JPS63201825A - 演算処理装置 - Google Patents

演算処理装置

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JPS63201825A
JPS63201825A JP62035042A JP3504287A JPS63201825A JP S63201825 A JPS63201825 A JP S63201825A JP 62035042 A JP62035042 A JP 62035042A JP 3504287 A JP3504287 A JP 3504287A JP S63201825 A JPS63201825 A JP S63201825A
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multiplication
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JP62035042A
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Tamotsu Nishiyama
西山 保
Tadashi Takagi
高木 直史
Shigero Kuninobu
國信 茂郎
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】 産業上の利用分野 本発明は、算術演算処理装置に係り、特に内部演算の繰
り返し実行の高速化に好適な演算処理装置に関する。
従来の技術 従来、高速乗算器については、日経エレクトロニクス、
1978.6−29 (1978年)第76頁から第9
o頁に論じられている。2進の配列型乗算器やWall
ace 木を用いた乗算器では、部分積を桁上げ保存加
算器(Carry 5ave Adder)を用いて加
え合せ、桁上げ保存表現(2つの2進数)で表わされた
積を求めた後、最後に積を桁上げ先見(Carry L
ook Ahead)加算器等を用いて通常の2進数に
変換する。まだ、これらの乗算器では、2ピツ) Bo
othの方法により乗数を各桁が(−2゜−1,0,1
,2)の要素である4進符号付きディジット数に変換し
て部分積の数を半減し、ノ・−ドウエア量の削減および
計算の高速化を行っている。
発明が解決しようとする問題点 上記従来技術では、多項式の計算等の乗算を繰り返し行
う応用に対する高速化に関する配慮がなされておらず、
特に、前段の乗算結果(つまり積)を次段の乗算の乗数
とするような応用に用いる場合、積を桁上げ保存表現か
ら一端、2進表現に変換し、さらに、4進符号付きディ
ジット数に変換するため、演算数の桁数が大きくなると
、桁上げ5 ヘー。
保存表現から2進表現への変換に要する時間が長くなり
、さらに、乗算の繰り返し回数が増すと、計算時間が膨
大となるという問題点がある。
本発明の目的は、このような従来の問題点を改善し、乗
算等の内部演算の出力である内部表現を次段の内部演算
の入力とすることによって繰り返し演算を高速化する演
算処理装置を提供することである。
問題点を解決するだめの手段 上記目的は、(1)乗算等の内部演算の演算結果を複数
の数を用いた表現で求める演算処理装置において、それ
らの複数の数を各々保持する複数個の記憶手段と、前記
複数個の記憶手段に保持された複数の数から直接前記内
部演算への入力を生成する手段とを有し、前記内部演算
の出力である複数の数を前記複数個の記憶手段に保持す
ること、あるいは(2)乗算における乗数として前記複
数の数を入力する乗数リコード回路を備え、乗数の連続
した一定桁に対応する前記複数の数の各桁からなる集合
を6ベーン 構成して、乗数を前記集合の集りで表わし、それらの各
集合における中間結果を求める第1の手段と、それらの
各集合における中間桁上げを求める第2の手段とを有す
る第1ステツプの演算と、それらの各集合毎にその集合
における前記中間結果とその集合の一つ下位の集合から
の前記中間桁上げとからリコードされた乗数の桁を生成
する第3の手段を有する第2ステツプの演算とによって
前記乗数リコード回路を構成することによって達成され
る。
作用 前記手段(1)によって、乗算における桁上げ保存表現
等の内部演算結果である複数の数を用いた表現を、2進
表現に変換することなく、次段の内部演算への入力とす
ることができ、さらに、前記手段(2)によって、乗算
における乗数リコード回路で、桁上げ保存表現等の複数
の数を用いた表現を乗算の入力へ変換する回路を兼ねる
ことができる。
しだがって、乗算等の内部演算の繰り返し実行の高速化
が可能となる。
7 ・、−1 実施例 以下、本発明の一実施例を図面により説明する。
本実施例では特に部分積の加算に桁上げ保存加算器(C
arry 5ave Adder )を用い、乗数を桁
上げ保存表現(2つの2進数)から各桁が(−2゜−1
,o、1.2)の要素である4進符号付きディジット数
ヘリコードする回路を有する乗算器を例として説明する
第1図は、本実施例における乗算器の一構成例を示すブ
ロック図である。第1図における乗算器は、乗数のリコ
ード回路1、部分積生成・加算回路2、加算器3、マル
チプレクサ4,5、およびレジスタ10,11.12.
