JP3098648B2 - Multiplier - Google Patents

Multiplier

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JP3098648B2
JP3098648B2 JP05066872A JP6687293A JP3098648B2 JP 3098648 B2 JP3098648 B2 JP 3098648B2 JP 05066872 A JP05066872 A JP 05066872A JP 6687293 A JP6687293 A JP 6687293A JP 3098648 B2 JP3098648 B2 JP 3098648B2
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wallace
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哲也 原
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は2つの任意のデータを
乗算する乗算器に関し、特に2進数で表現される数の掛
算をハードウェアで実行する乗算器に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multiplier for multiplying two arbitrary data, and more particularly to a multiplier for performing multiplication of a number represented by a binary number by hardware.

【0002】[0002]

【従来の技術】多量な画像データを扱う画像処理の分野
や、コンピュータを使用する情報処理の分野において、
データを掛合わせる乗算は重要な処理である。このよう
な分野ではデータは2進数で表現されることが常であ
り、乗算もまた2進数のデータを掛合わせることにな
る。
2. Description of the Related Art In the field of image processing that handles a large amount of image data and the field of information processing using a computer,
Multiplication by multiplying data is an important process. In such fields, data is usually represented in binary, and multiplication also involves multiplying binary data.

【0003】図19に4ビットの2進数の乗算例を示
す。10進数の筆算と同様のことをしているだけであ
る、この中で破線で囲まれた中間和のことを部分積と称
す。乗算結果は、この部分積を各桁ごとに加算すること
により行なわれる。
FIG. 19 shows an example of multiplication of a 4-bit binary number. An intermediate sum surrounded by a broken line, which only performs the same operation as the decimal arithmetic, is called a partial product. The multiplication result is obtained by adding the partial products for each digit.

【0004】図20に4ビットの2進数の乗算を実現す
る従来の並列乗算器の回路を示す。図20に示す乗算器
は、一般にキャリーセーブ加算方式を用いた乗算器と呼
ばれる。図20を参照して、この乗算器は、被乗数デー
タ(値はXとする)を保持するレジスタ回路201a、
乗数データ(値はYとする)を保持するレジスタ回路2
01b、第1列から第4列の各々に配置される4つのA
NDゲート271、232,233および234、被乗
数データ線202a、乗数データ線202b、被乗数デ
ータと乗数データとを乗算した乗算結果を出力するデー
タ出力線211、半加算器220、全加算器221およ
び222を含む。205は、部分積加算部であり、この
部分積加算部205には、上述したANDゲート231
ないし234、半加算器220、全加算器221および
222がアレイ状に配置されている。210は最終段加
算器列である。
FIG. 20 shows a circuit of a conventional parallel multiplier for realizing multiplication of a 4-bit binary number. The multiplier shown in FIG. 20 is generally called a multiplier using a carry-save addition method. Referring to FIG. 20, the multiplier includes a register circuit 201a that holds multiplicand data (value is X),
Register circuit 2 for holding multiplier data (value is Y)
01b, four A's arranged in each of the first to fourth columns
ND gates 271, 232, 233 and 234, multiplicand data line 202a, multiplier data line 202b, data output line 211 for outputting a result of multiplication of multiplicand data and multiplier data, half adder 220, full adders 221 and 222 including. Reference numeral 205 denotes a partial product addition unit. The partial product addition unit 205 includes the AND gate 231 described above.
234, a half adder 220, and full adders 221 and 222 are arranged in an array. Reference numeral 210 denotes a last-stage adder sequence.

【0005】動作において、被乗数データX、乗数デー
タYとの部分積が第1ないし第4列のANDゲート23
1ないし234により求められる。ANDゲート231
により求められた第1列の部分積とANDゲート232
により求められた第2の部分積との和が半加算器220
により求められる。次に、全加算器221により、AN
Dゲート233により求められた部分積と半加算器22
0の加算結果(サム出力とキャリービット)との和が求
められる。さらに、第4列のANDゲート234により
求められた部分積と全加算器221の加算結果との和が
最終段の全加算器222により求められる。全加算器2
22は、求めたサム出力とキャリービットとを最終段加
算器列210に与える。
In operation, partial products of multiplicand data X and multiplier data Y are the first to fourth columns of AND gates 23.
1 to 234. AND gate 231
Product of the first column obtained by the above and AND gate 232
The sum with the second partial product obtained by
Required by Next, AN is added by full adder 221.
The partial product obtained by the D gate 233 and the half adder 22
The sum of the addition result of 0 (sum output and carry bit) is obtained. Further, the sum of the partial product obtained by the AND gate 234 in the fourth column and the addition result of the full adder 221 is obtained by the full adder 222 in the final stage. Full adder 2
22 supplies the obtained sum output and carry bit to the final-stage adder sequence 210.

【0006】以上のようにして、図19に示した乗算を
行なうことができる。図20は、4ビットの乗算器の例
であるが、現在のコンピュータの世界では、54ビット
以上のデータが用いられている。したがって、54ビッ
ト以上の乗算が必要とされる。この場合、図20内の部
分積加算部205が非常に大きなものとなる。部分積加
算部が大規模となると、各信号は各加算器を順次伝搬さ
れるため、この部分積加算部における信号遅延が極めて
大きくなる。この加算器の段数は乗算における部分積の
数に比例する。
As described above, the multiplication shown in FIG. 19 can be performed. FIG. 20 shows an example of a 4-bit multiplier. In the present computer world, data of 54 bits or more is used. Therefore, a multiplication of 54 bits or more is required. In this case, the partial product adder 205 in FIG. 20 becomes very large. When the partial product adder becomes large in scale, each signal is sequentially propagated through each adder, so that the signal delay in the partial product adder becomes extremely large. The number of stages of the adder is proportional to the number of partial products in the multiplication.

【0007】ブースのアルゴリズムを利用するとこの部
分積の数を減らすことができる。例として54ビットの
乗算を考えてみる。通常の乗算では部分積が54個存在
するが、2次のブースのアルゴリズムを用いた場合は部
分積が27個になる。したがって、乗算に要する演算時
間を短くすることができる。
The use of Booth's algorithm can reduce the number of partial products. As an example, consider a 54-bit multiplication. In the normal multiplication, there are 54 partial products, but when the second-order Booth algorithm is used, the number of partial products is 27. Therefore, the operation time required for the multiplication can be reduced.

【0008】しかしながら、2次のブースを適用した場
合でもキャリーセーブ加算方式の部分積加算部では加算
器25段の信号遅延がある。
However, even when a secondary booth is applied, there is a signal delay of 25 stages in the adder in the carry-save addition type partial product adder.

【0009】そこで、さらに演算時間を短くするため
に、部分積加算部の構成を工夫する。図21にこのよう
な工夫がされた2並列キャリーセーブ加算方式を示す。
図21を参照して、2並列キャリーセーブ加算方式は、
生成された部分積に対して1つおきにキャリーセーブ加
算を行なう。つまり、部分積の1桁に対して2つのキャ
リーセーブ加算を並列に行なうことになる。この結果、
キャリーセーブ加算方式で経由する加算器の1/2で2
ビットずつ計4ビットの結果を生成できる。この4ビッ
トを図示しないキャリーセーブ加算2段を用いて2ビッ
トの出力にする。
Therefore, in order to further reduce the operation time, the configuration of the partial product addition unit is devised. FIG. 21 shows a two-parallel carry-save addition method that has been devised as described above.
Referring to FIG. 21, the two-parallel carry-save addition method is as follows.
Carry save addition is performed on every other generated partial product. That is, two carry-save additions are performed in parallel for one digit of the partial product. As a result,
It is 2 in 1/2 of the adder passing by carry save addition method
A total of four bits can be generated bit by bit. These four bits are output as two bits using two stages of carry save addition (not shown).

