JP2643165B2 - 演算回路 - Google Patents

演算回路

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JP2643165B2
JP2643165B2 JP20121387A JP20121387A JP2643165B2 JP 2643165 B2 JP2643165 B2 JP 2643165B2 JP 20121387 A JP20121387 A JP 20121387A JP 20121387 A JP20121387 A JP 20121387A JP 2643165 B2 JP2643165 B2 JP 2643165B2
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強之 高山
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はディジタル信号処理回路におけるディジタル
フィルタ等の乗算と累積加算を行なう演算回路に関する
ものである。
従来の技術 近年集積回路の発達に伴ない、ディジタル信号処理回
路は音響,映像,情報処理,その他種々の分野で広く利
用されている。その中でディジタル信号処理回路による
演算回路も種々の方式が提案されている。
以下図面を参照しながら、乗算と累積加算を行なう従
来の演算回路について説明する。第5図は前記演算回路
の一例を示すものである。
第5図において8は1クロック周期毎に与えられるn
ビット並列ディジタル信号入力81と、1クロック周期毎
に与えられるmビット並列ディジタル信号入力82との乗
算を行ない、n+mビットの乗算結果82を出力する並列
型乗算器、4は1クロック周期毎に前記並列型乗算器8
が出力する並列ディジタル信号出力83を1クロック周期
遅らせるレジスタ、9は前記レジスタ4が出力する並列
ディジタル信号91及び並列ディジタル信号92を入力し、
累積加算結果93を出力する全加算器、10は前記全加算器
の出力93を1クロック周期遅らせるレジスタ、5はクリ
アー信号51により、前記レジスタ10の出力52と、ゼロと
を切替えて、前記全加算器9に帰還するための切替え装
置である。
以上の様に構成された演算回路において、以下その動
作を説明する。まずnビット並列ディジタル信号入力81
をD(i),mビット並列ディジタル信号入力82をK
(i)とする。tクロック周期において、D(t)及び
K(t)を並列型乗算器8に入力し、その乗算結果をレ
ジスタ4に格納する。そしてt+1クロック周期におい
て、tクロック周期における乗算結果91と切替え装置5
の出力92とを全加算器9で加算しレジスタ10に格納す
る。この時クリアー信号51をクリアー状態にする事によ
り、切替え装置5の出力92がリセットされるため、レジ
スタ10にはtクロック周期における乗算結果が保持され
る。さらにこの時並列型乗算器8においてD(t+1)
とK(t+1)との乗算を行ない、その結果をレジスタ
4に格納する。そしてt+2クロック周期においてクリ
アー信号をスルー状態にする事により、全加算器9でt
クロック周期における乗算結果52とt+1クロック周期
における乗算結果91との加算を行ない、同時に並列乗算
器8でD(+2)とK(t+2)との乗算を行なう。以
上の動作をクリアー信号51をスルー状態にしたままでt
+t1+1クロック周期まで繰り返す事により といったD(i)とK(i)の乗算と累積加算の演算を
行なう。
次に第6図に乗算と累積加算を行う従来の演算回路に
おける並列型乗算器8の構成例を示す。第6図において
並列ディジタル信号入力をそれぞれ{D3(t),D
2(t),D1(t),D0(t)},{K3(t),K2(t),K
1(t),K0(t)}とする。
まず第6図において1はビット乗算器であり、2つの
1ビット入力11,12とそれに対する1ビット乗算出力13
とを有する。上記1ビット乗算器は一般にANDゲートに
より構成される。
次に2は1ビット全加算器であり、2つの加算入力2
1,22とキャリー入力23,及びそれらの加算の結果得られ
る和出力25,キャリー出力24とを有する。
以上の様に構成された並列型乗算器に対し、以下その
動作を説明する。まず第6図最上段の1ビット乗算器網
1により、{D3(t),D2(t),D1(t),D0(t)}
とK0(t)との乗算を行ない、2段目の1ビット乗算器
