略する。さて、加算数
Ai、被加算数Bi(i=1〜4)1桁上げ信号C1が
同時に入力されたとすれば、和S1は論理ゲート(1&
、又は2!L)1段とインバータ1段の。
ゲート2段の遅延時間で、 C2は論理グー) (3a
。
又は4!L)1段とインバータ1段の、ゲート2段の遅
延時間で得られ、クリティカルパスである桁上げ信号C
5は、 C2から05  までゲート3段分の遅延時間
となるから、ゲート6段の遅延時間だけで得られること
になる。
一般に、nビット数同志の加算の場合、クリティカルパ
スである桁上げ信号0n−xFi、グー)n+1段分の
遅延時間だけで得られる。これは、第2図の従来回路の
クリティカルパス遅延時間、ゲ−) 2 n + 2段
分と比べて、2分の1に短縮された値となる。即ち、従
来の回路に対して、2倍の加算速度で加算できることに
なる。
桁上げ信号Ci++  、 Oi++論理ゲート(3I
Lと41L 、3bと4b)でドライブされているため
。
例えば、トランスファ・ゲートを直列接続した構成の桁
上げ信号伝搬径路の伝搬遅延よりも小さい遅延時間で桁
上げ信号を伝搬させるように設計することが容易に可能
である。
以上説明したように本発明によれば、簡単な回路構成で
、従来の2倍の加算速度を有する全加算器を得、クリテ
ィカルパスである桁上げ信号伝搬径路を大幅に短縮して
、高速加算動作が可能な加算回路が得られ、その効果は
極めて大きいもので
【図面の簡単な説明】
第1図は全加算器の従来例を示す図、第2図は4ビツト
加算回路の従来例を示す図、第3図、第4図は、それぞ
れ本発明のタイプ1.タイプ2全加算器の実施例を示す
図、第6図は本発明の4ビツト加算回路の実施例を示す
図である011L−41L 、 1 b−4b・=・・
・論理ゲート、6a〜71L 、6b〜7b・・・・・
・インバータ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名:I
S  4  図 第5図 I

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1.第2.第3.第4.第6の入力を有し。 前記第1.第2.第3の入力が共にハイレベルの第1の
    場合、又は前記第1.第4.第6の入力が共にハイレベ
    ルの第2の場合の少なくとも一方の場合出力がローレベ
    ルとなり、前記第1゜第2.第3の入力が共にローレベ
    ルの第3の場合、又は前記第1.第4.第6の入力が共
    にローレベルの第4の場合の少なくとも一方の場合出力
    がハイレベルとなり、前記第1〜第4の場合以外の入力
    条件のときには、出力は高インピーダンス状態となる第
    1.第2.第3の論理ゲートと、第6.第7の入力を有
    し、前記第6゜第7の入力が共にハイレベルの第6の場
    合、出力がローレベルとなり、前記第一〇、第7の入力
    が共にローレベルの第6の場合、出力がノ・イレベルと
    なり、前記第6.第6の場合以外の入力条件のときには
    、出力は高インピーダンス状態となる第4の論理ゲート
    とを具備し、第1の入力信号を前記第1の論理ゲートの
    第2の入力と。 前記第2の論理ゲートの第2の入力と、前記第3の論理
    ゲートの第2の入力とに入力し、前記第1の入力信号の
    反転信号を前記第1の論理ゲートの第6の入力と、前記
    第2の論理ゲートの第4の入力と、前記第3の論理ゲー
    トの第5の入力とに入力し、第2の入力信号を前記第1
    の論理ゲートの第4の入力と、前記第4の論理ゲートの
    第3の入力と、前記第3の論理ゲートの第4の入力とに
    入力し、前記第2の入力信号の反転信号を前記第1の論
    理ゲートの第3の入力と、前記第2の論理ゲートの第6
    の入力と、前記第3の論理ゲートの第3の入力とに入力
    し、第3の入力信号を前記第3の論理ゲートの第1の入
    力に入力し、前記第1.第2の論理ゲートの出力を共通
    接続し、前記第3.第4の論理ゲートの出力を共通接続
    して、前記第3の入力信号を前記第1の論理ゲートの第
    1の入力に、前記第3の入力信号の反転信号を前記第2
    の論理ゲートの第1の入力に、前記第1の入力信号を前
    記第4の論理ゲートの第6の入力に、前記第2の入力信
    号を前記第4の論理ゲートの第7の入力に、それぞれ入
    力するか、あるいは前記第3の入力信号の反転信号を前
    記第1の論理ゲートの第1の入力に、前記第3の入力信
    号を前記第2の論理ゲートの第1の入力に、前記第1の
    入力信号の反転信号を前記第4の論理ゲートの第6の入
    力に、前記第2の入力信号の反転信号を前記第4の論理
    ゲートの第7の入力に、それぞれ入力するように構成し
    たことを特徴とする加算回路。 (ロ)) 第3の入力信号が桁上げ入力信号であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の加算回路。
JP57114576A 1982-06-30 1982-06-30 加算回路 Pending JPS595347A (ja)

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JP57114576A JPS595347A (ja) 1982-06-30 1982-06-30 加算回路

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ID=14641291

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