【0010】このようにして、54ビットの乗算に2次
のブースを用いかつ2並列キャリーセーブ加算方式を適
用すると、経由する全加算器の段数は、12+2=14
段となる。
In this way, when the secondary booth is used for the 54-bit multiplication and the two-parallel carry-save addition method is applied, the number of stages of full adders to be passed is 12 + 2 = 14.
It becomes a step.

【0011】2並列キャリーセーブ加算方式におけるハ
ードウェアのレイアウトは、全加算器をアレイ状に配置
するため規則性があり少ない面積で済む。
The hardware layout in the two-parallel carry-save addition method has a regularity and a small area because the full adders are arranged in an array.

【0012】また、上記の2次のブース、2並列キャリ
ーセーブ加算方式のほかに部分積の段数を減らす方法と
してワレス方式がある。ワレス方式は、各桁に全加算器
をツリー状に配置して加算の段数を減らす手法である。
In addition to the secondary booth and the two-parallel carry-save addition method, there is a Wallace method as a method of reducing the number of stages of partial products. The Wallace method is a method of reducing the number of stages of addition by arranging full adders at each digit in a tree shape.

【0013】図22に6入力を2出力に圧縮する6−2
ワレスの例を示す。また、図2にN入力を2出力に絞
るまでに必要な段数を示す。
In FIG. 22, 6-2 compresses 6 inputs into 2 outputs.
Here is an example of Wallace. Also shows the number of stages required to squeeze N input to two outputs in FIG 4.

【0014】図22を参照して、6−2ワレス方式は、
部分積の各桁に6−2ワレス回路を配置している。各6
−2ワレス回路は、第1段目に配置された全加算器24
1aおよび241b、第2段目に配置される全加算器2
42、および第3段目に配置される全加算器243を含
む。
Referring to FIG. 22, the 6-2 Wallace system is as follows.
A 6-2 Wallace circuit is arranged at each digit of the partial product. 6 each
-2 Wallace circuit is a full adder 24 arranged in the first stage.
1a and 241b, full adder 2 arranged in the second stage
42, and a full adder 243 arranged in the third stage.

【0015】動作において、第1段目の全加算器241
aは、3ビットのデータを加算してサム出力とキャリー
ビットとを生成し、サム出力を第2段目の全加算器24
2に与え、キャリービットを1つ上位の桁の全加算器2
42に与える。全加算器241bは、3ビットのデータ
を加算してサム出力とキャリービットとを生成し、サム
出力を第2段目の全加算器242に与え、キャリービッ
トを1つ上位の桁の全加算器243に与える。
In operation, the first stage full adder 241
a generates a sum output and a carry bit by adding 3-bit data, and outputs the sum output to the full adder 24 at the second stage.
2 and the carry bit is incremented by 1
Give to 42. The full adder 241b adds the 3-bit data to generate a sum output and a carry bit, provides the sum output to the full adder 242 in the second stage, and adds the carry bit to the next higher digit. To the container 243.

【0016】第2段目の全加算器242は、全加算器2
41aおよび241bからのサム出力および1つ下位の
桁からのキャリービットを加算し、これらの和を第3段
目の全加算器243に与え、キャリービットを1つ上位
の桁の全加算器243に与える。第3段目の全加算器2
43は、全加算器242からのサム出力と1つ下位の桁
からのキャリービットとを加算し、サム出力およびキャ
リービットを生成する。このようにして、6−2ワレス
方式では、6つの部分積の和を3段の全加算器により求
めることができるので、信号の遅延を少なくすることが
できる。
The full adder 242 in the second stage is a full adder 2
The sum outputs from 41a and 241b and the carry bit from the next lower digit are added, the sum is given to the full adder 243 of the third stage, and the carry bit is added to the full adder 243 of the next higher digit. Give to. Third stage full adder 2
43 adds the sum output from the full adder 242 and the carry bit from the next lower digit to generate a sum output and a carry bit. In this manner, in the 6-2 Wallace system, the sum of the six partial products can be obtained by the three-stage full adder, so that the signal delay can be reduced.

【0017】部分積のすべてにワレス方式を用いた場合
にはさらに段数を削減することができる。部分積のすべ
てにワレスを適用するものをフルワレスと称する。54
ビットの乗算に2次のブースを用いた場合にフルワレス
を適用したものを図2に示す。図2に示すごとく信
号が経由する全加算器の段数は7段で済む。しかし、レ
イアウトについては問題がある。図2のようにツリー
状のままの形で加算器を配置すると1桁が三角形のレイ
アウトとなり面積が増大してしまう。
When the Wallace method is used for all of the partial products, the number of stages can be further reduced. The one that applies Wallace to all of the partial products is called Full Wallace. 54
A material obtained by applying the Furuwaresu when using secondary Booth to the multiplication of the bit shown in FIG. 2 3. Number of full adder signal goes through as shown in FIG. 2. 3 requires only seven stages. However, there is a problem with the layout. 1 digit Placing adder in the form of a leave of the tree-shaped as shown in FIG. 2 3 increases the area becomes the layout of the triangle.

【0018】そこで、矩形のレイアウトとなるように1
桁の加算器を縦に並べると配線が複雑かつ長くなる。ま
た、部分積数は下位の桁から順に増えていき、中央で最
大となりその後再び減っていくので、様々な入力のワレ
スを作る必要がある。
In order to obtain a rectangular layout,
If the digit adders are arranged vertically, the wiring becomes complicated and long. In addition, since the partial product number increases in order from the lowest digit, reaches the maximum in the center, and then decreases again, it is necessary to make various input wallaces.

【0019】ワレス方式はその入力数が増えるに従って
高速化の効果も増すが、同時に上記の問題点の度合も大
きくなる。
In the Wallace method, the effect of increasing the speed increases as the number of inputs increases, but at the same time, the degree of the above-mentioned problems increases.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の並
列乗算器においては以下のような問題点があった。
As described above, the conventional parallel multiplier has the following problems.

【0021】(1) 2並列キャリーセーブ加算方式の
乗算器は加算器の段数が多くなり高速性に欠ける。
(1) Multipliers of the two-parallel carry-save addition method have a large number of adders and lack high-speed performance.

【0022】(2) フルワレスは加算器のレイアウト
が複雑になり配線長も長く、面積が大きくなる。
(2) A full wallet has a complicated layout of an adder, a long wiring length, and a large area.

【0023】それゆえに、この発明の目的は2つの任意
のデータを乗算する乗算器において、高速で乗算を実行
することができ、かつそのレイアウトの面積を小さくす
ることである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a multiplier for multiplying two arbitrary data, which can execute multiplication at high speed and reduce the layout area.