網1により、{D3(t),D2(t),D1(t),D
0(t)}とK1(t)との乗算を行なう。そしてそれら
の乗算結果13を3段目の1ビット全加算器網2により加
算する。さらに4段目の1ビット乗算器網1により、
{D3(t),D2(t),D1(t),D0(t)}とK2(t)
との乗算を行ない、5段目の1ビット全加算器網2によ
り、4段目の1ビット乗算器網1の出力13と、3段目の
1ビット全加算器網2の和出力25及びキャリー出力24を
加算する。以上の動作を各段の1ビット乗算器網1及び
1ビット全加算器網2において行ない、最下段の1ビッ
ト全加算器網2により7段目の1ビット全加算器網2の
和出力25及びキャリー出力24を加算する事により、{D3
(t),D2(t),D1(t),D0(t)}と{K3(t),K2
(t),K1(t),K0(t)}との乗算結果{M7(t),M
6(t),M5(t),M4(t),M3(t),M2(t),M
1(t),M0(t)}を得る。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の様な構成では並列型乗算器と切替
装置の他に全加算器と前記並列型乗算器の出力及び全加
算器の出力を1クロック周期遅延させるレジスタが2段
必要であり、特に入力信号D(i),K(i)のビット数
が多い時、その回路規模は膨大なものとなる。
本発明は上記問題点に臨み、非常に簡素な回路構成に
より、従来の演算回路と同等の演算を行なうことを目的
とするものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の演算回路は、個
々の1ビット乗算器がそれぞれ2つの相異なる1ビット
ディジタル信号入力の乗算を行う1ビット乗算器網と個
々の1ビット全加算器がそれぞれ3つの相異なる1ビッ
トディジタル信号入力の加算を行い加算出力とキャリー
出力とを得る1ビット全加算器網より構成され第1の並
列ディジタル信号と第2の並列ディジタル信号と帰還信
号とが入力される加算機能付乗算器と、加算機能付き乗
算器の出力を保持するレジスタと、レジスタの出力と一
定値とをあらかじめ決められたタイミングで切替えてそ
の出力を加算機能付乗算器の帰還信号入力に帰還する切
替え手段とを備え、加算機能付乗算器において1ビット
乗算器網の各1ビット乗算器は1段の個数が第1の並列
ディジタル信号のビット数と同数で第2の並列ディジタ
ル信号のビット数だけ段数を有し各段が第1の並列ディ
ジタル信号の各桁と第2の並列ディジタル信号の1つの
桁との乗算を行い、1ビット全加算器網の各1ビット全
加算器は1ビット乗算器に対応する数だけ設けられ1ビ
ット乗算器の出力を乗算出力データの各桁ごとに加算す
るように配置されており、その加算入力は1つ上の段で
同じ桁の乗算を行う1ビット乗算器の出力と2つ上の段
で同じ桁の計算を行う1ビット全加算器の出力と2つ上
の段でかつ1つ下の桁の計算を行う1ビット全加算器の
キャリー出力であり、1ビット全加算器網の最上段にお
いてその加算入力は同じ桁の乗算を行う2つの1ビット
乗算器の乗算出力と切替え手段の出力である帰還信号と
であり、1ビット全加算器網の最下段においてその加算
入力は1つ上の段の1ビット全加算器の加算出力と1つ
上の段でかつ1つ下の桁の計算を行う1ビット全加算器
のキャリー出力と同じ段の1つ下の桁の計算を行う1ビ
ット全加算器のキャリー出力であり、かつ各段における
1ビット全加算器の最上桁のものにおける1つの入力に
は1ビット乗算器または1ビット全加算器の出力に代え
て切替え手段の出力である帰還信号を加えるように接続
され、第1の並列ディジタル信号と第2の並列ディジタ
ル信号との乗算及び帰還信号との累積加算を加算機能付
乗算器で同時に行うように構成したものである。
作用 本発明は上記した構成によって加算機能付乗算器にお
いて第1の並列ディジタル信号と第2の並列ディジタル
信号との乗算結果に帰還信号を加算して累積加算を行う
ことができ、従来の演算回路におけるレジスタの数を2
分の1にして全加算器を省略することができ、回路規模
を大幅に削減する事を可能にする。
実施例 以下本発明の一実施例の演算回路について、図面を参
照しながら説明する。第1図は本発明の第1の実施例の
概略を示すブロック図である。第1図において、6は加
算機能付並列型乗算器であり、1クロック毎に与えられ
