JP2005228349A - ブースアルゴリズムを利用した乗算器のエンコーダ - Google Patents

ブースアルゴリズムを利用した乗算器のエンコーダ Download PDF

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Abstract

【課題】ブースアルゴリズムを利用した乗算器のエンコーダを提供する。
【解決手段】複数ビットの乗数データと複数ビットの被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダにおいて、演算子発生部及び部分積データ発生部を備えるエンコーダ。演算子発生部は、乗数データをエンコーディングして複数個の演算子を出力する。部分積データ発生部は、被乗数データを受信し、乗数データのうち1ビットデータと複数個の演算子に応答して複数ビットの部分積データとを出力する。演算子発生部は、複数個のエンコーディングセルを備え、前記それぞれのエンコーディングセルは、複数ビットの乗数データのうち隣接した2ビットのデータをエンコーディングして、複数個の演算子を出力する。これにより、符号を選択する演算子を他の演算子より先に発生させて、エンコーダの動作速度を速くしうる。
【選択図】図3

Description

本発明は、乗算器に係り、特にブースアルゴリズムを利用した乗算器のエンコーダに関する。
一般的に乗算器は、エンコーダと圧縮器及び加算器を備える。そのうちエンコーダには、乗数と被乗数とを符号化し、乗数と被乗数との積による部分和を生成するブロックとして、部分和の数を減らすために修正されたブースアルゴリズムが利用されている。
ブースアルゴリズムとは、複数ビットの乗数と被乗数との乗算の回数を減らして符号化することによって、乗算速度を向上させる乗算方法である。ブースアルゴリズムを利用するエンコーダは、乗数を利用して演算子を生成するエンコーダセルと、演算子により被乗数を符号化させる部分積セルと、を備える。
図1Aは、ブースアルゴリズムを利用した従来の乗算器のエンコーダセルを示す図である。
図1Bは、ブースアルゴリズムを利用した従来の乗算器の部分積セルを示す図である。
図1A及び図1Bは、加算器や圧縮器を備える乗算器の一部分回路であるエンコーダセル及び部分積セルのみを示している。
図1A及び図1Bを参照すると、エンコーダセル100は、排他的論理和手段XOR11、論理積手段AND11、AND12、マルチプレクサMUX11及びバッファB11、B12、B13を備える。乗算器については特許文献1に記載されている。
エンコーダセル100は、複数ビットの乗数データのうち第1ないし第3乗数データY2j−1、Y2j、Y2j+1をエンコーディングして演算子1X、2X、NEGを選択的に出力する。第1ないし第3乗数データY2j−1、Y2j、Y2j+1と、演算子1X、2X、NEGとは表1のような関係を有する。
乗数データY2j−1、Y2jは互いに隣接したビットであり、乗数データY2j−1は乗数データY2jより下位ビットである。例えば、第1ないし第3乗数データY2j−1、Y2j、Y2j+1は、エンコーダセル100で入力される乗数Yの3つのビットである。
演算子1Xは、被乗数Xに“1”を乗算した値であり、演算子2Xは、被乗数Xに“2”を乗算した値であり、演算子NEGは、被乗数Xに正の値または負の値を乗算した値として演算子1X、2Xの符号を定める。
Figure 2005228349
表1の演算子1X、2Xの符号は、演算子NEGによって決定される。
図1Bの部分積セル110は、反転論理積手段NAND11、NAND12、NAND13及び排他的論理和手段XOR12を備える。部分積セル110は、エンコーダセル100から出力される演算子1X、2X、NEGに応答して受信される被乗数データXi、Xi−1の出力経路を選択し、その結果を部分積データPi、2jとして出力する。
ところが、既存の乗算器のエンコーダは、図1A及び図1Bで分かるように、エンコーダセル100でバッファを含んで最大3ゲートの遅延を有し、部分積セル110でも3ゲートの遅延を有し、したがって全体6ゲートの遅延を有する。
即ち、部分積データPi、2jは、乗数データY2j−1、Y2j、Y2j+1及び被乗数データXi、Xi−1が6個のゲート(例えば、AND11、MUX11、B12、NAND12、NAND13、XOR12)を経た後に出力される。このような遅延時間は、乗算器の動作速度の低下を発生させる。
そして、1ゲート遅延を有する演算子NEGが、3ゲート遅延を有する他の演算子X、2Xより先に部分積セル100の出力端である排他的論理和手段XOR12に到達することによって、排他的論理和手段XOR12がターンオンされて部分積データPi、2jの発生と関係なく漏れ電流が発生する問題がある。
また、エンコーダが多くのトランジスタを備えて面積が広がり、排他的論理和手段XOR12を出力端に使用して被乗数の2進補修処理如何を決定するので、エンコーダの性能低下を引き起す。
図2Aは、ブースアルゴリズムを利用した従来の他の乗算器のエンコーダセルを示す図である。
図2Bは、ブースアルゴリズムを利用した従来の他の乗算器の部分積セルを示す図である。
図2A及び図2Bを参照すると、エンコーダセル200は、排他的論理和手段XOR21、論理積手段AND21、論理和手段OR21、反転論理積手段NAND21、反転論理和手段NOR21及びインバータI21〜I27を備える。
エンコーダセル200は、複数ビットの乗数データのうち第1ないし第3乗数データY2j−1、Y2j、Y2j+1をエンコーディングして演算子1X、2X、PL、Mを選択的に出力する。第1ないし第3乗数データY2j−1、Y2j、Y2j+1と演算子1X、2X、PL、Mとは表2のような関係を有する。
