JP2653134B2 - 演算処理装置 - Google Patents

演算処理装置

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JP2653134B2 JP63273443A JP27344388A JP2653134B2 JP 2653134 B2 JP2653134 B2 JP 2653134B2 JP 63273443 A JP63273443 A JP 63273443A JP 27344388 A JP27344388 A JP 27344388A JP 2653134 B2 JP2653134 B2 JP 2653134B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、演算処理装置に係り、特に2つのデータの
大小関係の検出を高速にしかも少ない回路素子数で実現
できるようにした演算処理装置に関するものである。
従来の技術 従来、2つのデータの大小関係の検出を行うには、第
3図のブロック図に示すような構成が用いられていた。
第3図において、301は減算器、302は全桁“0"検出器、
Xは被減数、Yは減数、Zは減算結果、bn-1は上位あふ
れ信号、EはXとYとが等しいことを示す検出信号、L
はXがYより小さいことを示す検出信号、GはXがYよ
り大きいことを示す検出信号である。
以下に、第3図に示すブロック図の動作を説明する。
まず、被減数Xから減数Yを減算しZ=X−Yを求め
る。次に、全桁“0"検出回路302によって減算結果の全
桁の論理和を求め、その結果を反転して、XとYとが等
しいことを検出しEを出力する。また、減算器301から
出力される上位あふれ信号bn-1は、XからYを減算し結
果が負となったときに“1"となるので、XがYより小さ
いことを示す検出信号Lは、この上位あふれ信号bn-1
同一の論理となる。また、上位あふれ信号bn-1が、“0"
で且つ減算結果が“0"でない時、すなわち全桁“0"検出
器302の出力が“1"の時に、XがYより大きいことを示
し、検出信号Gが出力される。一般には、全桁“0"検出
回路302は論理和回路によって構成され、多入力の論理
ゲートや多段の論理ゲートにより構成される。
以上のように、従来の構成ではXとYとの減算を完全
に終え、減算結果が全桁“0"か否かを検出してから、2
つのデータの大小関係の検出を行っていた。
発明が解決しようとする課題 以上説明したようなデータの大小関係の検出回路の構
成では、2つのデータの減算を完全に終わってから、多
入力の論理ゲートあるいは多段の論理ゲートにより全て
の桁が“0"であるか否かが判定され、その後大小関係の
検出を行っているため、これらの検出信号の出力が遅く
なり、また構成も複雑になる等の問題点を有していた。
本発明は、係る点に鑑みてなされたもので、減算器に
簡単な回路を付加することにより、簡単な構成で2つの
データ差と大小関係の検出を高速に実行する演算処理装
置を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、第1のデータから
第2のデータを減算し、少なくとも上位あふれを出力す
る第1減算手段と、前記第2のデータと“1"との和を前
記第1のデータから減算し、少なくとも上位あふれを出
力する第2減算手段と、前記第1減算手段の上位あふれ
と前記第2減算手段の上位あふれとから第1のデータと
第2のデータの大小関係を検出する検出器とを設けた構
成を採用する。また本発明は、前記第1減算手段と第2
減算手段とをそれぞれあるいは共用した桁上げ生成伝搬
発生回路を用いて、同時に実行して2つのデータの大小
関係の検出信号および減算結果を出力するようにしてい
る。
作用 本発明は上記した構成により、第1減算手段により出
力される上位あふれ信号は第1のデータから第2のデー
タを減算した結果が−1以下の時“1"となり、第2減算
手段により出力される上位あふれ信号は第1のデータか
ら第2のデータと“1"とを減算した時の上位あふれを出
力しているので、第1のデータから第2のデータを減算
した結果が0以下の時“1"の時第1となる。したがっ
て、第1減算手段の上位あふれ信号が“1"のデータが第
2のデータより小さいことを示しており、第2減算手段
の上位あふれ信号が“0"の時第1のデータが第2のデー
タより大きいことを示している。さらに、それら以外の
時には、第1のデータと第2のデータとが等しいことを
示している。また、これら上位あふれ信号の出力と同時
に、第1のデータと第2のデータの差が出力される。
また、第1減算手段を実現する回路と第2減算手段を
実現する回路とは、同一の桁上げ生成伝搬発生回路を共
用して構成することができ、別々に設ける場合に比較し
て回路素子数を大幅に少なくすることができる。
実 施 例 第1図は、本発明の実施例を示すブロック図である。
第1図において、101は桁上げ生成伝搬発生回路、102は
差生成回路、103は上位あふれ生成回路、Xは2つの入
力データのうちの被減数、Yは2つの入力データのうち
の減数、Zは減算結果、Gは桁上げ生成信号、Pは桁上