るnビット並列ディジタル信号入力61とmビット並列デ
ィジタル信号入力62との乗算と帰還信号入力64との加算
を同時に行ない、その演算結果63を出力する。またレジ
スタ4,切替え装置5は第5図と同様である。
以上の様に構成された演算回路について、以下その動
作を説明する。まず第1の並列ディジタル信号であるn
ビット並列ディジタル信号入力61をD(i),第2の並
列ディジタル信号であるmビット並列ディジタル信号入
力62をK(i)とする。tクロック周期においてクリア
ー信号51をクリアー状態にし、D(t)及びK(t)を
加算機能付並列型乗算器6に入力する事により、D
(t)とK(t)の乗算結果をレジスタ4に格納する。
そしてt+1クロック周期においてクリアー信号51をス
ルー状態にし、D(t+1)及びK(t+1)を加算機
能付並列型乗算器6に入力する事により、D(t)とK
(t)の乗算結果とD(t+1)とK(t+1)の乗算
結果の和をレジスタ4に格納する。以上の動作をクリア
ー信号51をスルー状態にしたままでt+t1クロック周期
まで繰り返す事により、 というD(i)とK(i)との乗算と累積加算の演算を
行なう。
次に第1図に示した本発明による演算回路における加
算機能付並列型乗算器6の構成を第2図に示す。第2図
において第1及び第2の並列ディジタル信号入力61,62
をそれぞれ{D3(t),D2(t),D1(t),D
0(t)},{K3(t),K2(t),K1(t),K0(t)}
とし、帰還信号63を{F7(t),F6(t),F5(t),F4
(t),F3(t),F2(t),F1(t)}とする。第2図
における1及び2は第6図と同様である。
以上の様に構成された本発明による加算機能付並列型
乗算器について以下その動作を説明する。まず最上段の
1ビット乗算器網1により{D3(t),D2(t),D
1(t),D0(t)}とK0(t)との乗算を行ない、2段
目の1ビット乗算器網1により{D3(t),D2(t),D1
(t),D0(t)}とK1(t)との乗算を行なう。そし
て1段目と2段目の1ビット乗算器網の乗算結果13及び
帰還信号{F4(t),F3(t),F2(t),F1(t)}を
3段目を1ビット全加算器網2により加算する。さらに
4段目の1ビット乗算器網1により{D3(t),D
2(t),D1(t),D0(t)}とK2(t)との乗算を行
ない、5段目の1ビット全加算器網2により、4段目の
1ビット乗算器網1の出力13と、3段目の1ビット全加
算器網2の和出力25,キャリー出力24及び帰還信号F
5(t)を加算する。以上の動作を6段目の1ビット乗
算器網1及び7段目の1ビット全加算器網2においても
同様に行ない、最下段の8段目の1ビット全加算器網2
により7段目の1ビット全加算器網2の和出力25,キャ
リー出力24及び帰還信号F7(t)を加算する事により
{D3(t),D2(t),D1(t),D0(t)}と{K
3(t),K2(t),K1(t),K0(t)}の乗算結果と帰
還信号{F7(t),F6(t),F5(t),F4(t),F
3(t),F2(t),F1(t)}とを加算した出力{A
7(t),A6(t),A5(t),A4(t),A3(t),A
2(t),A1(t),A0(t)}を得る。
次に本発明の第2の実施例のブロック図を第3図に示
す。第3図において7はレジスタを内蔵した加算機能付
並列型乗算器であり、1クロック毎に与えられるnビッ
ト並列ディジタル信号入力71とmビット並列ディジタル
信号入力72との乗算と帰還信号74との加算を同時に行な
い、その演算結果74の1クロック周期遅らせて出力す
る。また切替え装置5は第1図と同様である。第3図が
第1図と異なる点は第1図におけるレジスタ4を加算機
能付並列型乗算器6に内蔵した事だけであり、その動作
に関しては第1図と同様である。
また第4図に本発明の第2の実施例における加算機能
付並列型乗算器7を示す。第4図において1,2はそれぞ
れ第6図同様、1ビット乗算器及び1ビット全加算器で
あり、3は1ビットレジスタである。第4図の構成に関
しても、1ビットレジスタ3を内蔵した事以外は第2図
と同様である。従ってその動作も第2図と同様である。
第3図及び第4図に示した構成は第1図及び第2図に
示した構成に比べ、動作速度が向上するといった利点が
ある。
なお前記実施例では演算結果を1クロック周期遅延さ
せて、加算機能付乗算器に帰還する場合について説明し
