DE69228623T2

DE69228623T2 - Redundanz-binäre digitale Operationseinheit

Info

Publication number: DE69228623T2
Application number: DE69228623T
Authority: DE
Inventors: Ryuji Ishida
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1992-04-08
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: EP0508411B1; EP0508411A2; DE69228623D1; US5251166A; JPH04309123A; EP0508411A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine digitale Operationseinheit, und betrifft insbesondere eine digitale Operationseinheit vom redundanten binären Typ, die eine Operation unter Verwendung eines redundanten binären Zahlensystems verarbeitet.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Herkömmlich haben digitale Operationseinheiten vom redundanten binären Typ dieser Art durch eines der folgenden zwei Verfahren beurteilt, ob Operationsdaten überlaufen oder nicht: das erste Verfahren erfaßt einen Überlauf, indem es nach einem Umwandeln der Operationsdaten in binäre Zahlen den binären Daten ein Vorzeichen zuteilt, das gegensätzlich zu demjenigen der redundanten binären Daten ist. Das zweite Verfahren beurteilt das Überlaufen der Daten, wenn ein Übertrag von der redundanten binären Operationsschaltung auftritt, der aus einer verschlechterten Integrität redundanter binärer Daten resultiert.
Die redundante Binärzahl bedeutet hier ein Verfahren für einen numerischen Ausdruck, wo numerische Daten an einer Stelle durch drei Werte "1", "0" und "-1" ausgedrückt werden. Dies kann die Ausbreitung von Überträgen bei einer Operation eliminieren, was in einer festen Operationszeit ungeachtet der Operations- Wortlänge resultiert. Die drei Werte einer redundanten Binärzahl sind jeweils in zwei Bits angegeben: 01 (= 1), 00 (= 0) und 11 (= -1). Da jede Ziffer bzw. Stelle "1", "0" oder "-1" ("-1" wird hierin nachfolgend der Annehmlichkeit halber "T" genannt) sein kann, ist der maximale Wert einer achtstelligen Zahl beispielsweise "11111111" (= 255), und der minimale Wert ist in diesem Fall "TTTTTTTT" (= - 255). Diese Art von Ausdruck kann mit derselben Wortlänge einen weiteren Datenbereich als ein normales binäres Zahlensystem abdecken. Insbesondere ermöglicht eine feste Operationsgeschwindigkeit ungeachtet der Operations-Wortlänge eine Operationschaltung hoher Geschwindigkeit für Operationen, wo Daten akkumuliert werden, wie beispielsweise für eine Filteroperation. Insbesondere ist ein zeitaufwendiger Prozeß einer Umwandlung aus redundanten Binärzahlen in Binärzahlen pipelinemäßig vorgesehen, so daß die redundanten Binärdaten mit hoher Geschwindigkeit akkumuliert werden und die Ergebnisse dann aus einer redundanten Binärzahl in eine Binärzahl umgewandelt werden.
Das redundante binäre Operationsverfahren soll verhindern, daß ein Übertrag ausgebreitet wird. Mit diesem Verfahren wird dann, wenn zwei Daten summiert werden, zuerst auf die Werte bei den Codeelementen bzw. den numerischen Zeichen direkt unter dem zu berechnenden Bezug genommen, um einen Zwischen- Übertrag und eine Summe zu erzeugen, die zur Verarbeitung eines Übertrags vom niedrigeren numerischen Zeichen verwendet werden.
Beispielsweise dann, wenn das numerische Zeichen n ("n"-tes numerisches Zeichen) der Daten des ersten Summanden bzw. Augenden "1" ist, und das numerische Zeichen n der Daten des zweiten Summanden "0" ist, veranlaßt ein Übertrag von einem niedrigeren numerischen Zeichen weitere Überträge zu den numerischen Zeichen, die höher als das numerische Zeichen n sind, was in einer Übertragsausbreitung resultiert. Um dies zu vermeiden wird zuerst der Zustand bei dem numerischen Zeichen geprüft, das direkt unter dem numerischen Zeichen n ist, und dann, wenn es eine Möglichkeit eines Übertrags gibt, wird im voraus ein Übertrag von "1" zum numerischen Zeichen n+1 zugeteilt, wobei eine Zwischensumme von "T" gehalten wird. Dies kann die Ausbreitung eines Übertrags durch eine Operation "1+T = 0" selbst dann stoppen, wenn ein Übertrag vom niedrigeren numerischen Zeichen auftritt. Die Tabelle 1 zeigt die Operationsregel im ersten Schritt der red- undanz-binären Addition. In dieser Tabelle ist der erste Summand beim numerischen Zeichen n als Xn ausgedrückt, der zweite Summand beim numerischen Zeichen n ist Yn, die Werte bei den numerischen Zeichen, die direkt unter dem numerischen Zeichen n sind, sind für den ersten Summanden und den zweiten Summanden jeweils Xn-1 und Yn-1, ist der Übertrag Ci und ist die Zwischensumme Si. TABELLE 1
