JPS5975343A - 桁上げ信号伝播回路 - Google Patents

桁上げ信号伝播回路

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JPS5975343A
JPS5975343A JP57187002A JP18700282A JPS5975343A JP S5975343 A JPS5975343 A JP S5975343A JP 57187002 A JP57187002 A JP 57187002A JP 18700282 A JP18700282 A JP 18700282A JP S5975343 A JPS5975343 A JP S5975343A
Authority
JP
Japan
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carry
signal
transistor
logic
terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP57187002A
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English (en)
Inventor
Akira Yugawa
湯川 彰
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS5975343A publication Critical patent/JPS5975343A/ja
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/48Methods 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
    • G06F7/50Adding; Subtracting
    • G06F7/501Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination
    • G06F7/503Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination using carry switching, i.e. the incoming carry being connected directly, or only via an inverter, to the carry output under control of a carry propagate signal

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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1桁上げ信号伝播回路、特に、主として計算機
のA内Uや乗算器の中の加算処理における桁上げ処理?
高速に行なうた、めの補助紫行なう桁上げ信号伝播回路
に関する。
一般に、集積回路の規模の増大とともに一度に演算処理
されるビット数が大きくなシ、加算処理の場合5桁上げ
信号音次段の加算器に加えるいわゆるリップルキャリ一
方式では演算速度は非常に遅くなってしまうようになっ
た。
このため、桁上げ処理r高速化することが要望されてい
る。
従来のバイポーラIC技術?駆使した桁上げ先見回路は
一例?第1図に示すように、各ビットの加算結果信号P
i と桁上げ信号Giから特別の論理回路ケ用いて各ビ
ットのキャリー信号?求めることにより高速化がはから
れて8た。
この第1図に示す桁上げ先見回路の詳細については5例
えば1979年ジョンウィリー社(J ohnWile
y & 5ons Inc、)より発行されたカイファ
ン(Kai Hwang )著のコンビーータ数値計算
(Computer Arithmetic )  の
第3章8節に詳説されているが、以下に、この桁上げ先
見回路について概説する。
この桁上げ先見回路はバイポーラICのようなインピー
ダンスの低い回路には有効であるが、入力数および出力
数の多いゲートが必要であるため、MO8型集積回路の
ごとくインピーダンスの高い回路に適用すると、この論
理回路の遅延が大きくなるため、利点は小さい。また、
ノー−ドウエアの増大?招き、消費電流も増大する欠点
r有している。
このような欠点紫是正するためとNMO8集積回路?用
いた桁上げ伝播回路の一例?第2図に示す。
第2図に示す桁上げ伝播回路は、半加算器201の加算
結果の負論理tとった加算結果信号Piと桁上げ信号の
負論理?とった桁上げ信号G、とクロック信号端子21
3に供給されるクロック信号ケ用いて桁上げ信号入力端
子211および桁上げ信号出力端子212の電位?制御
することにより、桁上げ信号?上位ビットに伝達する速
度の高速化?はかるものである。
この第2図に示す桁上げ伝播回路の詳細に関しては19
80年アディソンウエスレー社(AddisonWes
ley Publ ishing Company )
より発行ノカルバーミイド(Carver Mead 
)とリンコンウェイ(Lynn Conway)著のV
L8Iシxテム入門(工ntroduction to
 VLSI Systems  )の第5章5節に詳説
されているので、ここでは以下に概説を述べる。
この桁上げ伝播回路はNMO8集積回路を用いトランジ
スタによる放電速度が非常に速いが充電する速度は遅い
という性質?補うため1桁上げ信号出力端子212?ク