Figure 2005228349
表2の演算子1X、2Xの符号は、演算子PL、M(ここで、PLはpositive、Mはnegativeを意味する)の論理レベルによって決定される。
図2Bの部分積セル210は、インバータI28、I29及びマルチプレクサMUX21、MUX22、MUX23、MUX24を備える。部分積セル210は、エンコーダセル200から出力される演算子1X、2X、PL、Mに応答して受信される被乗数データXi、Xi−1の出力経路を選択し、その結果を部分積データPi、2j、Pi−1、2jとして出力する。
図2A及び図2Bのエンコーダは、図1のエンコーダの遅延時間問題を改善させたエンコーダである。
図2のエンコーダは、演算子PL、Mを使用して少ない数のトランジスタで部分積セル210の符号化過程を向上させる。図2A及び図2Bに示したように、エンコーダセル200がインバータを含んで3ゲートの遅延を有し、部分積セル210が2ゲートの遅延を有する。したがって、図2のエンコーダは、全体5ゲートの遅延を有する。
図2のエンコーダは、図1のエンコーダに比べてゲート遅延時間を1ゲートほど短縮させ、部分積セル210の集積度を高めた。
しかし、演算子PL、Mのために、エンコーダセル200の回路構成が相対的に複雑になり、演算子PL、Mの遅延が他の演算子1X、2Xに比べて1ゲートほどさらに遅延されるので、結果的に乗算器エンコーダの動作速度が遅延される問題がある。
特開2002−323346号公報
本発明が解決しようとする課題は、符号を選択する演算子を他の演算子より先に発生させて、動作速度を速めた乗算器のエンコーダを提供することにある。
前記課題を解決するための本発明の実施例によるエンコーダは、複数ビットの乗数データと複数ビットの被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダにおいて、演算子発生部及び部分積データ発生部を備える。
演算子発生部は、乗数データをエンコーディングして複数個の演算子を出力する。部分積データ発生部は、受信された乗数データから演算子の符号を決定し、演算子発生部から複数個の演算子を受信する前に、被乗数データの出力経路を決定する符号選択演算子を発生させ、受信された複数個の演算子に応答して部分積データを出力する。
前記演算子発生部は、複数個のエンコーディングセルを備え、それぞれのエンコーディングセルは、複数ビットの乗数データのうち隣接した2ビットの第1及び第2乗数データをエンコーディングして複数個の演算子を出力し、複数個の演算子は、少なくとも第1、第2及び第3演算子を備える。
前記課題を解決するための本発明の他の実施例によるエンコーダは、複数ビットの乗数データと複数ビットの被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダに関する。
エンコーダは、少なくとも第1、第2及び第3演算子を出力するために、隣接した2ビットの第1及び第2乗数データをエンコーディングする少なくとも一つのエンコーディングセル、第2乗数データのビットに隣接した上位ビットである第3乗数データを、前記第1、第2及び第3演算子の符号を決定する符号選択演算子として受信し、符号選択演算子に応答して2ビットの被乗数データとゼロデータとのための出力経路を選択する第1選択部、第1、第2及び第3演算子に応答して前記第1選択部から出力される2ビットの被乗数データ、及び他の選択回路から出力される被乗数データの出力経路を選択して、被乗数データを部分積データとして出力する第2選択部を備える。
第1演算子は、被乗数データを部分積データとして表わし、第2演算子は、被乗数データを上位ビット方向にシフティングして得たデータを部分積データとして表わし、第3演算子は、第2演算子に対応する部分積データの2つの補修を部分積データとして表わす。
前記課題を解決するための本発明の他の実施例によるエンコーダは、複数ビットの乗数データと複数ビットの被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダにおいて、エンコーダは、3個のゲート遅延を利用して受信された乗数データと受信された被乗数データとから部分積データを発生させる。
エンコーダは、一つのゲート遅延を利用して乗数データをエンコーディングして、複数個の演算子を出力する演算子発生部、及び2つのゲート遅延を利用して受信された乗数データから演算子の符号を決定し、演算子発生部から複数個の演算子を受信する前に、被乗数データの出力経路を決定する符号選択演算子を発生させ、受信された複数個の演算子に応答して部分積データを出力する部分積データ発生部をさらに備える。
前記課題を解決するための本発明の他の実施例による部分積データ発生方法は、乗数データと被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダが部分積データを発生させる方法に関する。
部分積データ発生方法は、複数個の受信された乗数データをエンコーディングして複数個の演算子を出力する段階、受信された乗数データから演算子の符号を決定し、複数個の演算子を受信する前に、被乗数データの出力経路を決定する符号選択演算子を発生させる段階、及び受信された複数個の演算子に応答して部分積データを出力する段階を備える。