Nun soll eine Binärzahl angenommen werden, die als Acht-Bit-Daten "01100000" (= 96) ausgedrückt ist. Da eine Binärzahl nur durch Umkehren des Vorzeichens beim Vorzeichen-Bit in eine redundante Binärzahl umgewandelt werden kann, ist der obige Wert auch im redundanten binären Zahlensystem "01100000". Wenn "0" gemäß der in Tabelle 1 gezeigten Regel addiert wird, wird das Operationsergebnis folgendes sein:
wobei (1) einen Überlauf bedeutet.
Somit kann ein Wert, der im binären Zahlensystem ausgedrückt werden kann, selbst dann, wenn er im redundanten binären Zahlensystem ausgedrückt wird, einen Überlauf veranlassen, wenn "0" zum Wert hinzugefügt wird, und die Daten können nicht gehalten werden.
Eine solche herkömmliche redundanz-binäre Operationsschaltung erfaßt immer einen Überlauf durch Umwandeln der Operationsdaten in binäre Zahlen. Bei spielsweise kann eine Akkumulation mit einer höheren Geschwindigkeit durch Verwenden des redundanz-binären Operationsverfahrens verarbeitet werden, aber die Akkumulationsergebnisse müssen für eine Überlaufbeurteilung in Binärzahlen umgewandelt werden, wenn es eine Möglichkeit eines Überlaufs gibt. Dies resultiert in einer reduzierten Operationsgeschwindigkeit.
Ein weiterer Nachteil des herkömmlichen Verfahrens besteht darin, daß ein Übertragssignal selbst dann erzeugt werden kann, wenn ein Überlauf in Wirklichkeit nicht auftritt, da die Werte des redundanz-binären Zahlensystems mit drei Werten "1", "0" und "-1" ausgedrückt werden und derselbe Wert auf verschiedene Weise ausgedrückt werden kann. Beispielsweise ist der Wert "5" im dezimalen Zahlensystem im binären Zahlensystem "0101", und im redundanz-binären Zahlensystem kann dieser Wert eine vierstellige Zahl "1T1T" oder eine fünfstellige Zahl "1T0TT" sein. Wenn die Dezimalzahl "5" im redundanz-binären Zahlensystem als fünfstellige Zahl "1T0TT" ausgedrückt wird, tritt ein Übertragssignal auf, wenn die Operationsschaltung für die Operations-Wortlänge von vier Stellen gemacht ist. In diesem Fall wird der Wert als Überlauf beurteilt, obwohl der tatsächliche Wert nicht überläuft. Zusätzlich beurteilt eine herkömmliche redundanz-binäre Operationsschaltung den Zustand der Stelle direkt unterhalb derjenigen, die zu verarbeiten ist. Dies bedeutet, daß unter den Werten, die bei einer Operationsausgabe ein Übertragssignal veranlassen, negative Werte größere Absolutwerte als positive haben, was in einer Abweichung zwischen positiven und negativen Werten resultiert. Insbesondere dann, wenn angenommen wird, daß zwei Werte "+8" und "-8" in vier Stellen ausgedrückt werden, wird "+8" im redundanz-binären Zahlensystem als "1000" ausgedrückt wird, und "-8" als "T000". Beispielsweise dann, wenn 0 zu beiden Zahlen addiert wird, tritt ein Überlauf nur dann auf, wenn die Zahl positiv ist, wie es nachfolgend gezeigt ist.
(Überlauf)
Arithmetikeinheiten bzw. Recheneinheiten eines Experimentiermuster- Erkennungscomputers sind in "IEEE Transactions on Computers, vol. C-19, no. 8, 8/1970, Seiten 720-733" beschrieben. Dort ist ein Addierer-Subtrahierer beschrieben, in welchem eine Redundanz eingeführt ist, um eine Ausbreitung des Über tragsborgens zu begrenzen. Die Verwendung redundanter Zahlensysteme ist beschrieben, sowie eine Struktur, mit welcher eine Multiplikation und eine Division ausgeführt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine digitale Operationseinheit vom redundanz-binären Typ zu schaffen, die zu einer Akkumulationsverarbeitung hoher Geschwindigkeit fähig ist, ohne den Nachteil einer behinderten bzw. gestörten Verarbeitungszeit aufgrund einer Operation für eine Überlaufbeurteilung.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine digitale Operationseinheit vom redundanz-binären Typ zu schaffen, die verhindern kann, daß Daten, die nicht überlaufen, als überlaufend beurteilt werden, und die Abweichung zwischen positiven und negativen Werten bei einer Überlaufbeurteilung lösen kann.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine digitale Operationseinheit vom redundanz-binären Typ zu schaffen, die einen Überlauf automatisch korrigiert, um die Notwendigkeit einer spezialisierten Datenoperation für eine Überlaufkorrektur zu eliminieren, was in einer einfacheren Operationssteuerung resultiert.