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】 の発明に係る乗算器
は、2つの任意のデータに対して2次のブース方式を用
いて部分積を生成し生成した部分積を加算するための部
分積加算部を含む。この部分積加算部は第1ないし第5
の圧縮手段、第1ないし第3の加算手段を含む。第1な
いし第4の圧縮手段は、部分積の各桁に対応して設けら
れ、各々が6ビットのデータをワレス方式を用いてサム
出力とキャリービットとからなる2ビットに圧縮する。
第1の加算手段は、第1ないし第3の圧縮手段のサム出
力および下位の桁からのキャリービットを2並列キャリ
ーセーブ加算方式を用いて加算しサム出力とキャリービ
ットとを生成する。第2の加算手段は、第4の圧縮手段
のサム出力、第1の加算手段のサム出力、および下位の
桁からのキャリービットを2並列キャリーセーブ加算方
式を用いて加算する。第3の加算手段は、前期部分積の
1桁のデータのうちの残りのビットをキャリーセーブ加
算方式を用いて加算する。第の圧縮手段は、第2の加
算手段の加算結果と第3の加算手段の加算結果および下
位の桁からのキャリービットからなる6ビットをワレス
方式を用いて2ビットに圧縮する。
Multiplier according to this invention, in order to solve the above-mentioned object, the partial product for adding the generated generated partial product to a partial product using the secondary Booth scheme for two arbitrary data Includes adder. The partial product adder includes first to fifth
And first to third adding means. The first to fourth compression means are provided corresponding to the respective digits of the partial product, and each compresses the data of 6 bits into two bits composed of a sum output and a carry bit using the Wallace method.
The first addition means adds the sum output of the first to third compression means and the carry bit from the lower digit by using a two-parallel carry-save addition method to generate a sum output and a carry bit. The second addition means adds the sum output of the fourth compression means, the sum output of the first addition means, and the carry bit from the lower digit using a two-parallel carry-save addition method. The third addition means adds the remaining bits of the one-digit data of the partial product using the carry-save addition method. The fifth compression means compresses the 6-bit data consisting of the addition result of the second addition means, the addition result of the third addition means, and the carry bit from the lower digit into two bits using the Wallace method.

【0027】好ましくは、上記第1ないし第5の圧縮手
段、第1ないし第3の加算手段は、上から、第1の圧縮
手段、第2の圧縮手段、第3の圧縮手段、第1の加算手
段、第4の圧縮手段、第2の加算手段、第3の加算手
段、第5の圧縮手段の順番に配置される。
Preferably, the first to fifth compression means
Stage, the first to third adding means, from the top,
Means, second compression means, third compression means, first adder
Stage, fourth compression means, second addition means, third addition means
The stages are arranged in the order of the fifth compression means.

【0028】[0028]

【作用】の発明では、少なくともつの圧縮手段を設
けることにより、すべての部分積に対して並列キャリー
セーブ加算方式により加算するのと比較して高速で乗算
を実行することができる。また、すべての部分積に対し
てフルワレス方式により乗算するのと比較して配線を簡
単化することができ面積を小さくすることができる。さ
らに、圧縮手段の圧縮結果を2並列キャリーセーブ加算
方式により圧縮することによっても配線が複雑化するの
を防止することができる。したがって、配線長さも短く
なり、配線による信号遅延を少なくすることができる。
この結果、フルワレス方式と実質的に同程度の速度で乗
算を実行することができる。
[Action] In this invention, it is possible to perform a high speed multiplication compared by providing at least five compression means, and for adding the parallel carry save addition method for all partial products. Further, the wiring can be simplified and the area can be reduced as compared with the case where all partial products are multiplied by the full Wallace method. Further, the wiring can be prevented from becoming complicated by compressing the compression result of the compression means by the two-parallel carry-save addition method. Therefore, the length of the wiring is also reduced, and the signal delay due to the wiring can be reduced.
As a result, the multiplication can be executed at substantially the same speed as that of the full Wallace method.

【0029】好ましくは、上記部分積加算部が上から順
番に第1の圧縮手段、第2の圧縮手段、第3の圧縮手
段、第1の加算手段、第4の圧縮手段、第2の加算手
段、第3の加算手段、第5の圧縮手段とレイアウトされ
ているので、配線を簡単化するとともに面積をフルワレ
ス方式と比較して大幅に小さくすることができる。ま
た、すべての部分積に対し、2並列キャリーセーブ加算
方式により加算を行なうのと比較して、乗算速度を大幅
に短縮することができる。また、配線長さを短くするこ
とが可能となるので、フルワレス方式と同程度の速度で
乗算を行なうことができる。
[0029] Preferably, the partial product adder includes, in order from the top, a first compression means, a second compression means, a third compression means, a first addition means, a fourth compression means, and a second addition means. Since the layout is made up of the means, the third adding means, and the fifth compressing means, the wiring can be simplified and the area can be significantly reduced as compared with the full wallless system. Further, the multiplication speed can be greatly reduced as compared with the case where addition is performed on all partial products by the two-parallel carry-save addition method. Further, since the wiring length can be reduced, the multiplication can be performed at a speed similar to that of the full Wallace method.

【0030】[0030]

【0031】[0031]

【実施例】【Example】

実施例1 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図4
は、この発明に係る乗算器の概略構成を示したブロック
図である。図4を参照して、この乗算器は、被乗数デー
タXを保持するレジスタ回路41a、乗数データYを保
持するレジスタ回路41b、被乗数データ線42a、乗
数データ線42b、2次のブースのデコード回路43、
ブースのデコード結果の出力線44、部分積加算部4
5、部分積加算部45の出力線46、最終段加算器列4
7、被乗数データXと乗数データYとを乗算した乗算結
果を出力する出力線48を含む。
Embodiment 1 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a multiplier according to the present invention. Referring to FIG. 4, this multiplier includes a register circuit 41a for holding multiplicand data X, a register circuit 41b for holding multiplier data Y, a multiplicand data line 42a, a multiplier data line 42b, and a secondary booth decoding circuit 43. ,
Booth decode result output line 44, partial product adder 4
5, output line 46 of partial product adder 45, last adder column 4
7, an output line 48 for outputting a multiplication result obtained by multiplying the multiplicand data X and the multiplier data Y.

【0032】部分積加算部45は、2次のブースの選択
回路の列および加算器の列を含む。図4において、レジ
スタ回路41と、全加算器は従来のものと全く同様のも
のでよく、その実現方法は多数存在し、またどのような
実現方法を用いても本特許に何ら影響しないので、ここ
では詳述しないし、またその必要もない。また最終段加
算器列47は2つのデータを加算する回路であり、同様
のその実現方法は詳述しない。
The partial product adder 45 includes a row of a secondary booth selection circuit and a row of adders. In FIG. 4, the register circuit 41 and the full adder may be exactly the same as the conventional one, and there are many realizing methods, and any realizing method does not affect the present invention. It is not described in detail here, nor is it necessary. The last-stage adder array 47 is a circuit for adding two data, and a similar realization method is not described in detail.

【0033】図5は、ブースのデコード回路43のアル
ゴリズムを説明するための図であり、図6は図4に示し
たブースのデコード回路43と部分積加算部45内に配
置されるブースの選択回路とを動作面から見たブロック
図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the algorithm of the booth decoding circuit 43, and FIG. 6 is a diagram showing the selection of the booth decoding circuit 43 and the booth arranged in the partial product adder 45 shown in FIG. FIG. 2 is a block diagram of the circuit and the operation view.

【0034】図5および図6を参照して、2次のブース
のアルゴリズムでは、乗数2ビットに対して部分積を生
成する。しかし、厳密には1ビットがオーバーラップす
るので乗数Yの連続する3ビットの値に対応して図5に
示すように0、±X、±2Xの部分積を生成する必要が
ある。2Xの生成は1ビットのシフトで行なわれる。一
方、負数の生成は被乗数Xが2の補数表現であるのでX
の各ビットを反転させ最下位ビットに1を加えればよ
い。これを実現するために図6のように、ブースのデコ
ーダでは乗数Yの入力に対して部分積の絶対値(0、
X、2X)を選択するための2つの信号と反転を選択す
るための1つの信号とからなる3つの信号を生成する。
ブースの選択回路45aでは、この3つの信号を受け
て、絶対値が0の場合は0を、Xの場合は被乗数X
k を、2Xの場合は被乗数Xk-1 を選択し、さらに、反
転が必要な場合はその値を反転させて部分積を生成す
る。
Referring to FIGS. 5 and 6, the second-order Booth algorithm generates a partial product for a multiplier of 2 bits. However, strictly speaking, since one bit overlaps, it is necessary to generate partial products of 0, ± X, ± 2X as shown in FIG. 5 corresponding to the values of three consecutive bits of the multiplier Y. The generation of 2X is performed by one bit shift. On the other hand, since the generation of the negative number is represented by the two's complement of the multiplicand X, X
, And add 1 to the least significant bit. In order to realize this, as shown in FIG. 6, in the Booth decoder, the absolute value of the partial product (0,
X, 2X) and one signal for selecting inversion are generated.
The booth selection circuit 45a receives these three signals, and when the absolute value is 0, 0, and when the absolute value is X, the multiplicand X
If k is 2X, the multiplicand X k-1 is selected, and if inversion is required, its value is inverted to generate a partial product.