たが、2クロック周期以上遅延させても、同様の演算を
行なう事が可能である。また切替え装置に関しても、ク
リアー信号をクリアー状態にした時、出力を全てゼロに
する場合について説明したが、特定の値にセットする事
により累積加算の前に初期オフセットを与える事も可能
である。
発明の効果 以上の様に本発明は並列型乗算器に加算機能を持たせ
る事により、従来の演算回路で必要であった全加算器を
省略する事が可能となり、またレジスタ数も2分の1に
減少するため、回路規模を大幅に削減する事が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例における演算回路のブロ
ック図、第2図は本発明の第1の実施例における加算機
能付並列型乗算器の構成図、第3図は本発明の第2の実
施例における演算回路のブロック図、第4図は本発明の
第2の実施例における加算機能付並列型乗算器の構成
図、第5図は従来の演算回路のブロック図、第6図は従
来の演算回路における並列型乗算器の構成図である。 1……1ビット乗算器、2……1ビット全加算器、3…
…1ビットレジスタ、4……レジスタ、5……切替え装
置、6……加算機能付並列型乗算器、7……レジスタ内
蔵加算機能付並列型乗算器、8……並列型乗算器、9…
…全加算器、10……レジスタ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】個々の1ビット乗算器がそれぞれ2つの相
    異なる1ビットディジタル信号入力の乗算を行う1ビッ
    ト乗算器網と個々の1ビット全加算器がそれぞれ3つの
    相異なる1ビットディジタル信号入力の加算を行い加算
    出力とキャリー出力とを得る1ビット全加算器網より構
    成され第1の並列ディジタル信号と第2の並列ディジタ
    ル信号と帰還信号とが入力される加算機能付乗算器と、 前記加算機能付き乗算器の出力を保持するレジスタと、 前記レジスタの出力と一定値とをあらかじめ決められた
    タイミングで切替えてその出力を前記加算機能付乗算器
    の帰還信号入力に帰還する切替え手段とを備え、 前記加算機能付乗算器において前記1ビット乗算器網の
    各1ビット乗算器は1段の個数が前記第1の並列ディジ
    タル信号のビット数と同数で前記第2の並列ディジタル
    信号のビット数だけの段数を有し各段が前記第1の並列
    ディジタル信号の各桁と前記第2の並列ディジタル信号
    の1つの桁との乗算を行い、 前記1ビット全加算器網の各1ビット全加算器は前記1
    ビット乗算器に対応する数だけ設けられ前記1ビット乗
    算器の出力を乗算出力データの各桁ごとに加算するよう
    に配置されており、その加算入力は1つ上の段で同じ桁
    の乗算を行う1ビット乗算器の出力と2つ上の段で同じ
    桁の計算を行う1ビット全加算器の出力と2つ上の段で
    かつ1つ下の桁の計算を行う1ビット全加算器のキャリ
    ー出力であり、 1ビット全加算器網の最上段においてその加算入力は同
    じ桁の乗算を行う2つの前記1ビット乗算器の乗算出力
    と前記切替え手段の出力である帰還信号とであり、 1ビット全加算器網の最下段においてその加算入力は1
    つ上の段の1ビット全加算器の加算出力と1つ上の段で
    かつ1つ下の桁の計算を行う1ビット全加算器のキャリ
    ー出力と同じ段の1つ下の桁の計算を行う1ビット全加
    算器のキャリー出力であり、 かつ各段における1ビット全加算器の最上桁のものにお
    ける1つの入力には1ビット乗算器または1ビット全加
    算器の出力に代えて前記切替え手段の出力である帰還信
    号を加えるように接続され、 前記第1の並列ディジタル信号と前記第2の並列ディジ
    タル信号との乗算及び前記帰還信号との累積加算を前記
    加算機能付乗算器で同時に行う事を特徴とした演算回
    路。
  2. 【請求項2】加算機能付き乗算器の出力を保持するレジ
    スタに代えて前記加算機能付き乗算器内の最下段の全加
    算器の第1及び第2の加算入力及び最下段の全加算器の
    ない桁にはその各桁出力に各1ビットレジスタを備えた
    特許請求の範囲第1項記載の演算回路。
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