Gemäß der Erfindung ist eine digitale Operationseinheit mit einer Vorzeichenstelle geschaffen, wie sie im Anspruch 1 definiert ist. Die abhängigen Ansprüche definieren besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist eine digitale Operationseinheit vom redundanz-binären Typ zum Erreichen dieser Aufgaben folgendes auf: eine redundanz-binäre Addierereinrichtung, deren Operations- Wortlänge durch Addieren einer Vielzahl von Übertragsüberschußstellen bzw. - ziffern auf der Seite eines höheren Wertes und einer Schutzziffer für eine Überlaufbeurteilung bei der höchsten Position zu der Wortlänge der redundanten binären Dateneingabe bestimmt wird, eine Festwert-Datenausgabeeinrichtung, zu der ein Übertragssignal, das den Wert einer Übertragsausgabe von der redundanzbinären Addierereinrichtung eingegeben wird, und die alle der vorbestimmten Festwert-Daten in Abhängigkeit vom Wert des Übertragssignals ausgibt, und eine Auswahleinrichtung, die die Datenausgabe von der redundanz-binären Addierereinrichtung oder die festen Daten von der Festwert-Datenausgabeeinrichtung in Abhängigkeit vom Auswahlsignal von der redundanz-binären Addierereinrichtung selektiv ausgibt.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt die Auswahleinrichtung den Wert der Schutzziffer bei der höchsten Position der Datenausgabe von der redundanz-binären Addierereinrichtung als das Auswahlsignal ein und wählt feste Daten von der Festwert-Datenausgabeeinrichtung aus und gibt sie aus, wenn der Wert der Schutzziffer der Ausgabedaten "-1" ist, oder die Datenausgabe von der redundanz-binären Addierereinrichtung, wenn die Schutzziffer der Ausgabedaten einen Wert hat, der anders als "-1" ist.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt die Festwert- Ausgabeeinrichtung Festwert-Daten in Abhängigkeit vom Übertragssignal aus, das von der redundanz-binären Addierereinrichtung ausgegeben wird, um zu zeigen, ob ein Übertrag existiert oder nicht. Insbesondere gibt sie als die Festwert-Daten die maximalen redundanz-binären Daten aus, die dieselbe Wortlänge für Daten haben, wie sie die Einheit für eine Operation hat, und die selbst dann nicht überlaufen, wenn "0" addiert wird, wenn der Übertrag "1" ist, und die minimalen redundanz-binären Daten mit dem Vorzeichen-Bit gegensätzlich zu den maximalen Festwert-Daten, wenn der Übertrag ein Wert anders als "1" ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Festwert- Ausgabeeinrichtung eine Maximalwert-Halteeinrichtung auf, um die maximalen redundanz-binären Daten zu halten, eine Minimalwert-Halteeinrichtung, um die minimalen redundanz-binären Daten zu halten, und eine Umschalteinrichtung, die gemäß dem Übertragssignal, das den Wert einer Übertragsausgabe von der redundanz-binären Addierereinrichtung die maximalen oder minimalen redundanzbinären Daten von der Maximalwert-Halteeinrichtung oder der Minimalwert- Halteeinrichtung auswählt und ausgibt. Alternativ dazu gibt die Festwert- Ausgabeeinrichtung Daten mit den Bits mit redundantem binären Wert bei den geradzahligen Stellen aus, die mit dem Übertragssignal von der redundanz-binären Addierereinrichtung verbunden sind, die Vorzeichen-Bits bei den geradzahligen Stellen, die mit einem Potential niedrigen Pegels verbunden sind, und den Wert und Vorzeichen-Bits bei ungeradzahligen Stellen, die mit einem Potential hohen Pegels verbunden sind, um die maximalen und minimalen redundanten binären Daten unter Berücksichtigung des Übertragssignals der redundanz-binären Addierereinrichtung derart selektiv auszugeben, daß sie auf einem hohen Pegel sind, wenn der Übertrag "1" ist, und auf einem niedrigen Pegel, wenn der Übertrag ein Wert anders als "1" ist.