前記課題を解決するための本発明の他の実施例による乗数データと被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダの部分積データ発生部において、部分積データ発生装置は、受信された乗数データから演算子の符号を決定し、複数個の演算子を受信する前に、被乗数データの出力経路を決定する符号選択演算子を発生させ、受信された複数個の演算子に応答して前記部分積データを出力する。
前記課題を解決するための本発明の他の実施例による乗数データと被乗数データとを乗算する乗算器の演算子発生装置において、複数ビットの乗数データのうち隣接した第1及び第2乗数データを排他的論理和して、第1演算子を出力する排他的論理和手段を備える少なくとも一つのエンコーディングセル、第1乗数データと第2乗数データとを反転論理積して第2演算子を出力する反転論理積手段、及び第1乗数データと第2乗数データとを反転論理和して第3演算子を出力する反転論理和手段を備える。
本発明によるエンコーダは、符号を選択する演算子を他の演算子より先に発生させて、エンコーダの動作速度を速めるという利点がある。
本発明と、本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施例を例示する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照しなければならない。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明することにより、本発明を詳細に説明する。各図面に付された同一参照符号は同一部材を示す。
図3は、本発明の実施例によるエンコーダを示す回路図である。
図4は、図3のエンコーダの複数個の演算子を説明する図表である。
本発明の実施例による乗算器のエンコーダ300は、演算子発生部と部分積データ発生部とを備える。演算子発生部は、乗数データをエンコーディングして複数個の演算子を出力する。
部分積データ発生部は、被乗数データを受信し、乗数データのうち1ビットデータと複数個の演算子に応答して複数ビットの部分積データとを出力する。
部分積データ発生部から出力される部分積データを合算すれば、乗算が完成される。
乗算器のエンコーダの演算子発生部は、複数個のエンコーディングセルを備える。一般的なエンコーディングセルは、3ビットの乗数データをエンコーディングして演算子を出力し、演算子発生部はこのようなエンコーディングセルを複数個備える。
しかし、本発明の実施例によるエンコーダの演算子発生部のエンコーディングセルは、複数ビットの乗数データのうち隣接した2ビットのデータをエンコーディングして前記複数個の演算子を出力する。
図3には、複数個のエンコーディングセルのうち一つが示されている。
乗算器のエンコーダの部分積データ発生部は、複数個の選択回路を備える。選択回路は、エンコーディングセルから出力される演算子に応答して部分積データを発生させる。
図3には、複数個の選択回路のうち一つが示されている。
以下、図3に示された一つのエンコーディングセル310と一つの選択回路320とを利用して、本発明の実施例によるエンコーダ300の動作を説明する。
図3のエンコーディングセル310は、複数ビットの乗数データのうち隣接した2ビットのデータY2j−1、Y2jをエンコーディングして、複数個の演算子1x、p2x、n2xを出力する。
エンコーディングセル310は、排他的論理和手段XOR31、反転論理積手段NAND31及び反転論理和手段NOR31を備える。
排他的論理和手段XOR31は、複数ビットの乗数データのうち第1乗数データY2j−1と、第1乗数データY2j−1に隣接した上位ビットである第2乗数データY2jとを排他的論理和して第1演算子1xを出力する。
反転論理積手段NAND31は、第1乗数データY2j−1と第2乗数データY2jとを反転論理積して第2演算子p2xを出力する。反転論理和手段NOR31は、第1乗数データY2j−1と第2乗数データY2jとを反転論理和して、第3演算子n2xを出力する。
エンコーディングセル310は、第1ないし第3演算子1x、p2x、n2xを出力するために、バッファB31、B32、B33をさらに具備できる。
第1演算子1xは、被乗数データをそのまま部分積データPPi−1、PPiとして表わし、第2演算子p2xは、被乗数データを上位ビット方向に1ビットずつシフトさせたデータを部分積データPPi−1、PPiとして表わす。
第3演算子n2xは、第2演算子p2xに対応する部分積データの2つの補修を部分積データPPi−1、PPiとして表わす。
図4に示された演算子0xは、“0”を部分積データPPi−1、PPiとして発生させ、演算子SIGNは、演算子0x、1x、p2x、n2xの符号を選択する。演算子I_p2xは、演算子p2xの論理レベルと反対の論理レベルを有する演算子である。
図3のエンコーディングセル310で分かるように、演算子1x、p2x、n2xは、いずれも1ゲート遅延のみを有する。そして、符号を決定する符号選択演算子SIGNはバッファ遅延のみを有し、他の演算子1x、p2x、n2xが部分積データ発生部の選択回路320に到達する前に、被乗数データの符号及び出力経路を予め決定する。
2x、n2xにより被乗数データが部分積データPPi、PPi−1として出力されるので、符号選択演算子SIGNによる遅延はない。
即ち、本発明の実施例によるエンコーダ300の全体遅延は、バッファを含んで4ゲート遅延のようであるが、実質的には3ゲート遅延のみに部分積データPPi、PPi−1を発生させることができる。
図5は、図3のエンコーディングセルの構造を説明する回路図である。
図6は、図3のエンコーディングセルの反転論理和手段、反転論理積手段及び排他的論理和手段の真理表を説明する図である。