13によって構成される。また、信号線21 .22.
23.24 。
25.26.27.28.31 .32.33および3
4は、それぞれnビット2値信号であり、信号線21お
よび24は被乗数、22は乗数、31は積の中間結果、
32は積の桁上げ数、33および34は最終積をそれぞ
れ示す2の補数表示の2進数を表わす。ただし、本実施
例では簡単のため、nは桁溢れしない程度に十分大きく
し、さらに丸め処理を省略している。また、信号29は
リコードされた乗数を示す4進符号付きディジット数を
表す信号である。なお、信号23は恒等的に。を表すn
ビット信号である。以下、各ブロックについて説明する
部分積生成・加算回路2は、リコードされた乗数29の
各ディジット毎にそのディジットと被乗数24との部分
積をとり、全ディジットに対する部分積を加え合せ、積
を桁上げ保存表現(積の中間結果31と積の桁上げ数3
2)で求める回路である。部分積の生成においては、リ
コードされた乗数の各ディジットが(−2,−1,0,
1,2)のいずれかの値に応じて、被乗数の2倍と正負
の符号反転等を行う。被乗数の2倍は被乗数の各桁を左
へ1ビツトシフトすることにより容易に行え、また、被
乗数の2の補数をとることによって正負の符号反転も容
易に実現できる。さらに部分積の加算は、桁上げ保存加
算器(Carry 5ave Adder)を用いたW
allace木あるいは配列型で容易に実現91・−7 できる。
加算器3は、積を桁上げ保存表現(積の中間結果31と
積の桁上げ数32)から通常の2進表現に変換する回路
である。つまり、積の中間結果31と積の桁上げ数32
とを加算して、2進表現の最終積33を求める回路であ
り、桁上げ先見(Carry Look Ahead 
)加算器で容易に実現できる。
マルチプレクサ4および5は、次段の乗算の乗数に、外
部からの乗数22か、あるいは前段の乗算の積を表わす
桁上げ保存表現31および32かのいずれかを選択する
回路である。ただし、乗数22は通常の2進数であるの
で、マルチプレクサ5への一方の入力信号23は便宜上
0とする。また、マルチプレクサ4.6への入力信号2
2.23を互いに入れ換えてもよい。
レジスタ10,11.12および13は、それぞれ被乗
数2乗数の桁上げ保存表現における中間結果、桁上げ数
および最終積を表わす2進数を格納するnビットの記憶
装置である。なお、レジス10ペーン タ1oは、乗算への入力信号の同期が何らかの方法でと
れるならば、省略することが可能である。
次に、リコード回路1について説明する。
第2図は、本発明の一実施例における乗数のリコード回
路1を構成する基本回路の概略ブロック図である。第2
図の基本回路は、中間桁上げ生成部101.中間結果生
成部102およびリコードされた乗数生成部103から
構成されておシ、中間桁上げ生成部101および中間結
果生成部102は共に、乗数の桁上げ保存表現における
中間結果を表わす数27の第2j+1桁!2j+111
1 、第23桁L 2 jフッ2.第2j−1桁、r2
j−1113、および乗数の桁上げ保存表現における桁
上げ数を表わす数28の第2j+1桁y2j+、 12
1 、第2j桁y2j 122.第2j−1桁、y、、
j  、123を入力し、それぞれ第コディジットにお
ける中間桁上げCコ131および中間結果Sj  13
2を出力する。
また、リコードされた乗数生成部103は、第jディジ
ットにおける中間結果5j132および第コー1ディジ
ットからの中間桁上げCj、13311  /−。
を入力し、リコードされた乗数の第jディジットRj 
141を出力する。つまり、リコードは2ステツプで行
う。
第1ステツプでは、乗数の桁上げ保存表現における2数
27および28をそれぞれ2桁ずつのグループに分割し
、そのグループの2桁x2j+1111゜J2j112
およびy2j(1121、y2j 122  と1つ下
位グループの上位桁X・  113および2フー1 y2j−1123とから、中間桁上げCj 131と中
間結果5j132を求める。
第2ステツプでは、そのグループの中間結果5j132
と1つ下位グループからの中間桁上げCj  。
133とからリコードされた乗数の第jデイジッ)Rj
141を決定する。ただし1.2:2j+1111゜x
2j112 、 x2j  1113 、 y2j+1
121 、!/2j122およびy   123は、そ
れぞれ(0,1)2コー1 のいずれかの値を表わす1ビツト2値信号であり、中間
桁上げCj 131およびCj−4133は共に(o、