ロック信号により前もって充電しておき、桁上げが発生
するときだけ桁上げ信号出力端子212 ’に放電する
ことにより桁上げの有無?伝達する回路である。
したがって、充電のためのクロック信号?必要とする欠
点?有する。
さらにこのクロック信号端子?駆動するための回路が必
要で電力?消費する欠点も有する。
更に充電サイクル中はこの回路の機能が停止するため無
駄時間?必要とする欠点を有する。
このように、e−MO8ICのように低消費電力?めざ
した回路ではクロック線の存在による占有面積の増大と
共にクロック線?充放電する電力消費は無視できない。
本発明の目的はかかる欠点?除去し、最小の付加回路に
より桁上げ信号の伝播を高速に達成できるとともに低消
費室カケ実現できる桁上げ信号伝播回路?提供するもの
である。
本発明の桁上げ信号伝播回路は、加算結果信号と桁上げ
信号と全出力する半加算器と、前記加算結果信号?反転
して反転信号全出力する反転手段と、ソースおよびドレ
イン電極がそれぞれ桁上げ入力信号が供給される桁上げ
入力端子と桁上げ出力信号が出力される桁上げ伝播端子
とに接続されゲート電極に前記加算結果信号が供給され
た第一のトランジスタと、前記第一のトランジスタと並
列に接続されゲート電極に前記反転信号が供給された前
記第一のトランジスタとは異極性の第二のトランジスタ
と、ソースおよびドレイン電極がそれぞれ一組の電源線
の一方と前記桁上げ伝播端子とに接続されゲート電極−
二前記桁上げ信号が供給された前記第一のトランジスタ
と同極性の第三のトランジスタと、一方のゲート電極に
前記加算結果信号が供給され他方のゲート電極が桁上げ
伝播端子に接続され前記電源線の他方と前記桁上げ伝播
端子との間にソースおよびドレインが縦続接続された前
記第一のトランジスタとは異極性の第四および第五のト
ランジスタと?含んで構成される。
すなわち5本発明の桁上げ信号伝播回路は加算結果出力
と桁上げ信号出力?有する半加算器と、前記加算結果出
力全反転する手段と、桁上げ信号入力端子と、桁上げ信
号伝播端子と、−組の電源線と、ソースおよびドレイン
電極がそれぞれ前記桁上げ信号入力端子と前記桁上げ信
号伝播端子とに接続されt第一のトランジスタと、前記
第一のトランジスタと並列に接続されゲート電極が前記
加算結果出力の反転出力に接続された前記第一のトラン
ジスタとは異極性の第二のトランジスタと、ソースおよ
びドレイン電極がそれぞれ前記電源線の一方と前記桁上
げ信号伝播端子とに接続されゲート電極が前記桁上げ信
号出力端子に接続され友前記第−のトランジスタと同極
性の第三のトランジスタと、各々のゲート電極がそれぞ
れ前記加算結果出力端子および桁上げ信号出力端子に接
続され前記電源線の他方と前記桁上げ信号伝播端子との
間にソースおよびドレインが縦続接続された前記第一の
トランジスタとは異極性の第四および第五のトランジス
タと?含んで構成される。
次に1本発明の実施例について、図面?用いて。
詳細に説明する。
第3図は、本発明の一実施例?示す回路図で、正論理出
力?もつ半加算器?用い、桁上げ信号?負論理すなわち
論理“θ′″として伝播させる場合の回路例である。
第3図に示す桁上げ伝播回路は、加算結果信号Pi  
?l?節点315に1桁上げ信号G、i節点314に出
力する半加算器301と1桁上げ入力信号C1−1が供
給される桁上げ入力端子311と1桁一組の電源線と5
桁上げ入力端子311と桁上げチャンネルの第1のトラ
ンジスタ310と5節点315 ’に入力とするnチャ
ンネルトランジスタ307および308により作られる
反転増幅器の出力にゲートが接続され第1のトランジス
タ310と並列に接続されているnチャンネルの第2の
トランジスタ320 と、ドレイン電極紫桁上げ伝播端
子312に、ソース電極?接地し、ゲート會節点314
に接続されたnチャンネルの第3のトランジスタおよび
桁上げ伝播端子312と正電源318 との間に縦続接
続され、各々のゲート?それぞれ節点314および31
5に接続されたnチャンネルの第4のトランジスタ30
5および第5のトランジスタ302によ多構成される。
いま、半加算器301の加算結果が論理“0“の場合、
すなわち桁上げ出力信号Ciが前段からの桁上げ入力信
号C1−□には依存せず、この段の桁上げ信号Giにの
み依存する場合?考える。
加算結果信号Plが論理″0″であるから節点315は
論理″0″50″回路出力は論理″′1″′であるので
トランジスタ310および320はオフとなり、桁上げ
伝播端子312は桁上げ入力端子311  とは切り離
され、桁上げ伝播端子312はトランジスタ302,3
05.306 の状態のみで定まる。
いま、桁上げ信号Gi が論理“O″′であれば加算結
果信号Pi と桁上げ信号G1 とがともに論理“0“
であるから、トランジスタ302および305は導通し
、トランジスタ306は開放となるから桁上げ伝播端子
312は論理″1″となる。
また5桁上げ信号G、が論理“l”であれば、トランジ
スタ305は開放、トランジスタ302および306は
導通となり、桁上げ伝播端子312は論理“0″′とな
り桁上げ信号が次段に伝達される。
次に、半加算器の加算結果信号Piが論理“1″の場合
、すなわち桁上げ伝播が前段からの桁上げ入力信号C1
−1が論理“0″′のとき5桁上げ出力信号C,として
論理“0″′?伝播する場合?考える。
半加算器301では加算結果信号P、および桁上げ信号
G、がともに論理“1″紫とることはないから5桁上げ
信号Giは論理“0″である。この場合、トランジスタ
302.306は開放、トランジスタ305,310.