図5及び図6を参照すると、エンコーディングセル310の反転論理和手段NOR31は、第1及び第2PMOSトランジスタMP1、MP2と、第1及び第2NMOSトランジスタMN1、MN2とを備える。
第1PMOSトランジスタMP1は、電源電圧VDDに第1端が連結され、ゲートに第1乗数データY2j−1が印加される。第2PMOSトランジスタMP2は、第1PMOSトランジスタMP1の第2端に第1端が連結され、ゲートに第2乗数データY2jが印加され、第1出力ノードN1に第2端が連結される。
第1NMOSトランジスタMN1は、第1出力ノードN1に第1端が連結され、接地電圧VSSに第2端が連結され、ゲートに第1乗数データY2j−1が印加される。第2NMOSトランジスタMN2は、第1出力ノードN1に第1端が連結され、接地電圧VSSに第2端が連結され、ゲートに第2乗数データY2jが印加される。
エンコーディングセル310の排他的論理和手段XOR31及び反転論理積手段NAND31は、第3ないし第5PMOSトランジスタMP3〜MP5と、第3ないし第6NMOSトランジスタMN3〜MN6とを備える。
第3PMOSトランジスタMP3は、電源電圧VDDに第1端が連結され、ゲートに第1乗数データY2j−1が印加され、第2出力ノードN2に第2端が連結される。第4PMOSトランジスタMP4は、電源電圧VDDに第1端が連結され、ゲートに第2乗数データY2jが印加され、第2出力ノードN2に第2端が連結される。
第5PMOSトランジスタMP5は、第2出力ノードN2に第1端が連結され、ゲートに第1出力ノードN1が連結され、第2端が第3出力ノードN3に連結される。
第3NMOSトランジスタMN3は、接地電圧VSSに第1端が連結され、ゲートに第1出力ノードN1が連結され、第2端が第3出力ノードN3に連結される。第4NMOSトランジスタMN4は、第3出力ノードN3に第1端が連結され、ゲートに第1乗数データY2j−1が印加される。
第5NMOSトランジスタMN5は、第2出力ノードN2に第1端が連結され、ゲートに第1乗数データY2j−1が印加される。第6NMOSトランジスタMN6は、第4及び第5NMOSトランジスタMN4、MN5の第2端に第1端が連結され、ゲートに第2乗数データY2jが印加され、接地電圧VSSに第2端が連結される。
第1出力ノードN1から第3演算子n2xが出力される。図5の505と表示された部分が、図3のエンコーディングセル310の反転論理和手段NOR31である。
第2出力ノードN2から第2演算子p2xが出力され、第3出力ノードN3から第1演算子1xが出力される。図5の510と表示された部分が、図3のエンコーディングセル310の反転論理和手段XOR31である。
エンコーディングセル310は、図5で分かるように、MOSトランジスタで構成されている。図6の真理値表から分かるように、第1乗数データY2j−1と第2乗数データY2jとがいずれもゼロである場合、排他的論理和手段XOR31の出力は、反転論理積手段NAND31の出力と反対の論理レベルを有し、その他の場合に、排他的論理和手段XOR31の出力は、反転論理積手段NAND31の出力と同一である。
したがって、本発明の実施例では、エンコーダ300の高速動作のために、排他的論理和手段XOR31を別途に構成せずに、反転論理積手段NAND31と反転論理和手段NOR31とを利用して、排他的論理和手段XOR31を実現する。
即ち、図5の510と表示された部分の第5PMOSトランジスタMP5と、第3NMOSトランジスタMN3とを利用して、第3出力ノードN3の出力が排他的論理和手段XOR31の出力となるようにする。
第1乗数データY2j−1と第2乗数データY2jとがローレベル(即ち、0)である場合、第1出力ノードN1と第2出力ノードN2とは、ハイレバル(即ち、1)信号を発生させる。この時、第5PMOSトランジスタMP5と第3NMOSトランジスタMN3とによって、第3出力ノードN3はローレベル信号を発生させる。
そして、第1出力ノードN1の出力がゼロである場合は、第2出力ノードN2の出力と第3出力ノードN3の出力とが同一である。即ち、反転論理積手段NAND31の出力が、そのまま排他的論理和手段XOR31の出力として発生する。
したがって、反転論理積手段NAND31の出力である第2出力ノードN2の出力から2個のトランジスタを利用して、排他的論理和手段XOR31の出力を生成できる。
本発明の実施例によるエンコーダ300の部分積データ発生部は、第2乗数データY2jに隣接した上位ビットである第3乗数データY2j+1を、複数個の演算子1x、p2x、n2xの符号を決定する符号選択演算子SIGNとして受信する。
符号選択演算子SIGNは、バッファB34から出力することができる。そして、部分積データ発生部は複数個の選択回路を備える。
図3には、複数個の選択回路のうち一つの選択回路320のみ示される。以下には、エンコーダ300の部分積データ発生部の動作を、選択回路320を利用して説明する。
選択回路320は、第1選択部330及び第2選択部340を備える。第1選択部330は、符号選択演算子SIGNに応答して被乗数データのうち2ビットの被乗数データXi、Xi−1と、ゼロデータZERO_Dとの出力経路を選択する。
第2選択部340は、第1、第2及び第3演算子1x、p2x、n2xに応答して第1選択部330から出力される被乗数データ、及び以前選択回路(図示せず)から出力される被乗数データの出力経路を選択して、部分積データPPi、PPi−1を出力する。
第1選択部330は、第1マルチプレクサMUX1及び第2マルチプレクサMUX2を備える。第1マルチプレクサMUX1は、符号選択演算子SIGNに応答して被乗数データのうち第1被乗数データXi−1、第1被乗数データXi−1の2つの補修である第1反転被乗数データXi−1b、及びゼロデータZERO_Dの出力経路を選択して、第1ないし第3出力1x1、p2x2、n2x3として発生させる。