【0035】図1は、図4に示した部分積加算部45の
ブロック図である。図1を参照して、この部分積加算部
45は、6ビットのデータを2ビットのデータに圧縮す
る6−2ワレス部1、2、3、4および8と、6ビット
のデータを並列的に加算して4ビットのデータを生成す
る並列キャリーセーブ加算器(以下、並列CSAと称す
る)5および6と、3ビットのデータを加算して2ビッ
トのデータを生成するキャリーセーブ加算器(以下、C
SAと称する)7とを含む。
FIG. 1 is a block diagram of the partial product adder 45 shown in FIG. Referring to FIG. 1, partial product addition section 45 includes 6-2 Wallace sections 1, 2, 3, 4, and 8 for compressing 6-bit data into 2-bit data, and 6-bit data in parallel. Carry-save adders (hereinafter referred to as parallel CSA) 5 and 6 for generating 4-bit data and carry-save adders (hereinafter referred to as "parallel CSA") for adding 2-bit data by adding 3-bit data. , C
SA) 7).

【0036】この部分積加算部45は、図1に示される
ごとく、6−2ワレス部1→6−2ワレス部2→6−2
ワレス部3→並列CSA5→6−2ワレス部4→並列C
SA6→CSA7→6−2ワレス部8の順番で配置して
いる。以後、特に断りのない限り図1の上下の方向を垂
直方向、左右の方向を水平方向と呼ぶ。
As shown in FIG. 1, the partial product adder 45 has a 6-2 Wallace section 1 → 6-2 Wallace section 2 → 6-2.
Wallace part 3 → Parallel CSA5 → 6-2 Wallace part 4 → Parallel C
SA6 → CSA7 → 6-2 Wallace unit 8 are arranged in this order. Hereinafter, the vertical direction in FIG. 1 is referred to as a vertical direction, and the horizontal direction is referred to as a horizontal direction unless otherwise specified.

【0037】6−2ワレス部1ないし4は、ブースの選
択回路の列と6−2ワレス加算回路の列とを含む。6−
2ワレス部8は、6−2ワレス加算回路の列を含み、ブ
ースの選択回路の列は含まない。CSA7は、ブースの
選択回路の列と全加算器の列とを含む。
The 6-2 Wallace sections 1 to 4 include a row of booth selection circuits and a row of 6-2 Wallace addition circuits. 6-
The 2-Wallace unit 8 includes a row of 6-2 Wallace addition circuits and does not include a row of booth selection circuits. The CSA 7 includes a row of booth selection circuits and a row of full adders.

【0038】次に、図1に示した部分積加算部45の概
略動作を説明する。6−2ワレス部1ないし4の各々
は、27段の部分積のうちの6段を処理し、1桁につい
て2ビットのデータに圧縮する。すなわち、6−2ワレ
ス部1ないし4の全体によって、24段の部分積のうち
の1桁が合計8ビットに圧縮される。並列CSA5は、
6−2ワレス部1ないし3により圧縮された6ビットを
加算し1桁について4ビットのデータを生成し、並列C
SA6に与える。並列CSA6は、6−2ワレス部4か
らの2ビットのデータと並列CSA5からの4ビットの
データとを加算し、1桁について4ビットのデータを生
成し、6−2ワレス部8に与える。CSA5は、27段
の部分積のうちの6−2ワレス部1ないし4により処理
された残りの3段分の部分積の加算を行ない、1桁につ
いて2ビットのデータを生成して6−2ワレス部8に与
える。6−2ワレス部8は、並列CSAおよびCSA7
からの6ビットのデータを2ビットのデータに圧縮し最
終段加算器列47(図4)に与える。
Next, the schematic operation of the partial product adder 45 shown in FIG. 1 will be described. Each of the 6-2 Wallace units 1 to 4 processes 6 stages of the 27-stage partial product and compresses one digit into 2-bit data. That is, one digit of the partial product of 24 stages is compressed to a total of 8 bits by the entire 6-2 Wallace sections 1 to 4. Parallel CSA5 is
6-2 The 6-bit data compressed by the Wallace sections 1 to 3 are added to generate 4-bit data for one digit.
Give to SA6. The parallel CSA 6 adds the 2-bit data from the 6-2 Wallace section 4 and the 4-bit data from the parallel CSA 5 to generate 4-bit data for one digit, and supplies the data to the 6-2 Wallace section 8. The CSA 5 performs addition of the partial products of the remaining three stages processed by the 6-2 Wallace units 1 to 4 of the 27-stage partial products, and generates 2-bit data for one digit to generate 6-2. Give to Wallace part 8. 6-2 Wallace section 8 includes parallel CSA and CSA7.
Is compressed into 2-bit data and applied to the final adder sequence 47 (FIG. 4).

【0039】以上のようにして、27段の部分積につい
て加算を行なうことができる。図2は、図1に示した部
分積加算部のうちの2桁分の詳細を示すブロック図であ
る。
As described above, the addition can be performed for the 27-stage partial products. FIG. 2 is a block diagram showing details of two digits of the partial product adder shown in FIG.

【0040】図2を参照て、部分積加算部45の1桁
分は各々がブースの選択回路の列と6−2ワレス加算回
路からなる6−2ワレス1a、2a、3a、4aおよび
8aと、全加算器5a、5b、6aおよび6bと、全加
算器7aとを含む。
Referring to FIG. 2, one digit of partial product adder 45 has 6-2 Wallaces 1a, 2a, 3a, 4a and 8a each comprising a row of Booth selection circuits and a 6-2 Wallace addition circuit. And full adders 5a, 5b, 6a and 6b and full adder 7a.

【0041】6−2ワレス1a、2aおよび3aは、そ
れぞれ出力線9a、9bおよび9cを通して全加算器5
aおよび5bに接続されている。6−2ワレス4aは、
出力線9dを介して全加算器6bに接続される。全加算
器5aおよび5bは出力線10を介して全加算器6aお
よび6bに接続される。全加算器6aおよび6bは、出
力線11を介して6−2ワレス8aに接続される。全加
算器7aは出力線12を介して6−2ワレス8aに接続
される。6−2ワレス8aは出力線13を介して最終段
加算器列に接続される。
6-2 Wallaces 1a, 2a and 3a are connected to full adder 5 through output lines 9a, 9b and 9c, respectively.
a and 5b. 6-2 Wallace 4a
It is connected to full adder 6b via output line 9d. Full adders 5a and 5b are connected to full adders 6a and 6b via output line 10 . Full adders 6a and 6b are connected to 6-2 Wallace 8a via output line 11. The full adder 7a is connected via an output line 12 to the 6-2 Wallace 8a. The 6-2 wallace 8a is connected to the last adder column via the output line 13.