げ伝搬信号、Sは中間差信号、b-1は最下位桁への桁上
げ信号、bn-1 0,bn-1 1は最下位桁への桁上げがそれぞれ
“0"および“1"の場合のX−Yの減算時の上位あふれ信
号、EはXとYとが等しいことを示す検出信号、LはX
がYより小さいことを示す検出信号、GはXがYより大
きいことを示す検出信号である。
第1図のブロック図の動作を簡単に説明すると、まず
桁上げ生成伝搬発生回路101に、被減数データXと減数
データYとが入力され、XとYから桁上げ生成信号Gと
桁上げ伝搬信号Pおよび中間差信号Sが生成される。次
に、差生成回路102により、桁上げ生成信号G、桁上げ
伝搬信号Pおよび中間差信号Sから最下位への桁上げ信
号b-1が“0"である場合、すなわちX−Yの減算時の上
位あふれ信号bn-1 0と減算結果Zを求め出力する。これ
と同時に、上位あふれ生成回路103により、桁上げ生成
信号GXおよび桁上げ伝搬信号Pから最下位への桁上げ信
号b-1が“1"である場合、すなわちX−(Y+1)の減
算時の上位あふれ信号bn-1 1を求める。これらの上位あ
ふれ信号のうちbn-1 0はXからYを減算した結果が−1
以下の時“1"となり、bn-1 1はX−(Y+1)の減算を
した時の上位あふれを出力しているので、XからYを減
算した結果が0以下の時“1"となる。したがって、差生
成回路102から出力される上位あふれ信号bn-1 0が“1"の
時XがYより小さいことを示しており、この信号がLに
出力される。また、上位あふれ生成回路103から出力さ
れる上位あふれ信号bn-1 1が“0"の時XがYより大きい
ことを示しており、この信号が論理反転されてGに出力
される。さらに、それら以外の時には、XとYとが等し
いことを示しており、bn-1 0が“0"で且つbn-1 1が“1"の
時、Eに“1"が出力される。
次に、桁上げ生成伝搬発生回路101について具体的に
説明する。この桁上げ生成伝搬発生回路101は、この回
路に入力される2つのデータXとYの減算を行うのに必
要な桁上げ生成信号G、桁上げ伝搬信号Pおよび中間差
信号Sを求めるための回路である。
以下入力されるデータをn桁としてX=Xn-1…X1X0
よびY=yn-1…y1y0としてXからYを減算する場合につ
いて説明する。まず、桁上げ生成関数gi,jおよび桁上
げ伝搬関係pi,jを考える。ここで、i≧jであり、g
i,jはj桁目からi桁目まで減算を行った場合に上位へ
桁上りが生成されることを表し、pi,jはj桁目からi
桁目まで減算を行った場合に、下位から桁上りがあった
場合に上位へ桁上りを伝搬することを表している。
この定義から、各桁自身の桁上げ生成関数gi,iおよ
び桁上げ伝搬関数pi,iは入力データの各桁の値Xiおよ
びyiより以下のように与えられる。すなわち、 gi,i・yi …(1) pi,iyi または、=+yi …(2) が成り立つ。また、i≧j≧kの関係を有するi、jお
よびkに対して以下の関係式がなり立つ。すなわち、 gi,k=gi,j+pi,j・gj−i,k …(3) pi,k=pi,j・pj−i,k …(4) である。この(1)ないし(4)式によりある基準とな
る桁kから各々の桁iまでの桁上げ生成関数gi,kおよ
び桁上げ伝搬関数pi,kを求めることができる。すなわ
ち、減算を行う各々の桁から(1)および(2)で表さ
れる各桁自身の桁上げ生成関数gi,iおよび桁上げ伝搬
関数pi,iを求め、(3)および(4)式を繰り返し用
いてある基準となる桁kから各々の桁までの桁上げ生成
i,kおよび桁上げ伝搬関数pi,kを求めることができ
る。このようにして、入力データXとYとから各桁の桁
上げ生成関数gi,kおよび桁上げ伝搬関数pi,kを求め、
さらに後段で用いる中間差si、すなわち、 si=xiyi …(5) を求めることが第1図に示した桁上げ生成伝搬発生回路
101の動作である。
次に、差生成回路102について述べる。桁上げ生成関
数gi,jおよび伝搬桁上げ関数pi,jの定義から、全ての
桁の減算を考えたときのi桁目の桁上げbiは次式で与え
られる。
b1=gi,j+pi,j・bj-1 …(6) また、(6)式においてj=0とおけば、 b1=gi,o+pi,o・b-1 …(7) となる。ここで、b-1は最下位桁への桁上げを意味して
おり、b-1を“0"とすればX−Yの演算に対する各桁か
らの桁上げbiを求めることができ、さらにbi-1からi桁
のX−Yの演算結果Ziを次式により求めることができ
る。
zi=xiyibi-1=sibi-1 …(8) すなわち、第1図の桁上げ生成伝搬発生回路101の出
力である桁上げ生成関数gi,j、桁上げ伝搬関数pi,j
よび中間差siから、(7)式におけるb-1を“0"として
最下位桁への桁上げが“0"の場合のX−Yの減算時の各
桁から桁上げbiおよび上位あふれ信号bn-1 0を求め、さ
らに、(8)式を用いてX−Yの演算結果ziを求めるの
が和差生成回路102の働きである。
一方、上位あふれ生成回路103においては、(7)式
におけるb-1を“1"として最下位桁への桁上げが“1"の