Andere Aufgaben und Effekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung geklärt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm zum Darstellen der Konfiguration einer digitalen Operationseinheit vom redundanten binären Typ gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm zum Darstellen der Konfiguration einer in einer digitalen Operationseinheit vom redundanten binären Typ der vorliegenden Erfindung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel enthaltenen Festwert-Ausgabeschaltung.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm zum Darstellen der Konfiguration einer in eine digitale Operationseinheit vom redundanten binären Typ der vorliegenden Erfindung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel enthaltenen Festwert-Ausgabeschaltung.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsbeispiele dieser Erfindung beschrieben. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer digitalen Operationseinheit vom redundanten binären Typ gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt.
Die digitale Operationseinheit vom redundanten binären Zahlensystemtyp der Fig. 1 weist folgendes auf: einen Redundanz-Binäraddierer 101 für eine Additionsverarbeitung redundanter binärer Daten, eine Festwert-Ausgabeschaltung 102, die unterschiedliche Festwerte auf ein Empfangen eines Übertragssignals vom Redundanz-Binäraddierer 101 selektiv ausgibt, und eine Auswahlschaltung 103, die entweder die Ausgabe vom Redundanz-Binäraddierer 101 oder diejenige von der Festwert-Ausgabeschaltung 102 in Abhängigkeit vom Vorzeichen-Bit-Inhalt der vom Redundanz-Binäraddierer 101 ausgegebenen Operationsdaten selektiv eingibt, um die Operationsergebnisse auszugeben.
Eingangsdaten werden zu einer ersten Eingangsanschlußstelle IN1 des Redundanz-Binäraddierers 101 über eine Datenleitung 110 eingegeben. Von der Ausgangsanschlußstelle OUT des Redundanz-Binäraddierers 101 ausgegebene Operationsdaten werden zur ersten Eingangsanschlußstelle IN1 der Auswahlschaltung 103 über eine Datenleitung 112 eingegeben. Das Vorzeichen-Bit bei der höchsten Stelle unter den vom Redundanz-Binäraddierer 101 ausgegebenen Operationsdaten wird zur Auswahlsignal-Eingangsanschlußstelle S der Auswahlschaltung 103 über eine Datenleitung 115 eingegeben. Ein von einer Übertragssignal-Ausgangsanschlußstelle T des Redundanz-Binäraddierers 101 ausgegebenes Übertragssignal wird zur Auswahlsignal-Eingangsanschlußstelle S der Festwert- Ausgabeschaltung 102 über eine Datenleitung 113 eingegeben.
Ausgangsdaten von der Ausgangsanschlußstelle OUT der Festwert- Ausgabeschaltung 102 werden zu einer zweiten Eingangsanschlußstelle IN2 der Auswahlschaltung 103 über eine Datenleitung 114 eingegeben. Ausgangsdaten von der Ausgangsanschlußstelle OUT der Auswahlschaltung 103 werden über eine Datenleitung 116 ausgegeben und gleichzeitig zur zweiten Eingangsanschlußstelle IN2 des Redundanz-Binäraddierers 101 über eine Datenleitung 111 für eine Akkumulation eingegeben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Wortlänge für über eine Datenleitung 110 eingegebene Daten auf acht Stellen eingestellt. Der Redundanz-Binäraddierer 101 hat die Operations-Wortlänge von 12 Stellen durch Vorsehen drei marginaler Stellen für einen Übertrag auf der höherwertigen Stellenseite und durch weiteres Addieren einer Schutzstelle für eine Überlaufbeurteilung als die höchste Stelle zu der achtstelligen Wortlänge der Eingangsdaten. Schließlich haben die umgewandelten Daten als binäre Daten ohne die obige Schutzstelle die Wortlänge von 11 Stellen. Achtstellige Daten, die zur ersten Eingangsanschlußstelle IN1 des Redundanz- Binäraddierers 101 eingegeben werden, werden den unteren bzw. niederwertigen acht Stellen des 12 Stellen langen Operationswortes zugeteilt. Für jede der höchsten vier Stellen der Operationswortlänge wird "0" eingegeben.
Als nächstes ist Fig. 2 ist ein Konfigurationsdiagramm der Festwert- Ausgabeschaltung 102. Die Festwert-Ausgabeschaltung 102 weist folgendes auf:
eine Minimalwert-Halteschaltung 202, eine Maximalwert-Halteschaltung 203 und einen Multiplexer 201. Die festen Daten, die von der Minimalwert-Halteschaltung 202 ausgegeben werden, werden zur zweiten Eingangsanschlußstelle IN2 des Multiplexers 201 über eine Datenleitung 210 eingegeben, und die festen Daten, die von der Maximalwert-Halteschaltung 203 ausgegeben werden, werden zur ersten Eingangsanschlußstelle IN1 des Multiplexers 201 über eine Datenleitung 211 eingegeben. Das Übertragssignal von der Übertragssignal-Ausgangsanschlußstelle T des Redundanz-Binäraddierers 101 wird zur Auswahlsignal- Eingangsanschlußstelle S des Multiplexers 201 über eine Datenleitung 113 eingegeben. Der Multiplexer 201 wählt die festen Daten von der Maximalwert- Halteschaltung 203 oder der Minimalwert-Halteschaltung 202 in Abhängigkeit vom Zustand bzw. Status des Übertragssignals aus und gibt sie über die Datenleitung 114 zur Auswahlschaltung 103 aus.
Der Maximalwert, der selbst dann keinen Überlauf verursacht, wenn "0" unter 12- stellige redundante Binärzahlen hinzugefügt bzw. addiert wird, ist "1T1T1T1T1T1T". Dieser Wert "1T1T1T1T1T1T" wird durch die Maximalwert- Halteschaltung 203 gehalten. Der durch Umkehren des Vorzeichen-Zustandes des maximalen Wertes erhaltene Wert ist der minimale Wert "0T0T0T0T0T0T", der durch die Minimalwert-Halteschaltung 202 gehalten wird.
Nun werden die Operationen der Festwert-Ausgabeschaltung 102 und der Auswahlschaltung 103 beschrieben. Wenn die Schutzstelle an der höchsten Stelle der vom Redundanz-Binäraddierer 101 ausgegebenen Ausgangsdaten "T" ist, d. h. die Vorzeichenbitdaten für die über die Datenleitung 115 ausgegebene höchste Stelle "1" ist, wird ihre Operation als Überlauf beurteilt, und die Auswahlschaltung 103 wählt die von der Festwert-Ausgabeschaltung 102 eingegebenen Daten aus und gibt sie zur zweiten Eingangsanschlußstelle IN2 aus. Wenn die Vorzeichenbitdaten an der höchsten Stelle "0" sind, wählt die Auswahlschaltung 103 die vom Redundanz-Binäraddierer 101 eingegebenen Daten aus und gibt sie zur ersten Eingangsanschlußstelle IN1 aus. Anders ausgedrückt gibt die Auswahlschaltung 103 den maximalen oder den minimalen Wert aus, der von der Festwert- Ausgabeschaltung 102 eingegeben wird, die beurteilt, daß ein Überlauf auftritt, wenn die Schutzstelle an der höchsten Stelle der Ausgangsdaten "T" ist.
Wenn das vom Redundanz-Binäraddierer 101 zur Auswahlsignal- Eingangsanschlußstelle S eingegebene Übertragssignal "1" ist, wählt die Festwert- Ausgabeschaltung 102 die Maximalwertdaten "1T1T1T1T1T1T", die durch die oben angegebene Maximalwert-Halteschaltung 203 gehalten werden, durch eine Operation des Multiplexers 201 aus und gibt sie aus. Wenn das Übertragssignal ein Wert anders als "1" ist, wählt sie die Minimalwertdaten "0T0T0T0T0T0T", die durch die Minimalwert-Halteschaltung 202 gehalten werden, aus und gibt sie aus.
Der Bequemlichkeit halber erfolgt die folgende Beschreibung nur für die fünf Stellen aus acht Stellen von Eingangsdaten. Die fünf Stellen bestehen aus der höchsten Stelle, den drei Stellen für einen Übertrags-Überschuß und der Schutzstelle für einen Übertrag einer redundanten Binärzahl. Die Tabelle 2 zeigt die Datenänderung, wenn "1" kontinuierlich addiert wird und wenn "T" kontinuierlich addiert wird. TABELLE 2
wobei (1) Übertrag bedeutet
Wie es in der obigen Tabelle 2 gezeigt ist, verursacht eine Addition von "0", daß die um Inkremente für "1" erhöhten Daten "T" an der höchsten Stelle haben, und zwar von +11 für positive Werte und -11 für negative Werte. Der maximale Wert, der keinen Überlauf verursacht, ist für sowohl positive als auch negative Werte +I-10. Für +11 oder -11 erscheint "T" an der höchsten Stelle, und der Wert wird als Überlauf beurteilt, und die Maximal- und Minimalwert-Daten werden von der Auswahlschaltung 103 ausgegeben. Somit wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine Überlaufbeurteilung gemäß dem Wert bei der höchsten Stelle durchgeführt und dann, wenn ein Wert als überlaufend beurteilt wird, werden die Maximal- oder Minimalwertdaten für eine automatische Korrektur des Überlaufs ausgegeben. Dies eliminiert die Notwendigkeit einer Datenoperation für eine Überlaufkorrektur. Zusätzlich trägt eine Schutzstelle bei der höchsten Position für eine Überlaufbeurteilung unter Verwendung des Wertes dieser Stelle zu einer höheren Akkumulationsgeschwindigkeit