【0042】動作において、6−2ワレス1aないし3
aは、それぞれ6ビットのデータをサム出力とキャリー
ビットからなる2ビットに圧縮してサム出力を出力線9
aないし9cを介して全加算器5aおよび5bに与え、
キャリービットを1つ上位の桁の全加算器に与える。ま
た、6−2ワレス4は、出力線9dを介してサム出力
を全加算器6bに与えキャリービットを1つ上位の桁の
全加算器に与える。全加算器5aは、6−2ワレス1a
および2aからの2つのサム出力および下位の桁からの
キャリービットとを加算し、サム出力とキャリービット
とを生成してサム出力を出力線10を介して全加算器6
aに与え、キャリービットを上位の桁の全加算器に与え
る。全加算器5bは、6−2ワレス3aのサム出力と下
位の桁のキャリービットとを加算しサム出力を出力線1
0を介して全加算器6bに与え、キャリービットを上位
の桁の全加算器に与える。全加算器6aは、全加算器5
aのサム出力と下位の桁からのキャリービットとを加算
してサム出力とキャリービットとを生成し、サム出力を
出力線11を介して6−2ワレス8aに与え、キャリー
ビットを上位の桁の6−2ワレス8aに与える。全加算
器6bは、全加算器5bのサム出力と下位の桁からのキ
ャリービットおよび6−2ワレス4aサム出力とを加
算し、サム出力を出力線11を介して6−2ワレス8a
に与え、キャリービットを上位の桁の6−2ワレス8a
に与える。全加算器7aは、3段分の部分積すなわち3
ビットのデータを加算しサム出力を出力線12を介して
6−2ワレス8aに与えキャリービットを上位の桁の6
−2ワレスに与える。6−2ワレス8aは、全加算器6
aおよび6bからの2つのサム出力、全加算器7aから
のサム出力および下位の桁からのキャリービットを加算
しサム出力とキャリービットとを生成する。6−2ワレ
ス8aにより生成されたサム出力とキャリービットとは
出力線13を介して最終段加算器列に与えられる。
In operation, 6-2 Wallaces 1a through 3
a compresses 6-bit data into 2 bits each consisting of a sum output and a carry bit, and outputs the sum output to an output line 9;
a through 9c to full adders 5a and 5b,
The carry bit is provided to the full adder of the next higher digit. Also, 6-2 Wallace 4 a gives a sum output via the output line 9d to the full adder of one higher digit the carry bit applied to full adder 6b. Full adder 5a is 6-2 Wallace 1a
And the two sum outputs from 2a and the carry bit from the lower digit to generate a sum output and a carry bit, and sum the sum output via output line 10 to full adder 6
a, and the carry bit to the full adder of the upper digit. The full adder 5b adds the sum output of the 6-2 wallace 3a and the carry bit of the lower digit, and outputs the sum output to the output line 1.
The carry bit is supplied to the full adder 6b via 0, and the carry bit is supplied to the full adder of the upper digit. The full adder 6a includes the full adder 5
a and the carry bit from the lower digit are added to generate a sum output and a carry bit, and the sum output is given to the 6-2 Wallace 8a via the output line 11, and the carry bit is added to the upper digit. 6-2 Wallace 8a. Full adder 6b adds the sum output of full adder 5b, the carry bit from the lower digit, and the sum output of 6-2 Wallace 4a , and outputs the sum output via output line 11 to 6-2 Wallace 8a.
And the carry bit is set to the upper digit 6-2 Wallace 8a.
Give to. The full adder 7a has a partial product of three stages, ie, 3
Bit data is added, a sum output is given to 6-2 wallace 8a via output line 12, and the carry bit is set to the upper 6 digits.
-2 Give to Wallace. 6-2 Wallace 8a is a full adder 6
The two sum outputs from a and 6b, the sum output from the full adder 7a and the carry bit from the lower digit are added to generate a sum output and a carry bit. The sum output and the carry bit generated by the 6-2 Wallace 8a are supplied to the final-stage adder array via the output line 13.

【0043】図3は、図2に示した6−2ワレス1ない
し4のうちの1つの詳細を示すブロック図であり、太線
で囲んだブロックで6−2ワレスの1桁を構成する。
FIG. 3 is a block diagram showing the details of one of the 6-2 Wallaces 1 to 4 shown in FIG. 2. A block surrounded by a thick line constitutes one digit of the 6-2 Wallace.

【0044】図3を参照して、6−2ワレスの1桁分
は、ブロック図の選択回路31、32、33、3、3
6および37と、全加算器34b、38b、39bおよ
び40bとを備える。ブースの選択回路31、32、3
3は、それぞれ出力線31p、32p、33pを介して
全加算器34bに接続され、ブース選択回路35、3
6、37は、それぞれ出力線35p、36p、37pを
介して全加算器38bに接続される。全加算器34b
は、そのサム出力が出力線34bsを介して全加算器3
9bに接続され、全加算器38bは、そのサム出力が出
力線38bsを介して全加算器39bに接続される。全
加算器39bは、そのサム出力が出力線39bsを介し
て全加算器40bに接続される。全加算器40bは、そ
のサム出力が出力線40bsを介して並列CSA5(図
1)に接続される。
[0044] With reference to FIG. 3, 6-2 order of magnitude of Wallace, the selection circuit 31,32,33,3 5 Diagrams, 3
6 and 37, and full adders 34b, 38b, 39b and 40b. Booth selection circuits 31, 32, 3
3 is connected to the full adder 34b via output lines 31p, 32p, and 33p, respectively, and the booth selection circuits 35, 3
6, 37 are connected to the full adder 38b via output lines 35p, 36p, 37p, respectively. Full adder 34b
Indicates that the sum output of the full adder 3 is output via the output line 34bs.
9b, the sum output of the full adder 38b is connected to the full adder 39b via the output line 38bs. The sum output of the full adder 39b is connected to the full adder 40b via the output line 39bs. The full adder 40b has its sum output connected to the parallel CSA 5 (FIG. 1) via the output line 40bs.

【0045】次に、図3に示した6−2ワレスの動作を
説明する。ブースの選択回路31ないし33は、ブース
のデコード回路43(図1)からのデコード信号に応答
して部分積を生成し、出力線31pないし33pを介し
て全加算器34bに与える。また、ブースの選択回路3
5ないし37は、前記ブースの選択回路31ないし33
と同様にして部分積を生成し、出力線35pないし37
pを介して全加算器38bに与える。全加算器34b
は、ブースの選択回路31ないし33からの3段分の部
分積を加算し、サム出力とキャリービットを生成し、サ
ム出力を全加算器39bに与えキャリービットを出力線
34bcを介して1つ上位の桁の全加算器39cに与え
る。全加算器38bは、ブースの選択回路35ないし3
7からの3段分の部分積を加算し、サム出力とキャリー
ビットを生成し、サム出力を全加算器39bに与えキャ
リービットを40cに与える。全加算器39bは、全加
算器38bからのサム出力と1つ下位の桁の全加算器3
aからのキャリービットと全加算器34bからのサム
出力とを加算し生成したサム出力を出力線39bsを介
して全加算器40bに与えキャリービットをキャリービ
ット出力線39bcを介して1つ上位の桁の全加算器4
0cに与える。全加算器40bは、全加算器39bのサ
ム出力と1つ下位の加算器39aからのキャリービット
1つ下位の加算器38aからのキャリービットを加算
し生成したサム出力を並列CSA5(図1)に与える。
Next, the operation of the 6-2 Wallace shown in FIG. 3 will be described. The booth selection circuits 31 to 33 generate partial products in response to the decode signal from the booth decode circuit 43 (FIG. 1), and supply the partial products to the full adders 34b via the output lines 31p to 33p. Booth selection circuit 3
5 to 37 are the booth selection circuits 31 to 33
A partial product is generated in the same manner as
The signal is supplied to the full adder 38b via p. Full adder 34b
Adds the three-stage partial products from the booth selection circuits 31 to 33, generates a sum output and a carry bit, gives the sum output to the full adder 39b, and outputs one carry bit via the output line 34bc. This is given to the full adder 39c of the upper digit. The full adder 38b includes the booth selection circuits 35 to 3
The partial products of three stages from 7 are added to generate a sum output and a carry bit, and the sum output is given to the full adder 39b and the carry bit is given to 40c. The full adder 39b outputs the sum output from the full adder 38b and the full adder 3 of the next lower digit.
4 Sam from the carry bit and the full adder 34b from a
The sum output produced by adding the output via an output line 39bs full adder carry bit applied to 40b through the carry bit output line 39bc next higher digit full adder 4
0c. The full adder 40b adds a sum output of the full adder 39b, a carry bit from the next lower adder 39a, and a carry bit from the next lower adder 38a to generate a sum output generated by the parallel CSA5 (FIG. 1). Give to).