1,2)のいずれかの値を表す信号であシ、また、中間
結果Sj 132は(−3、−2、−1。
o、1)のいずれかの値を表わす信号であり、リコード
された乗数Rj141は(−2,−1,0゜1.2)の
いずれかの値を表わす信号である。
以下、第2図における各ブロックについて説明する。
中間桁上げ生成部101および中間結果生成部102は
、前記2数(つまり27.28)の第2j十1桁、第2
j桁および第2j−1桁のそれぞれ各桁毎の算術和!2
j+1 +yzj+1 、 、r2j +y2j およ
びx2;  、+y2jjから、第3図に示す規則によ
り、中間桁上げCj131および中間結果F33 1s
 2を生成する回路である。ただし、+は加算を行う算
術演算子である。
リコードされた乗数生成部103tti、中間結果Sj
と1ディジット下位からの中間桁上げC,−4との加算
、つまり算術和Sj十〇j、を行い、リコードされた乗
数の第jディジットを生成する回路である。ただし、リ
コードされた乗数は、(−2゜−1,0,1,2)のい
ずれかである。また、第3図の規則は、中間桁上げCj
および中間結果5j13へ一ノ 決定規則の一例であり、中間結果S、が−3で、下位か
らの中間桁上げCj−1が0となったり、中間結果が1
で下位からの中間桁上げが2になることがないように決
められている。
例えば、符号付きディジット数Rj 、 Cj 、 S
jを3ビツトの2の補数表示の2進数で表現すると、前
記中間桁上げ生成部1o1.中間結果生成部102およ
びリコードされた乗数生成部103は容易に設計できる
。ただし、Cj  は常に非負であるので、符号ビット
を省略し、2ビツトの信号で表現することができる。
なお、本実施例では、乗数の桁上げ保存表現を第2j+
1桁と第2j桁との2桁ずつのグループに分割したが、
第2j桁と第2j−1桁との2桁からなるグループに分
割することも可能である。
また、リコード回路1は、これらのグループの各グルー
プに対し、それぞれ第2図の基本回路を設け、リコード
された乗数の1デイジツトを生成する。
なお、本実施例では乗算の繰り返しを行う演算14ベー
ノ 器について説明したが、第1図における信号線31およ
び32に桁上げ保存加算器(Carry 5ave人d
der )を挿入し、積の桁上げ保存表現と他の2進数
とを加算し、その結果を桁上げ保存表現で出力すること
によって、乗算と加算の繰り返しを行うことが可能とな
る。これによシ、 ((((y、Xx、+a、)X、z2+a2)Xxs+
a3)×x4+a4)・・・参■・・ という形の多項式の計算も高速で実行することができる
第4図にその構成図を示す。ブロック6は桁上げ保存加
算器(C8A)等の加算器であり、信号線24は加数で
ある2進を表わすnビット2値信号である。
本実施例によれば、従来の桁上げ保存加算器(Carr
y 5ave Adcler)を用いた乗算器に較べ、
繰り返し乗算を行う際に、積の桁上げ保存表現から通常
の2進表現への変換を省略できるので、演算数の桁数に
比例あるいはその対数に比例する演算時間が繰り返し回
数毎に短縮される等の効果が15ヘー。
ある。
発明の効果 本発明によれば、演算処理装置の内部演算の出力結果を
直接、次段の演算の入力とすることができ、内部演算数
を内部表現から2進表現等の外部表現に変換する必要が
ないので、乗算等の繰り返し演算あるいは加減算と乗算
等の連続演算の高速化などの効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の乗算器の構成を示すブロッ
ク図、第2図は乗数のリコード回路を構成する基本回路
の概略ブロック図、第3図はリコ1 ・・・・リコード
回路、2・・・・・部分積生成・加算回路、3・・・・
・・加算器、4.5・・・・・・マルチプレクサ、10
.11.12.13・・・・・・レジスタ、101・・
・・・・中間桁上げ生成部、102・・・・・・中間結
果生成部、103・・・・・リコードされた乗数生成部
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第3
図 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1内部演算数が複数の数の各々を表わす複数個の
    変数の1次多項式で表現できるとき、前記内部演算数を
    前記複数の数の組で表わし、内部演算に前記複数の数で
    表わされた内部演算数を用いる演算処理装置において、