第2マルチプレクサMUX2は、符号選択演算子SIGNに応答して第1被乗数データXi−1と隣接した上位ビットである第2被乗数データXi、第2被乗数データXiの2つの補修である第2反転被乗数データXib、及びゼロデータZERO_Dの出力経路を選択して、第4ないし第6出力1x4、p2x5、n2x6として発生させる。
図7Aは、図3の第2マルチプレクサを示す図である。
図7Bは、図7Aの第2マルチプレクサの構造を説明する図である。
第2マルチプレクサMUX2は、第1インバータI71及び第1ないし第6スイッチSW1〜SW6を備える。
第1インバータI71は、符号選択演算子SIGNを反転させて、反転符号選択演算子I_SIGNを発生させる。第1スイッチSW1は、反転符号選択演算子I_SIGNに応答して第2被乗数データXiを第4出力1x4として発生させるか、または遮断させる。
第2スイッチSW2は、反転符号選択演算子I_SIGNに応答して第2被乗数データXiを第5出力p2x5として発生させるか、または遮断させる。第3スイッチSW3は、反転符号選択演算子I_SIGNに応答してゼロデータZERO_Dを第6出力n2x6として発生させるか、または遮断させる。
第4スイッチSW4は、符号選択演算子SIGNに応答して第2反転被乗数データXibを第4出力1x4として発生させるか、または遮断させる。第5スイッチSW5は、符号選択演算子SIGNに応答してゼロデータZERO_Dを第5出力p2x5として発生させるか、または遮断させる。
第6スイッチSW6は、符号選択演算子SIGNに応答して第2反転被乗数データXibを第6出力n2x6として発生させるか、または遮断させる。
図7Bを参照すると、符号選択演算子SIGNが“0”である場合、反転符号選択演算子I_SIGNは“1”となる。すると、第1スイッチSW1と第2スイッチSW2及び第3スイッチSW3が連結され、第4ないし第6スイッチSW4、SW5、SW7は遮断される。
したがって、第4出力1x4の値は、第2被乗数データXi(SW1はターンオン、SW4はターンオフ)となり、第5出力p2x5の値も第2被乗数データXi(SW2はターンオン、SW4はターンオフ)となり、第6出力n2x6の値は、図7Bの第3スイッチSW3がオンとなり、第5スイッチSW5がオフとなると分かるように、ゼロデータZERO_Dとなる。
逆に、符号選択演算子SIGNが“1”である場合、反転符号選択演算子I_SIGNは“0”となる。すると、第1スイッチSW1と第2スイッチSW2及び第3スイッチSW3は遮断され、第4ないし第6スイッチSW4、SW5、SW7は連結される。
したがって、第4出力1x4の値は第2反転被乗数データXibとなり、第5出力p2x5の値はゼロデータZERO_Dとなり、第6出力n2x6の値は第2反転被乗数データXibとなる。
第1マルチプレクサMUX1は、第2マルチプレクサMUX2と同一の構造を有する。
即ち、符号選択演算子SIGNが“0”である場合、第1マルチプレクサMUX1の第1スイッチSW1と第2スイッチSW2及び第3スイッチSW3が連結され、第4ないし第6スイッチSW4、SW5、SW7は遮断される。
したがって、第1出力1x1の値は第1被乗数データXi−1となり、第2出力p2x2の値も第1被乗数データXi−1となり、第3出力n2x3の値はゼロデータZERO_Dとなる。
逆に、符号選択演算子SIGNが“1”である場合、第1スイッチSW1と第2スイッチSW2及び第3スイッチSW3は遮断され、第4ないし第6スイッチSW4、SW5、SW7は連結される。
したがって、第1出力1x1の値は第1反転被乗数データXi−1bとなり、第2出力p2x2の値はゼロデータZERO_Dとなり、第3出力n2x3の値は第1反転被乗数データXi−1bとなる。
このように、本発明の実施例によるエンコーダ300は、符号選択演算子SIGNによって被乗数データの経路を選択して、第1ないし第6出力1x1、p2x2、n2x3、1x4、p2x5、n2x6を発生させる演算過程が一つのマルチプレクサの遅延時間の間に行われる。
再度説明すれば、出力経路の選択及び選択された出力経路についての被乗数データの発生は、第1または第2マルチプレクサの単に一つの遅延のみを有する。
そして、第1ないし第6出力1x1、p2x2、n2x3、1x4、p2x5、n2x6が発生する時点が、演算子1x、p2x、n2xが出力される時点と同一である。即ち、符号選択演算子SIGNが、演算子1x、p2x、n2xを求める演算過程による遅延時間に影響を与えていない。
第2選択部340の第3マルチプレクサMUX3は、第1ないし第3演算子1x、p2x、n2xに応答して、第1マルチプレクサMUX1の第1出力1x1、及び以前選択回路(図示せず)から出力される被乗数データの出力経路を選択して第1部分積データPPi−1として出力する。
第4マルチプレクサMUX4は、第1ないし第3演算子1x、p2x、n2xに応答して、第2マルチプレクサMUX2の第4出力1x4、第1マルチプレクサMUX1の第2及び第3出力p2x2、n2x3の出力経路を選択して第2部分積データPPiとして出力する。
図8Aは、図3の第4マルチプレクサを示す図である。
図8Bは、図8Aの第4マルチプレクサの構造を説明する図面である。
図3の第3マルチプレクサMUX3は、図8A及び図8Bの第4マルチプレクサMUX4と同一の構造を有し、第2部分積データPPiを発生させる第4マルチプレクサMUX4の動作のみを以下説明する。