【0046】次に、図1ないし図3に示した部分積加算
部の信号遅延を説明する。図3に示した6−2ワレスで
は、ブースの選択回路31〜33および35〜37によ
り部分積を生成してから部分積27個の加算結果を得る
までに全加算器34bまたは38b、全加算器39bお
よび全加算器40bからなる全加算器3段分を通過す
る。そして、図1および図2で説明したように6−2ワ
レス1a〜3bの出力6ビットが全加算器5a、5bに
入力され、全加算器5a、5bの出力4ビットと6−2
ワレス4aの出力2ビットが全加算器6a、6bに入力
される。全加算器6a、6bの出力4ビットと全加算器
7aの出力2ビットが6−2ワレス8aに入力され、そ
の出力が部分積加算部45(図4)に与えられる。
Next, the signal delay of the partial product adder shown in FIGS. 1 to 3 will be described. In the 6-2 Wallace shown in FIG. 3, the full adder 34b or 38b and the full adder are used after the partial products are generated by the booth selection circuits 31 to 33 and 35 to 37 until 27 partial products are obtained. Passes through three stages of full adders, each of which comprises an adder 39b and a full adder 40b. As described with reference to FIGS. 1 and 2, the 6 bits output from 6-2 Wallaces 1a to 3b are input to full adders 5a and 5b, and the 4 bits output from full adders 5a and 5b and 6-2
Two bits output from Wallace 4a are input to full adders 6a and 6b. 4 bits of the outputs of the full adders 6a and 6b and 2 bits of the output of the full adder 7a are input to the 6-2 Wallace 8a, and the output is supplied to the partial product adder 45 (FIG. 4).

【0047】したがって、部分積が生成されてから部分
積加算部の演算結果が出力されるまでの遅延時間は、全
加算器1段分の遅延時間を1単位として、3(6−2ワ
レス1〜4のうちの1つ)+2(並列CSA5および
6)+3(6−2ワレス8)=8段分である。
Therefore, the delay time from the generation of the partial product to the output of the operation result of the partial product adder is 3 (6-2 Wallace 1) with the delay time of one stage of the full adder as one unit. 4) +2 (parallel CSA 5 and 6) +3 (6-2 Wallace 8) = 8 stages.

【0048】本発明の部分積加算に要する時間を従来例
と比較する。全加算器1段分の遅延時間を1単位として
示すと、2並列CSAは14段であり、フルワレスは7
段であり、6−2ワレス+並列CSAは8段である。し
たがって、本発明による方式は、2並列CSA方式に対
して十分高速化が達成できており、フルワレスの方式に
対しても1段分の遅れしかない。
The time required for the partial product addition of the present invention is compared with that of the conventional example. If the delay time for one stage of the full adder is shown as one unit, the two parallel CSAs are 14 stages, and the full wallace is 7 stages.
6-2 Wallace + parallel CSA is 8 stages. Therefore, the system according to the present invention can achieve a sufficiently high speed with respect to the two-parallel CSA system, and has only one stage delay with respect to the full-wallless system.

【0049】この発明の配線の混雑度、代替配線長、面
積を従来例と比較する。6−2ワレス+並列CSAにお
いて最も配線が混み合うのは6−2ワレス3、4内のブ
ース選択回路上である。それは、6−2ワレス3では、
6−2ワレス内の配線に加えて、6−2ワレス1および
2の出力線4本が通り、6−2ワレス4ではCSA5の
出力線4本が通るからである。
The congestion degree, the alternative wiring length, and the area of the wiring of the present invention are compared with those of the conventional example. In the 6-2 Wallace + parallel CSA, the most crowded wiring is on the booth selection circuit in the 6-2 Wallaces 3 and 4. It ’s 6-2 Wallace 3.
This is because, in addition to the wiring in the 6-2 Wallace, four output lines of the 6-2 Wallace 1 and 2 pass, and in the 6-2 Wallace 4, four output lines of the CSA 5 pass.

【0050】図7は、図1に示した6−2ワレスの配線
図である。図7を参照して、6−2ワレス2ないし4上
の演算結果の出力信号線は図に示すように階段状にな
る。最も配線が混み合うのは、6−2ワレス3上のブー
スの選択回路(図7の52)上の配線である。
FIG. 7 is a wiring diagram of the 6-2 Wallace shown in FIG. Referring to FIG. 7, the output signal lines of the operation results on 6-2 Wallaces 2 to 4 are stepped as shown in the figure. The most congested wiring is the wiring on the selection circuit (52 in FIG. 7) of the booth on 6-2 Wallace 3.

【0051】図8は図7に示したブースの選択回路52
の配線の詳細図である。水平方向の配線は、ブースのデ
コーダ43(図4)からの信号線61(3本)、このブ
ースの選択回路52により生成した部分積信号線62
(1本)、6−2ワレス1および2からの出力信号線6
3(4本)、6−2ワレス3内部の全加算器の出力信号
線64(2本)、被乗数データ線65(2本)があり計
12本の配線が通る。
FIG. 8 shows the booth selection circuit 52 shown in FIG.
FIG. The horizontal wiring includes three signal lines 61 from the booth decoder 43 (FIG. 4) and a partial product signal line 62 generated by the booth selection circuit 52.
(1), output signal line 6 from 6-2 Wallace 1 and 2
3 (four), output signal lines 64 (two) of the full adder inside the 6-2 Wallace 3, and multiplicand data lines 65 (two), and a total of twelve wirings pass through.

【0052】垂直方向は6−2ワレス1および2からの
出力信号線66(4本)と、6−2ワレス3内部の全加
算器の出力信号線67(2本)とが2桁分あり、(4+
2)×2=12本ある。また、生成された部分積信号線
68(3本)、被乗数データ線69(2本)がある。し
たがって、合計17本の配線が通る。水平方向の被乗数
データ線65は、ブースのデコード回路43からのシフ
ト命令において垂直方向から入力された被乗数データを
水平方向にシフトされる必要があるからである。
In the vertical direction, there are two digit output signal lines 66 (two lines) from 6-2 Wallaces 1 and 2 and output signal lines 67 (two lines) of the full adder inside 6-2 Wallace 3. , (4+
2) × 2 = 12. There are also generated partial product signal lines 68 (three) and multiplicand data lines 69 (two). Therefore, a total of 17 wires pass. This is because the multiplicand data line 65 in the horizontal direction needs to shift the multiplicand data input in the vertical direction in the horizontal direction in the shift instruction from the booth decode circuit 43 in the horizontal direction.

【0053】図7に示した全加算器51または53上の
配線は水平方向が6−2ワレス1、2からの出力信号線
と6−2ワレス3内部の全加算器の出力信号線が2桁分
の12本ある。垂直方向はこの12本と被乗数データ線
1本を合せた13本になる。
The wiring on the full adder 51 or 53 shown in FIG. 7 has two horizontal output signal lines from 6-2 Wallaces 1 and 2 and two output signal lines from the full adder inside 6-2 Wallace 3. There are 12 digits. The vertical direction is 13 lines including the 12 lines and one multiplicand data line.