bei. Ungleich der Akkumulationsoperation, die beim Umwandeln ausgegebener Redundanz-Binärdaten in Binärdaten durch eine Überlaufbeurteilung begleitet wird, wird eine hohe Akkumulationsgeschwindigkeit bei einer Umwandlung von Redundanz-Binärdaten in Binärdaten nicht durch eine Überlaufbeurteilung gestört. Die bei der höchsten Position vorgesehene Schutzstelle verhindert, daß die Daten, die nicht überlaufen, derart beurteilt werden, daß sie überlaufen. Da ein Wert als überlaufend beurteilt wird, wenn die Schutzstelle bei der höchsten Position "T" ist, wird eine Abweichung zwischen positiven und negativen Werten bei einer Überlaufbeurteilung gelöst.
Eine Redundanz-Binäroperation resultiert schließlich darin, daß Ausgaben von der Auswahlschaltung 103 für eine spätere Verarbeitung in ein binäres Zahlensystem umgewandelt werden. Beim obigen Beispiel, das in Tabelle 2 gezeigt ist, können deshalb, weil es drei Übertrags-Überschußstellen gibt, Werte bis zu +/-8 als Binärzahlen ausgedrückt werden. Dies stellt die Operationsgenauigkeit für Redundanz- Binärzahlen sicher, und die Vorzeicheninformationen können selbst dann gehalten werden, wenn der Wert in eine Binärzahl umgewandelt wird. Daten von 8 bis 10 und die Ausgangsdaten von -8 bis -10 können durch Umkehren des Vorzeichenbits während einer Umwandlung von einer Redundanz-Binärzahl in eine Binärzahl beurteilt werden. Durch Einsetzen der Maximalwertdaten für die Daten von 8 bis 10 und der Minimalwertdaten für die Daten von -8 bis -10 kann eine Umwandlung in ein binäres Zahlensystem erreicht werden.
Als nächstes wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Festwert-Ausgabeschaltung 102 beschrieben. Beim zweiten Ausführungsbeispiel haben von den zwölf Stellen der von der Festwert- Ausgabeschaltung 102 ausgegebenen Daten die zweite, die vierte, die sechste, die achte, die zehnte und die zwölfte Stelle der Daten von der niedrigsten an ihre Wert- Bits V mit der Datenleitung 113 für ein Übertragssignal vom Redundanz- Binäraddierer 101 verbunden. Die Wert- und Vorzeichenbits bei der ersten, der dritten, der fünften, der siebten, der neunten und der elften Stelle sind mit einem gesteuerten Potential hohen Pegels VDD verbunden. Mit den Vorzeichenbits der Daten bei der zweiten, der vierten, der sechsten, der achten, der zehnten und der zwölften Stelle ist ein Erdpotential auf niedrigem Pegel GND verbunden.
Das Übertragssignal vom Redundanz-Binäraddierer 101, das über die Datenleitung 113 ausgegeben wird, zeigt einen hohen Pegel, wenn der Übertrag "1" ist, und einen niedrigen Pegel, wenn kein Übertrag veranlaßt wird.
Unter den 12 Stellen der von der Festwert-Ausgabeschaltung 102 ausgegebenen Daten zeigen die Ausgangsdaten bei der ersten, der dritten, der fünften, der siebten, der neunten und der elften Stelle von der untersten an Redundant-Binär "11", d. h. "T", welche sowohl Wert- als auch Vorzeichenbits mit dem gesteuerten Potential hohen Pegels VDD verbunden sind. Die Ausgangsdaten von der zweiten, der vierten, der sechsten, der achten und der zwölften Stelle hängen von dem Wert ab, der durch die Datenleitung 113 gezeigt wird, und ergibt "01", was "1" bedeutet, wenn das Übertragssignal auf hohem Pegel ist, und "00", was "0" bedeutet, wenn es auf niedrigem Pegel ist.
Insbesondere dann, wenn der Übertragssignalwert von der Datenleitung 113 auf einem hohen Pegel ist, was bedeutet, daß der Übertrag "1" ist, ist die Ausgabe von der Festwert-Ausgabeschaltung 301 der maximale Wert "1T1T1T1T1T1T", und dann, wenn der Übertragssignalwert von der Datenleitung 113 auf niedrigem Pegel ist, d. h. ein Wert anders als "1", ist die Ausgabe von der Festwert- Ausgabeschaltung 301 der minimale Wert "0T0T0T0T0T0T". Daher realisiert dieses Ausführungsbeispiel dieselbe Operation wie die Festwert-Ausgabeschaltung 102, die in Fig. 2 gezeigt ist. Dieser Mechanismus verwendet eine positive Logik.
Die digitale Operationseinheit vom Redundanz-Binärtyp gemäß dieser Erfindung kann beispielsweise auf ein digitales Filter eines D/A-Wandlers angewendet werden, der in einer Audio-Einrichtung, wie beispielsweise einem CD-Spieler und einem Audio-Verstärker, eingebaut sein.