第2部分積データPPiを発生させる第4マルチプレクサMUX4の動作は、第1部分積データPPi−1を発生させる第3マルチプレクサMUX3の動作と同一であるということが分かる。
図8Bを参照すると、第4マルチプレクサMUX4は、第2インバータI81及び第7ないし第9スイッチSW7、SW8、SW9を備える。
第2インバータI81は、第2演算子p2xを反転させて第2反転演算子I_p2xを発生させる。第7スイッチSW7は、第1演算子1xに応答して第4出力1x4を第2部分積データPPiとして発生させるか、または遮断させる。
第8スイッチSW8は、第2反転演算子I_p2xに応答して第2出力p2xを第2部分積データPPiとして発生させるか、または遮断させる。第9スイッチSW9は、第3演算子n2xに応答して第3出力n2x3を第2部分積データPPiとして発生させるか、または遮断させる。
第2選択部340は、符号選択演算子SIGNにより第1選択部330から選択された被乗数データを、演算子1x、p2x、n2xに応答して部分積データPPi−1、PPiとして出力する。
第7ないし第9スイッチSW7、SW8、SW9のうち一つのスイッチのみ連結されるようにするために、第1演算子1x、第2反転演算子I_p2x及び第3演算子n2xのうち一つの演算子のみハイレバルに発生する。
第1演算子1xは第4出力1x4の値を選択し、第2反転演算子I_p2xは第2出力p2x2の値を選択し、第3演算子n2xは第3出力n2x3の値を選択して第2部分積データPPiとして出力する。
図8A及び図8Bに示された第4マルチプレクサMUX4の構造は、第3マルチプレクサMUX3と同一の構造を有するので、第3マルチプレクサMUX3によって第1部分積データPPi−1が出力される動作の詳細な説明は省略する。
本発明の実施例によるエンコーダ300は、符号選択演算子SIGNを他の演算子1x、p2x、n2xより先に発生させて、被乗数データの符号が予め決定された状態で、部分積データ発生部の選択回路320から部分積データPPi−1、PPiを生成させることによって、エンコーダ300の動作速度を向上できる。以上のように、図面と明細書で最適の実施例が開示された。ここで、特定の用語が使われたが、これは単に、本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できるであろう。従って、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想により決まらなければならない。
本発明は、乗算器が利用されるデジタル信号プロセッサ(Digital Signal Processor:DSP)分野で利用できる。
ブースアルゴリズムを利用した従来の乗算器のエンコーダセルを示す図である。 ブースアルゴリズムを利用した従来の乗算器の部分積セルを示す図である。 ブースアルゴリズムを利用した従来の他の乗算器のエンコーダセルを示す図である。 ブースアルゴリズムを利用した従来の他の乗算器の部分積セルを示す図である。 本発明の実施例によるエンコーダを示す回路図である。 図3のエンコーダの複数個の演算子を説明する図表である。 図3のエンコーディングセルの構造を説明する回路図である。 図3のエンコーディングセルの反転論理和手段、反転論理積手段及び排他的論理和手段の真理表を説明する図である。 図3の第2マルチプレクサを示す図である。 図7Aの第2マルチプレクサの構造を説明する図である。 図3の第4マルチプレクサを示す図である。 図8Aの第4マルチプレクサの構造を説明する図である。
符号の説明
300 エンコーダ
320 選択回路
330 第1選択部
340 第2選択部

Claims (23)

  1. 複数ビットの乗数データと複数ビットの被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダにおいて、
    前記乗数データをエンコーディングして複数個の演算子を出力する演算子発生部と、
    受信された前記乗数データから演算子の符号を決定し、前記演算子発生部から前記複数個の演算子を受信する前に、前記被乗数データの出力経路を決定する符号選択演算子を発生させ、受信された前記複数個の演算子に応答して部分積データを出力する部分積データ発生部と、を備えることを特徴とするエンコーダ。
  2. 前記演算子発生部は、複数個のエンコーディングセルを備え、
    前記それぞれのエンコーディングセルは、
    前記複数ビットの乗数データのうち隣接した2ビットの第1及び第2乗数データをエンコーディングして前記複数個の演算子を出力し、
    前記複数個の演算子は、少なくとも第1、第2及び第3演算子を備えることを特徴とする請求項1に記載のエンコーダ。
  3. 前記それぞれのエンコーディングセルは、
    前記複数ビットの乗数データのうち前記第1乗数データと前記第2乗数データとを排他的論理和して前記第1演算子を出力する排他的論理和手段と、
    前記第1乗数データと前記第2乗数データとを反転論理積して前記第2演算子を出力する反転論理積手段と、
    前記第1乗数データと前記第2乗数データとを反転論理和して前記第3演算子を出力する反転論理和手段と、を備えることを特徴とする請求項2に記載のエンコーダ。
  4. 前記エンコーディングセルの前記反転論理和手段は、
    電源電圧に第1端が連結され、ゲートに前記第1乗数データが印加される第1PMOSトランジスタと、
    前記第1PMOSトランジスタの第2端に第1端が連結され、ゲートに前記第2乗数データが印加され、第1出力ノードに第2端が連結される第2PMOSトランジスタと、