    前記内部演算数を表わす複数の数を各々保持する複数個
    の記憶手段と、前記内部演算数と同表現である複数の数
    の組で表わされた結果を出力する所望の1つないしは複
    数の内部演算手段と、前記複数個の記憶手段に保持され
    た内部演算数を表わす複数の数から前記内部演算手段へ
    の少なくとも1つの入力を生成する手段とを有し、前記
    内部演算手段の出力である前記結果を表わす複数の数を
    前記複数個の記憶手段に保持することによって、前記内
    部演算を繰り返し、あるいは連続して実行することを特
    徴とする演算処理装置。
  2. (2)被乗数とリコードされた乗数とからそれらの積を
    複数の数を用いた表現で求める乗算手段、あるいは該乗
    算手段と前記積に1数を加算して和を前記表現で求める
    加算手段と、前記表現の複数の数をそれぞれ保持する複
    数個の記憶手段と、前記複数個の記憶手段に保持された
    前記複数の数から前記乗算手段への入力となるリコード
    された乗数を生成するリコード手段と、前記乗算手段あ
    るいは加算手段の出力である前記複数の数から積あるい
    は和を表わす1つの数への変換手段とを有し、前記乗算
    手段あるいは加算手段の出力である前記複数の数を前記
    複数個の記憶手段に保持させることにより、乗算あるい
    は乗算と加算の繰り返し実行をすることを特徴とする演
    算処理装置。
  3. (3)乗算における積あるいは前記積と他の1数の和(
    差)を複数の数で表わし、前記積あるいは前記和(差)
    が前記複数の数を表わす複数個の変数の1次多項式で表
    現される演算処理装置において、前記複数の数を乗数と
    して入力する乗数リコード回路を備え、乗数の連続した
    一定桁に対応する前記複数の数の各桁からなる集合を構
    成して、乗数を前記集合の集りで表し、前記各集合にお
    ける中間結果を求める第1の手段と、前記各集合におけ
    る中間桁上げを求める第2の手段とを有する第1ステッ
    プの演算と、前記各集合毎に、該集合における前記中間
    結果と隣接する下位の集合からの前記中間桁上げとから
    リコードされた乗数の桁を生成する第3の手段を有する
    第2ステップの演算とによって前記乗数リコード回路を
    構成することを特徴とする演算処理装置。
JP62035042A 1986-06-27 1987-02-18 演算処理装置 Granted JPS63201825A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62035042A JPS63201825A (ja) 1987-02-18 1987-02-18 演算処理装置
US07/095,525 US4868777A (en) 1986-09-12 1987-09-10 High speed multiplier utilizing signed-digit and carry-save operands
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
JP62035042A JPS63201825A (ja) 1987-02-18 1987-02-18 演算処理装置

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JPS63201825A true JPS63201825A (ja) 1988-08-19
JPH0583930B2 JPH0583930B2 (ja) 1993-11-30

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0511981A (ja) * 1990-08-07 1993-01-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 乗算処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0511981A (ja) * 1990-08-07 1993-01-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 乗算処理装置

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