【0054】配線長、面積を算出するため、次の仮定を
行なった。 1.デザインルールを水平方向の配線を3アルミ、ピッ
チ3.0μm、垂直方向の配線を2アルミ、ピッチ5.
0μmとする。なお、3アルミとは半導体上の第3層と
いう意味であり、2アルミとは第2層という意味であ
る。
The following assumptions were made to calculate the wiring length and area. 1. The design rule is that horizontal wiring is 3 aluminum, pitch is 3.0 μm, vertical wiring is 2 aluminum, pitch is 5.
0 μm. Note that 3 aluminum means the third layer on the semiconductor, and 2 aluminum means the second layer.

【0055】2.トランジスタ密度を15000Tr/
mm2 とする。全加算器は24Trであるのでその面積
は24×100000/15000=1600μm2
なり、その大きさを40μm×40μmと仮定する。ブ
ースの選択回路も20Trであり全加算器と同じ大きさ
であると仮定する。
2. Transistor density of 15000Tr /
mm 2 . Since the full adder is 24Tr, its area is 24 × 100000/15000 = 1600 μm 2 and its size is assumed to be 40 μm × 40 μm. It is assumed that the booth selection circuit is also 20Tr and has the same size as the full adder.

【0056】以上の仮定に基づきブースの選択回路、全
加算器の大きさを算出する。6−2ワレス3について、
ブースの選択回路上の配線大きさは、 縦;12(本)×5.0(μm)=60μm 横;17(本)×3.0(μm)=51μm 全加算器(図7の51、53)上の配線大きさは、 縦;12(本)×5.0(μm)=60μm 横;13(本)×3.0(μm)=39μm である。
Based on the above assumptions, the size of the booth selection circuit and the size of the full adder are calculated. About 6-2 Wallace 3
The wiring size on the booth selection circuit is as follows: vertical; 12 (lines) × 5.0 (μm) = 60 μm horizontal; 17 (lines) × 3.0 (μm) = 51 μm Full adder (51 in FIG. 7) 53) The wiring size on the top is: vertical; 12 (lines) × 5.0 (μm) = 60 μm; horizontal; 13 (lines) × 3.0 (μm) = 39 μm.

【0057】ブースの選択回路および全加算器は部分積
加算部を構成する基本的な回路であり、これらを基本セ
ルと呼ぶ。基本セルの横幅は1桁が通るパスの中で最も
大きい部分によって決定される。横幅が最大なのは6−
2ワレス3のブース選択回路であり、その長さは51μ
mである。よって、ブースの選択回路、全加算器ともに
横幅は51μmとなる。
The Booth's selection circuit and full adder are basic circuits that constitute a partial product adder, and are called basic cells. The width of the basic cell is determined by the largest part of the path through which one digit passes. The largest width is 6-
It is a booth selection circuit of 2 walls 3 and its length is 51μ
m. Therefore, the width of both the booth selection circuit and the full adder is 51 μm.

【0058】一方、基本セルの縦の長さは場所によって
異なる。6−2ワレス3では前述したようにブースの選
択回路が60μm、全加算器については図7の51、5
3が60μm、図7の全加算器54および55は水平方
向の配線がないので40μmとなる。
On the other hand, the vertical length of the basic cell differs depending on the location. In the 6-2 Wallace 3, as described above, the booth selection circuit is 60 μm, and the full adder is 51, 5 in FIG.
3 is 60 μm, and the full adders 54 and 55 in FIG. 7 are 40 μm because there is no horizontal wiring.

【0059】6−2ワレス2は、6−2ワレス3に比べ
て通る配線数が2本ずつ少ないので、ブースの選択回路
上の配線が10(本)×5.0(μm)=50μm、全
加算器が8(本)×5.0(μm)=40μmとなる。
6−2ワレス1、4、CSA7のブースの選択回路およ
び全加算器の長さも40μmとなる。
The 6-2 Wallace 2 has a smaller number of wirings than the 6-2 Wallace 3 by two, so that the wiring on the selection circuit of the booth has 10 (lines) × 5.0 (μm) = 50 μm. The total number of adders is 8 (lines) × 5.0 (μm) = 40 μm.
The lengths of the 6-2 wallets 1, 4, the booth selection circuit and the full adder of the CSA 7 are also 40 μm.

【0060】各基本セルの大きさに基づいて部分積加算
部の面積を算出する。図9はこの発明を適用した部分積
加算部のレイアウトの概要を示している。
The area of the partial product adder is calculated based on the size of each basic cell. FIG. 9 shows an outline of a layout of a partial product adder to which the present invention is applied.

【0061】横幅は、基本セルの横幅が51μmである
ので、51(μm)×(54+27)(ビット)=41
31μmとなる。
Since the width of the basic cell is 51 μm, 51 (μm) × (54 + 27) (bits) = 41
It becomes 31 μm.

【0062】縦は6−2ワレス1および2が 50μm×6(ブースの選択回路)+40μm×4(全
加算器)=460μm 6−2ワレス3および4が 60μm×6(ブースの選択回路)+60μm×2(全
加算器34、38)+40μm×2(全加算器39、4
0)=560μm 並列CSA5および6が 40μm×2(全加算器)=80μm CSA7が 60μm×3(ブースの選択回路)+60×1(全加算
器)=240μm 6−2ワレス8が 40×4(全加算器)=160μm となり、すべてを足し合せると460×2+560×2
+80×2+240+160=600μmとなる。
Vertically, 6-2 Wallaces 1 and 2 are 50 μm × 6 (booth selection circuit) +40 μm × 4 (full adder) = 460 μm 6-2 Wallaces 3 and 4 are 60 μm × 6 (booth selection circuit) +60 μm × 2 (full adders 34 and 38) +40 μm × 2 (full adders 39 and 4
0) = 560 μm Parallel CSA5 and 6 are 40 μm × 2 (full adder) = 80 μm CSA7 is 60 μm × 3 (booth selection circuit) + 60 × 1 (full adder) = 240 μm 6-2 Wallace 8 is 40 × 4 ( Full adder) = 160 μm, and when all are added, 460 × 2 + 560 × 2
+ 80 × 2 + 240 + 160 = 2 600 μm.

【0063】したがって、面積は、4131(横)×2
600(縦)=10,740,600μm2 である。
Therefore, the area is 4131 (width) × 2
600 (vertical) = 10,740,600 μm 2 .

【0064】基本セル間を接続する配線の中で最も長い
ものである最大配線長を算出する。最も長い配線は6−
2ワレス1の演算結果と並列CSA5の全加算器を接続
する配線であり、その長さは、 縦;460(6−2ワレス2)+560(6−2ワレス
3)=1020μm 横:51×6×2(6−2ワレス2と3)=612μm よって、最大配線長は1020+612=1,632μ
mである。
The maximum wiring length which is the longest among the wirings connecting the basic cells is calculated. The longest wiring is 6-
It is a wiring connecting the operation result of 2 Wallace 1 and the full adder of the parallel CSA 5, and the length is 460 (6-2 Wallace 2) +560 (6-2 Wallace 3) = 1020 μm Width: 51 × 6 × 2 (6-2 Wallace 2 and 3) = 612 μm Therefore, the maximum wiring length is 1020 + 612 = 1,632 μm
m.