Claims

1. Digitale Operationseinheit mit Vorzeichenstelle, die folgendes aufweist:

eine Addierereinrichtung mit Vorzeichenstelle (101) mit einer Operations-Wortlänge, die aus den Dateneingabestellen mit Vorzeichenstelle auf der am wenigsten signifikanten Seite, einer Vielzahl von Hilfs-Übertragsüberschußstellen und einer Schutzstelle für eine Überlaufbeurteilung auf der signifikantesten Seite besteht, wobei die Addierereinrichtung mit Vorzeichenstelle derart aufgebaut ist, daß sie einen Überlauf mittels eines Auswahlsignals (115) basierend auf dem Wert der Schutzstelle anzeigt;

eine Festwert-Datenausgabeeinrichtung (102), zu der ein Übertragssignal (113), das den Wert des von der Addierereinrichtung mit Vorzeichenstelle (101) ausgegebenen Übertrags zeigt, eingegeben wird, und die einen von zwei vorbestimmten festen Werten in Abhängigkeit vom Wert des Übertragssignals selektiv ausgibt; und

eine Auswahleinrichtung (103), die entweder die von der Addierereinrichtung mit Vorzeichenstelle (101) ausgegebenen Daten oder den festen Wert von der Festwert-Datenausgabeeinrichtung (102) in Abhängig vom Auswahlsignal selektiv ausgibt.

