CN101819513B

CN101819513B - 一种由补码求原码绝对值的方法

Info

Publication number: CN101819513B
Application number: CN2010101159962A
Authority: CN
Inventors: 姜小波; 范永杰
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2030-02-11
Also published as: CN101819513A

Abstract

本发明提供一种由补码求原码绝对值的方法，可用于完成补码原码转换。该方法将要转换的补码A通过编码器C得到编码后的结果B，再把B与原来的补码A异或，最终得到补码的绝对值D。使用本发明提供的方法，与常规的技术相比可节省一定的基本单元，面积变小，功耗降低，且关键路径上的延时变短，计算速度提高。

Description

一种由补码求原码绝对值的方法

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体涉及一种补码求绝对值方法。

技术背景

在集成电路设计过程中，人们经常会遇到求补码的绝对值运算。而补码转换成原码通常会采用附图1所示的取反加一的方法，先将补码的各位取反，再加一，得到最终的结果。

因为取反加一的过程需要大量的半加器和反相器，所以消耗的器件比较多。而且取反加一的关键路径很长，特别是位数比较多的情况下，面积和成本相应比较高，计算速度也比较慢。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种补码求绝对值方法。应用该方法可以节省一定的基本单元，缩短关键路径上的延时。在芯片的设计中，特别是位数多的情况下，可节约器件和降低计算时间。

本发明解决技术问题所采用的方案是：一种补码求绝对值方法，其特征在于，参加运算的数必须为负数的补码，步骤如下：

(3)将补码A送入编码器C，得到编码后的数B。

(4)将编码后得到的数B与原来的补码A逐位异或，最后得到补码的绝对值D。

编码器C的特征在于：编码规律为从补码A的最低位开始逐位检查，直到找出第一个1出现的位置A[X]，然后输出B[X:0]为0，B[N-1:X+1]为1。具体步骤如下：

第一步：检查补码A的A[0]位是否为1。如果A[0]为1，则输出B[0]为0，B[N-1:1]位输出为1。如果A[0]为0，继续第二步。

第二步：检查补码A的A[1]位是否为1。如果A[1]为1，则输出B[1:0]都为0，B[N-1:2]位输出为1。如果A[1]为0，继续第三步。

第三步：检查补码A的A[2]位是否为1。如果A[2]为1，则输出B[2:0]都为0，B[N-1:3]输出为。.如果A[2]为0，继续第四步。

这样从最低位A[0]到A[N-1]位逐位检查第一个1出现的位置，对应输出见表1，表中：Y表示取值为0或者1。在输入数据中，Y...表示A[N-3:3]中取任意值。0...表示A[N-3:3]数据全部为0。在输出数据中，1...表示B[N-3:3]全部为1，0...表示B[N-3:3]全部为0。

特别地，从最低位开始检查，当A[N-2:0]都为0的时候，不管A[N-1]输入是0还是1，输出从B[N-1:0]都为0.

表1：

从表1可以总结出B的每一位的输出表达式为

B[0]＝0

B[1]＝A[0]

B[2]＝A[0]+A[1]

B[N-2]＝A[0]+A[1]+A[2]+......+A[N-3]

B[N-1]＝A[0]+A[1]+A[2]+......+A[N-2]

整个电路的原理图参见图2。

本发明原理的特点是，用编码的方法取代了传统的用半加器加一的方法，来达到优化的目的。本发明的有益效果是，在芯片设计中为实现补码转原码的运算，使用本发明提供的方法，可节省一定的基本单元，缩短关键路径上的延时，从而使设计的产品面积变小，功耗降低，成本降低，且计算速度得到提高。

附图说明

图1是现有常用的补码转原码方法示意图；

图2是本发明的求补码的绝对值的示意图；

图3是4位编码器C的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明，本发明的目的和效果将更加明显，但本发明的实施不限于此。

如图2，为本发明的求补码的绝对值的示意图。补码A送入编码器C，得到编码后的数B，所述补码A为负数的补码；将编码后得到的数B与原来的补码A逐位异或，最后得到补码的绝对值D。

下面以4位的负数的补码求绝对值作为例子，4位的编码器C的编码原理如表2所示，

表2

A[3]	A[2]	A[1]	A[0]	B[3]	B[2]	B[1]	B[0]
								x	x	x	1	1	1	1	0
x	x	1	0	1	1	0	0
								x	1	0	0	1	0	0	0
1	0	0	0	0	0	0	0
								0	0	0	0	0	0	0	0

根据上表，我们可以写出对应的B[(N-1):1]的各位的表达式

B[0]＝o

B[1]＝A[0]

B[2]＝A[0]+A[1]

B[3]＝A[0]+A[1]+A[2]

具体实现的电路如图3所示，图中的in[3…0]为补码A的输入，out[3…0]为输出数B。

本实施方式求绝对值处理方法具体步骤如下：

(1)将补码A送入编码器C，得到编码后的数B。

(2)将编码后得到的数B与原来的补码A逐位异或，得到补码的绝对值D。

例如，补码A为1010(-6)，其中最高位为符号位。

步骤(1)，通过编码后对应输出B为1100

步骤(2)，A与B逐位异或

最终得到结果D：0110.结果正确。8位，16位，32位等的电路可以用4位的电路进行级联。

下面列举采用以上方法与使用传统取反加一的方法所占用资源情况。采用不同方法占用资源对比如表3所示，表3中“所有逻辑单元”中的not表示非门，xor表示或非门，and表示与门。“在关键路径延时”上，and表示一个与门的延时，xor表示一个异或门的延时，or表示一个或门的延时。

表3

由上表可以看出，位数越高，面积优势比较明显，延时优势下降。针对不同的面积和延时的需要，采用不同的位数优化。

Claims

1.一种用于集成电路中的由补码求原码绝对值的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将补码A送入编码器C，得到编码后的数B，所述补码A为负数的补码；

编码器C的编码过程为：从补码A的最低位开始逐位检查，直到找出第一个1出现的位置A[X]，然后输出B[X:0]的值都为0，B[N-1:X+1]的值都为1，其中，N为编码器的位数，X为0～N-1中的某个整数，X越大，表示A[X]、B[X]所在的位越高，B[X:0]表示数B中B[X]至B[0]的所有位，B[N-1:X+1]表示数B中B[N-1]至B[X+1]的所有位；

(2)将编码后得到的数B与原来的补码A逐位异或，最后得到补码的绝对值D。

2.根据权利要求1所述的方法，特征在于编码器C的编码步骤具体如下：

第一步：检查补码A的A[0]位的值是否为1，如果A[0]位的值为1，则输出B[0]位的值为0，B[N-1:1]位的值为1，如果A[0]位的值为0，继续第二步；

第二步：检查补码A的A[1]位的值是否为1，如果A[1]位的值为1，则输出B[1:0]的值都为0，B[N-1:2]位的值为1，如果A[1]位的值为0，继续第三步；

第三步：检查补码A的A[2]位的值是否为1，如果A[2]位的值为1，则输出B[2:0]的值都为0，B[N-1:3]的值输出为1，如果A[2]位的值为0，继续第四步；

接下来顺次检查补码A的A[X]位是否为1，如果A[X]位的值为1，则输出B[X:0]的值都为0，B[X:X+1]的值输出为1，如果A[X]位的值为0，继续下一步；

这样从最低位A[0]依次到最高位A[N-1]位逐位检查第一个1出现的位置，然后输出数B各位的值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于编码器C的编码过程中，从最低位开始检查，当A[N-2:0]的值都为0的时候，不管A[N-1]输入是0还是1，输出从B[N-1:0]的值都为0。