場合のX−Yの減算時の上位あふれ信号bn-1 1を求め
る。ここで、b-1は前述したように最下位桁への桁上が
りを意味しており、b-1を“1"とすれば1の減算を意味
する。したがって、b-1を“1"として(6)および
(7)式を用いてbn-1を求めることにより、X−(Y+
1)の演算に対する最下位桁からの桁上げ、すなわち上
位あふれ信号bn-1 1を求めることができる。以上のよう
に、桁上げ生成伝搬発生回路101からの出力である桁上
げ生成関数gi,jおよび桁上げ伝搬関数pi,jから、X−
(Y+1)の演算に対する上位あふれbn-1 1を求めるの
が上位あふれ生成回路103の働きである。
最後に、2つの上位あふれ信号bn-1 0,bn-1 1から、X
とYとが等しいことを示す検出信号E、XがYより小さ
いことを示す検出信号L、XがYより大きいことを示す
検出信号Gが出力される。
以上の説明からわかるように、上位あふれ信号bn-1 0,
bn-1 1をもとめるための回路と2つのデータの差X−Y
をもとめるための回路は、桁上げ生成伝搬発生回路を共
用して構成することができるので、少ない回路素子数で
実現することができる。
第2図は、第1図に示した本発明の実施例を入力デー
タの桁数を8桁として、CMOS論理回路を用いて具体的に
実現した場合の回路図である。第2図において、201が
桁上げ生成伝搬発生回路、202は差生成回路、203a,203b
および203cは上位あふれ生成回路を構成する論理ゲート
であり、xi(0≦i≦7)が被減数、yi(0≦i≦7)
が減数、zi(0≦i≦7)が減算結果、bn-1 0,bn-1 1
最下位桁への桁上げがそれぞれ“0"および“1"の場合の
X−Yの減算時の上位あふれ信号、EはXとYとが等し
いことを示す検出信号、LはXがYより小さいことを示
す検出信号、GはXがYより大きいことを示す検出信号
である。第2図からわかるように、本実施例によれば、
減算器に簡単な回路を付加するだけで、減算結果を得る
以前に、2つの上位あふれ信号から高速に且つ少ない回
路素子数で、2つのデータの大小関係の検出信号を出力
することができる。
なお、以上の説明では、減算結果を求めるための桁上
げ生成伝搬発生回路と上位あふれ信号を求めるための桁
上げ生成伝搬発生回路とを共用して構成した場合につい
て述べたが、それぞれに独立に設けてもよいことは言う
までもない。また、以上の説明は一実施例であり、他の
論理組合せ、あるいはCMOS回路以外の技術、例えばNMOS
回路やバイポーラ回路などについても同様に構成するこ
とができる。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、減算器に簡
単な回路を付加するだけで、減算結果を得る以前に、2
つの上位あふれ信号から高速に、2つのデータの大小関
係の検出でき、さらに、上位あふれ信号を出力するため
の桁上げ生成伝搬発生回路は減算器の差生成回路の桁上
げ生成伝搬発生回路と共用することができるので、少な
い回路素子数で実現できる等の効果を有し、実用的にき
わめて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は本
発明の実施例をCMOS回路で構成した論理回路図、第3図
は従来方法の回路構成を示すブロック図である。 101,102……桁上げ生成伝搬発生回路、102……差生成回
路、103……上位あふれ生成回路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1のデータから第2のデータを減算し、
    少なくとも上位あふれ信号を出力する第1減算手段と、 前記第2のデータと“1"との和を前記第1のデータから
    減算し、少なくとも上位あふれ信号を出力する第2減算
    手段と、 前記第1減算手段の上位あふれ信号と前記第2減算手段
    の上位あふれ信号とから、前記第1のデータと第2のデ
    ータの大小関係を検出する検出器とを有し、 前記第1減算手段と前記第2減算手段とが桁上げ伝搬回
    路を共用し、前記桁上げ伝搬回路においてのみ桁上げ伝
    搬が生じるように構成したことを特徴とする演算処理装
    置。
  2. 【請求項2】第1減算手段の上位あふれ信号が“1"の時
    第1のデータが第2のデータより小さいことを検出し、
    第2減算手段の上位あふれ信号が“0"の時第1のデータ
    が第2のデータより大きいことを検出し、それ以外の時
    第1のデータと第2のデータが等しいことを検出する検
    出器を有することを特徴とする請求項1に記載の演算処
    理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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萩原宏「電子計算機通論2演算・制御装置」(S53−3−10)朝倉書店P.117

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