2. Digitale Operationseinheit mit Vorzeichenstelle nach Anspruch 1, wobei die Auswahleinrichtung (103) den Wert der Schutzstelle bei der signifikantesten Position der von der Addierereinrichtung mit Vorzeichenstelle (101) als das Auswahlsignal eingibt und von der Festwert-Datenausgabeeinrichtung (102) ausgegebene Festwert- Daten auswählt und ausgibt, wenn der Wert der Schutzstelle der Ausgangsdaten "-1" ist, oder die von der Addierereinrichtung mit Vorzeichenstelle (101) ausgegebenen Daten, wenn die Vorzeichenstelle der Ausgangsdaten einen Wert anders als "-1" hat.

3. Digitale Operationseinheit mit Vorzeichenstelle nach Anspruch 1, wobei die Festwert-Ausgabeeinrichtung (102) Festwert-Daten in Abhängigkeit vom von der Addierereinrichtung mit Vorzeichenstelle (101) ausgegebenem Übertragssignal ausgibt, was zeigt, ob ein Übertrag existiert oder nicht, wobei die Festwert- Ausgabeeinrichtung (102) dazu geeignet ist, als die Festwert-Daten die maximalen Vorzeichenstellendaten auszugeben, die dieselbe Wortlänge für Daten haben, wie die Einheit für eine Operation, und die selbst dann nicht überläuft, wenn "0" addiert wird, wenn der Übertrag "1" ist, und wobei die Festwert-Ausgabeeinrichtung (102) dazu geeignet ist, als die Festwert-Daten die minimalen Vorzeichenstellendaten mit dem Vorzeichenbit gegenteilig zu den maximalen Festwert-Daten auszugeben, wenn der Übertrag ein Wert anders als "1" ist.

4. Digitale Operationseinheit mit Vorzeichenstelle nach Anspruch 3, wobei die Festwert-Ausgabeeinrichtung (102) folgendes aufweist:

eine Maximalwert-Halteeinrichtung (203), um die maximalen Vorzeichenstellendaten zu haften;

eine Minimalwert-Halteeinrichtung (202), um die minimalen Vorzeichenstellendaten zu halten, und

eine Umschalteinrichtung (201), die gemäß dem Übertragssignal den Wert eines von der Addierereinrichtung mit Vorzeichenstelle (101) ausgegebenen Übertrags zeigt und dazu geeignet ist, die maximalen oder minimalen Vorzeichenstellendaten von der Maximalwert-Halteeinrichtung (203) oder der Minimalwert- Halteeinrichtung (202) auszuwählen und auszugeben.

5. Digitale Operationseinheit mit Vorzeichenstelle nach Anspruch 3, wobei die Festwert-Ausgabeeinrichtung (102) dazu geeignet ist, Daten mit den Vorzeichenstellenwertbits bei den geradzahligen Stellen auszugeben, die mit dem Übertragssignal von der Addierereinrichtung mit Vorzeichenstelle (101) verbunden sind, die Vorzeichenbits bei den geradzahligen Stellen, die mit einem Potential niedrigen Pegels verbunden sind, und den Wert- und Vorzeichenbits bei ungeradzahligen Stellen, die mit einem Potential hohen Pegels verbunden sind, um die maximalen und minimalen Vorzeichenstellendaten mit dem Übertragssignal der Addierereinrichtung mit Vorzeichenstelle (101) selektiv auszugeben, die derart angesehen werden, daß sie auf hohem Pegel sind, wenn der Übertrag "1" ist, und auf niedrigem Pegel, wenn der Übertrag ein Wert anders als "1" ist.