    前記第1出力ノードに第1端が連結され、接地電圧に第2端が連結され、ゲートに前記第1乗数データが印加される第1NMOSトランジスタと、
    前記第1出力ノードに第1端が連結され、前記接地電圧に第2端が連結され、ゲートに前記第2乗数データが印加される第2NMOSトランジスタと、を備え、
    前記第1出力ノードから前記第3演算子が出力されることを特徴とする請求項3に記載のエンコーダ。
  5. 前記排他的論理和手段及び前記反転論理積手段は、
    前記電源電圧に第1端が連結され、ゲートに前記第1乗数データが印加され、第2出力ノードに第2端が連結される第3PMOSトランジスタと、
    前記電源電圧に第1端が連結され、ゲートに前記第2乗数データが印加され、前記第2出力ノードに第2端が連結される第4PMOSトランジスタと、
    前記第2出力ノードに第1端が連結され、ゲートに前記第1出力ノードが連結され、第2端が第3出力ノードに連結される第5PMOSトランジスタと、
    前記接地電圧に第1端が連結され、ゲートに前記第1出力ノードが連結され、第2端が前記第3出力ノードに連結される第3NMOSトランジスタと、
    前記第3出力ノードに第1端が連結され、ゲートに前記第1乗数データが印加される第4NMOSトランジスタと、
    前記第2出力ノードに第1端が連結され、ゲートに前記第1乗数データが印加される第5NMOSトランジスタと、
    前記第4及び第5NMOSトランジスタの第2端に第1端が連結され、ゲートに前記第2乗数データが印加され、前記接地電圧に第2端が連結される第6NMOSトランジスタと、を備え、
    前記第2出力ノードから前記第2演算子が出力され、前記第3出力ノードから前記第1演算子が出力されることを特徴とする請求項3に記載のエンコーダ。
  6. 前記第1演算子は、
    前記被乗数データをそのまま前記部分積データとして表わし、前記第2演算子は、前記被乗数データを上位ビット方向に1ビットずつシフトさせたデータを前記部分積データとして表わし、
    前記第3演算子は、前記第2演算子に対応する前記部分積データの2つの補修を前記部分積データとして表わすことを特徴とする請求項2に記載のエンコーダ。
  7. 前記乗数データは、
    前記第2乗数データのビットに隣接した上位ビットである第3乗数データをさらに備え、
    前記部分積データ発生部は、複数個の演算子の符号を決定する符号選択演算子として前記第3乗数データを受信することを特徴とする請求項6に記載のエンコーダ。
  8. 前記部分積データ発生部は、
    複数個の選択回路を備え、
    前記それぞれの選択回路は、
    前記符号選択演算子に応答して、前記被乗数データのうち2ビットの被乗数データとゼロデータとの出力経路を選択する第1選択部と、
    前記第1、第2及び第3演算子に応答して前記第1選択部から出力される前記被乗数データ、及び以前選択回路から出力される被乗数データの出力経路を選択して前記部分積データを出力する第2選択部と、を備えることを特徴とする請求項7に記載のエンコーダ。
  9. 前記第1選択部は、
    前記符号選択演算子に応答して前記被乗数データのうち第1被乗数データ、前記第1被乗数データの2つの補修である第1反転被乗数データ、及びゼロデータの出力経路を選択して第1ないし第3出力として発生させる第1マルチプレクサと、
    前記符号選択演算子に応答して前記第1被乗数データと隣接した上位ビットである第2被乗数データ、前記第2被乗数データの2つの補修である第2反転被乗数データ、及びゼロデータの出力経路を選択して第4ないし第6出力として発生させる第2マルチプレクサと、を備えることを特徴とする請求項8に記載のエンコーダ。
  10. 前記第2マルチプレクサは、
    前記第2演算子を反転させて、反転された第2演算子を発生させる第1インバータと、
    前記第1演算子に応答して前記第4出力を発生させるか、または遮断させる第1スイッチと、
    前記第2演算子に応答して前記第2出力を前記第5出力として発生させるか、または遮断させる第2スイッチと、
    前記反転符号選択演算子に応答して前記ゼロデータを前記第6出力として発生させるか、または遮断させる第3スイッチと、
    前記符号選択演算子に応答して前記第2反転被乗数データを前記第4出力として発生させるか、または遮断させる第4スイッチと、
    前記符号選択演算子に応答して前記ゼロデータを前記第5出力として発生させるか、または遮断させる第5スイッチと、
    前記符号選択演算子に応答して前記第2反転被乗数データを前記第6出力として発生させるか、または遮断させる第6スイッチと、を備え、
    前記第1マルチプレクサは、
    前記第2マルチプレクサと同一の構造を有することを特徴とする請求項7に記載のエンコーダ。
  11. 前記第2選択部は、
    前記第1ないし第3演算子に応答して、前記第1マルチプレクサの第1出力及び以前選択回路から出力される被乗数データの出力経路を選択して、第1部分積データとして出力する第3マルチプレクサと、
    前記第1ないし第3演算子に応答して前記第2マルチプレクサの第4出力、前記第1マルチプレクサの第2及び第3出力の出力経路を選択して、第2部分積データとして出力する第4マルチプレクサと、を備えることを特徴とする請求項9に記載のエンコーダ。
  12. 前記第4マルチプレクサは、
    前記第2演算子を反転させて第2反転演算子を発生させる第2インバータと、
    前記第1演算子に応答して前記第4出力を前記第2部分積データとして発生させるか、または遮断させる第7スイッチと、