320 は導通となるので桁上げ入力信号Ci−□がそ
のまま桁上げ出力信号Ci とL文伝播されて出力され
る。
このようにして、前段からの桁上げ入力信号C1−□は
、並列接続されたトランスファゲート310および32
002つにより伝達されるので。
高速なる桁上げが達成できる。
また、この桁上げ伝播回路は第1図に示すような多入力
のゲート勿必要としないためMOS I C内の多入力
ゲートが必然的に持つ大きな遅延時間?必要とせず、第
2図に示すようにプリチャージ【行なうためのクロック
信号端子213が不要であり、トランジスタ数も少いた
め占有面積が小さく、かつプリチャージサイクル?必要
としないため、さらに高速である利点?有している。
また、直流が流れることがないため非常に低消費電力で
ある。
なお1 この段の最終的な加算結果は、加算結果信号、
/は加算結果出力端子319と桁上げ入力端子311の
排他的論理和?とることにより得られる。
第4図は本発明の他の実施例勿示す回路図で。
第4図に示す桁上げ伝播回路は第3図に示す桁上げ伝播
回路において伝達する桁上げ信号が負論理であっtもの
?正論理とした場合の回路で、動作論理が(P、、Gi
、Ci−□、Ci)であったものが(”in Gin 
C4−1,Ci )と逆転するだけで同様に動作する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の桁上げ先見回路の一例紫示す回路図、第
2図は従来の桁上げ伝播回路の一例?示す回路図、第3
図は本発明の桁上げ伝播回路の一実施例r示す回路図、
第4図は本発明の桁上げ伝播回路の他の実施例を示す回
路図である。 101〜104・・・・・・半加算器、105〜118
・・・・・・グー)、201・・・・・・半加算器、2
11・・・・・・桁上げ入力端子% 212・・・・・
・桁上げ伝播端子、213・・・・・・クロック信号端
子、301・・・・・・半加算器、311・・・・・・
桁上げ入力端子、312・・・・・・桁上げ伝播端子。 Ao〜A3.Ai、Bo−B3.Bi・・・・・・加算
入力信号* ” 6+ ” 1+ ” 2* P s+
 P in P in P i=・=・加算結果信号、
Go、G、、G2.G3.G、、Qi 0.。 ・・・桁上げ信号、C−□、C1−□、Ci−□・・・
・・・桁上げ入力信号、co−C3,C1,C1・・・
・・・桁上げ出力信号。 XI/ 窮Z図 躬4 間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 加算結果信号と桁上げ信号と?出力する半加算器と、前
    記加算結果信号?反転して反転信号?出力する反転手段
    と、ソースおよびドレイン電極がそれぞれ桁上げ入力信
    号が供給される桁上げ入力端子と桁上げ出力信号が出力
    される桁上げ伝播端子とに接続されゲート電極−に前記
    加算結果信号が供給された第一のトランジスタと、前記
    第一のトランジスタと並列に接続されゲート電極に前記
    反転信号が供給された前記第一のトランジスタとは異極
    性の第二のトランジスタと、ソースおよびドレイン電極
    がそれぞれ一組の電源線の一方と前記桁上げ伝播端子と
    に接続されゲート電極に前記桁上げ信号が供給された前
    記第一のトランジスタと同極性の第三のトランジスタと
    、一方のゲート電極に前記加算結果信号が供給され他方
    のゲート電極が桁上げ伝播端子に接続され前記電源線の
    他方と前記桁上げ伝播端子との間にソースおよびドレイ
    ンが縦続接続された前記第一のトランジスタとは異極性
    の第四および第五のトランジスタと2含むことケ特徴と
    する桁上げ信号伝播回路。
JP57187002A 1982-10-25 1982-10-25 桁上げ信号伝播回路 Pending JPS5975343A (ja)

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