    前記第2反転演算子に応答して前記第2出力を前記第2部分積データとして発生させるか、または遮断させる第8スイッチと、
    前記第3演算子に応答して前記第3出力を前記第2部分積データとして発生させるか、または遮断させる第9スイッチと、を備え、
    前記第3マルチプレクサは、
    前記第4マルチプレクサと同一の構造を有することを特徴とする請求項11に記載のエンコーダ。
  13. 複数ビットの乗数データと複数ビットの被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダにおいて、
    少なくとも第1、第2及び第3演算子を出力するために、隣接した2ビットの第1及び第2乗数データをエンコーディングする少なくとも一つのエンコーディングセルと、
    前記第2乗数データのビットに隣接した上位ビットである第3乗数データを、前記第1、第2及び第3演算子の符号を決定する符号選択演算子として受信し、前記符号選択演算子に応答して2ビットの被乗数データとゼロデータとのための出力経路を選択する第1選択部と、
    前記第1、第2及び第3演算子に応答して前記第1選択部から出力される2ビットの前記被乗数データ、及び他の選択回路から出力される前記被乗数データの出力経路を選択して、前記被乗数データを部分積データとして出力する第2選択部と、を備えることを特徴とするエンコーダ。
  14. 前記第1演算子は、前記被乗数データを前記部分積データとして表わし、
    第2演算子は、前記被乗数データを上位ビット方向にシフティングして得たデータを前記部分積データとして表わし、
    前記第3演算子は、前記第2演算子に対応する前記部分積データの2つの補修を前記部分積データとして表わすことを特徴とする請求項13に記載のエンコーダ。
  15. 複数ビットの乗数データと複数ビットの被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダにおいて、前記エンコーダは、3個のゲート遅延を利用して受信された前記乗数データと受信された前記被乗数データとから部分積データを発生させることを特徴とするエンコーダ。
  16. 前記エンコーダは、
    一つのゲート遅延を利用して前記乗数データをエンコーディングして、複数個の演算子を出力する演算子発生部と、
    2つのゲート遅延を利用して受信された前記乗数データから演算子の符号を決定し、前記演算子発生部から前記複数個の演算子を受信する前に、前記被乗数データの出力経路を決定する符号選択演算子を発生させ、受信された前記複数個の演算子に応答して部分積データを出力する部分積データ発生部と、をさらに備えることを特徴とする請求項15に記載のエンコーダ。
  17. 乗数データと被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダが部分積データを発生させる方法において、
    複数個の受信された前記乗数データをエンコーディングして複数個の演算子を出力する段階と、
    受信された前記乗数データから演算子の符号を決定し、前記複数個の演算子を受信する前に、前記被乗数データの出力経路を決定する符号選択演算子を発生させる段階と、
    受信された前記複数個の演算子に応答して前記部分積データを出力する段階と、を備えることを特徴とする部分積データ発生方法。
  18. 乗数データと被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダの部分積データ発生部において、
    受信された乗数データから演算子の符号を決定し、複数個の演算子を受信する前に、前記被乗数データの出力経路を決定する符号選択演算子を発生させ、
    受信された前記複数個の演算子に応答して前記部分積データを出力することを特徴とする部分積データ発生装置。
  19. 乗数データと被乗数データとを乗算する乗算器の演算子発生装置において、
    複数ビットの乗数データのうち隣接した第1及び第2乗数データを排他的論理和して、第1演算子を出力する排他的論理和手段を備える少なくとも一つのエンコーディングセルと、
    前記第1乗数データと前記第2乗数データとを反転論理積して第2演算子を出力する反転論理積手段と、
    前記第1乗数データと前記第2乗数データとを反転論理和して第3演算子を出力する反転論理和手段と、を備えることを特徴とする演算子発生装置。
  20. 乗数データと被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダにおいて、
    前記エンコーダは、請求項18の部分積データ発生装置を備えることを特徴とするエンコーダ。
  21. 乗数データと被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダにおいて、
    前記エンコーダは、請求項19の演算子発生装置を備えることを特徴とするエンコーダ。
  22. 請求項17の方法によって、部分積データを発生させるための乗数データと被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダ。
  23. 乗数データと被乗数データとを乗算する乗算器のエンコーダにおいて、前記エンコーダは、請求項17の方法によって、3個のゲート遅延を利用して受信された乗数データと受信された被乗数データとから部分積データを発生させることを特徴とするエンコーダ。
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