【0065】次に、従来例の2並列CSAについて算出
する。図10は、2並列CSAの一部(部分積1〜9)
のレイアウトの概要を示す図である。配線が最も混み合
うのは図10のブースの選択回路96B上である。図1
1にブースの選択回路96b上の配線を示す。
Next, calculation is performed for the two-parallel CSA of the conventional example. FIG. 10 shows a part (partial products 1 to 9) of a two-parallel CSA
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a layout. The wiring is most crowded on the selection circuit 96B of the booth in FIG. FIG.
1 shows wiring on the selection circuit 96b of the booth.

【0066】ブースの選択回路96B上の水平方向の配
線は、ブースのデコード回路43からの信号線(3
本)、生成した部分積信号線62(1本)、全加算器9
1fからの出力信号線(2本)、被乗数データ線(2
本)があり計8本の配線が通る。
The horizontal wiring on the booth selection circuit 96B is connected to the signal line (3
), The generated partial product signal line 62 (one), the full adder 9
1f, output signal lines (2), multiplicand data lines (2
) And a total of eight wires pass through.

【0067】垂直方向は、生成された部分積信号線68
(3本)、被乗数データ線(2本)、全加算器91aお
よび91gの出力線(2本)が2桁分つまり2×2=4
本あり、計9本の配線が通る。
In the vertical direction, the generated partial product signal line 68
(Three), multiplicand data lines (two), and output lines (two) of full adders 91a and 91g correspond to two digits, that is, 2 × 2 = 4.
There are a total of nine wirings.

【0068】一方、全加算器では垂直方向は被乗数デー
タ線(1本)と全加算器の出力信号線(2本)が2桁分
つまり4本あり、径5本の配線が通る。水平方向の配線
はない。
On the other hand, in the full adder, the multiplicand data line (one) and the output signal line (two) of the full adder correspond to two digits, that is, four lines in the vertical direction, and the wiring of five diameters passes. There is no horizontal wiring.

【0069】よって、基本セル上の配線が占める大きさ
はブースの選択回路上で、 縦;8(本)×5.0(μm)=40μm 横;9(本)×3.0(μm)=27μm 全加算器上の配線で 縦;0(本) 横;5(本)×3.0(μm)=15μm となり、基本セル上に収まる。
Therefore, the size occupied by the wiring on the basic cell is as follows: vertical (8) × 5.0 (μm) = 40 μm horizontal; 9 (line) × 3.0 (μm) = 27 μm With the wiring on the full adder, vertical; 0 (lines); horizontal; 5 (lines) × 3.0 (μm) = 15 μm, which fits in the basic cell.

【0070】したがって、部分積加算部すべての場所に
おいて、全加算器、ブースの選択回路ともに縦40μ
m、横40μmとなる。
Therefore, in all places of the partial product addition section, both the full adder and the booth selection circuit have a vertical length of 40 μm.
m, 40 μm in width.

【0071】基本セルの大きさに基づいて部分積加算部
の面積を算出する。横幅は、基本セルの横幅が40μm
であるので、40(μm)×81(ビット)=3240
μmとなる。
The area of the partial product adder is calculated based on the size of the basic cell. The width of the basic cell is 40 μm.
Therefore, 40 (μm) × 81 (bits) = 3240
μm.

【0072】縦は、40(μm)×27(ブースの選択
回路)+40μm×25(全加算器)=2040μmと
なる。
In the vertical direction, 40 (μm) × 27 (booth selection circuit) +40 μm × 25 (full adder) = 2040 μm.

【0073】面積は、3240(横)×2040(縦)
=6,609,600μm2 である。
The area is 3240 (width) × 2040 (length)
= 6,609,600 μm 2 .

【0074】最も長い配線は、図11の全加算器91F
と全加算器93fを接続する接続する配線であり、その
長さは、 縦;40×4(ブースの選択回路)+40×1(全加算
器)=200μm 横;40×2=80μm よって、最大配線長は200+80=280μmであ
る。
The longest wiring is the full adder 91F shown in FIG.
And 40 × 4 (booth selection circuit) + 40 × 1 (full adder) = 200 μm width; 40 × 2 = 80 μm The wiring length is 200 + 80 = 280 μm.

【0075】従来例のワレスについても算出する。図1
2は、フルワレスの1桁分の構成を示す図である。
Calculation is also made for Wallace of the conventional example. FIG.
2 is a diagram showing a configuration of one digit of Full Wallace.

【0076】フルワレスにおいて、最も配線が混み合う
のは図12のブース選択回路128上である。ブース選
択回路128上の配線を図13に示す。
In the full wallace, the most crowded wiring is on the booth selection circuit 128 in FIG. The wiring on the booth selection circuit 128 is shown in FIG.

【0077】図13を参照して、フルワレスの演算結果
の信号は格子状の配線で行なっている。垂直方向は、論
理的にツリー状である加算器の第1段目の全加算器9個
(図23の121)に対する出力信号線18本と、生成
された部分積信号線(3本)、被乗数データ線(2本)
があり、計23本の配線が通る。ブースの選択回路12
8上の水平方向の配線は、18本の出力信号線が3個の
ブース選択回路上に通るので1つ当り6本、これにブー
スのデコード回路43からの信号線(3本)、生成した
部分積信号線(1本)、被乗数データ線(2本)があり
計12本の配線が通る。
Referring to FIG. 13, the signal of the result of the full Wallace operation is transmitted through a grid-like wiring. In the vertical direction, 18 output signal lines for the nine full adders (121 in FIG. 23) of the first stage of the adder which are logically tree-shaped, the generated partial product signal lines (three), Multiplicand data line (2 lines)
And a total of 23 wires pass through. Booth selection circuit 12
In the horizontal wiring on the line 8, eight output signal lines pass through the three booth selection circuits, so that six lines are generated for each one, and the signal lines (three) from the decoding circuit 43 of the booth are generated. There are a partial product signal line (one) and a multiplicand data line (two), and a total of twelve wires pass through.

【0078】次に、全加算器について説明する。全加算
器上の水平方向の配線はない。垂直方向は、被乗数デー
タ線(2本)と全加算器の出力信号線(18本)、計2
0本の配線が通る。
Next, the full adder will be described. There is no horizontal wiring on the full adder. In the vertical direction, the multiplicand data lines (two lines) and the output signal lines of the full adder (18 lines), a total of 2 lines
Zero wiring passes.

【0079】ブースの選択回路上の配線の大きさは、 縦;12(本)×5.0(μm)=60μm 横;23(本)×3.0(μm)=69μm 全加算器上の配線の大きさは、 縦;0(本) 横;20(本)×3.0(μm)=60μm となる。The size of the wiring on the selection circuit of the booth is as follows: vertical; 12 (lines) × 5.0 (μm) = 60 μm horizontal; 23 (lines) × 3.0 (μm) = 69 μm The size of the wiring is as follows: vertical; 0 (lines); horizontal; 20 (lines) × 3.0 (μm) = 60 μm.

【0080】したがって、ブースの選択回路128は縦
60μm、横69μm、全加算器は縦40μm、横69
μmとなる。
Accordingly, the booth selection circuit 128 is 60 μm long and 69 μm wide, and the full adder is 40 μm long and 69 wide.
μm.

【0081】基本セルの大きさに基づいて部分積加算部
の面積を算出すると、横幅は、基本セルの横幅が69μ
mであるので、69μm×81(ビット)=5589μ
mとなる。
When the area of the partial product adder is calculated based on the size of the basic cell, the width of the basic cell is 69 μm.
m, 69 μm × 81 (bits) = 5589 μ
m.

【0082】横は、60μm×27(ブースの選択回
路)+40μm×25(全加算器)=2620μmとな
り、面積は5589(横)×2620(縦)=14,6
43,180μm2 である。
The width is 60 μm × 27 (booth selection circuit) +40 μm × 25 (full adder) = 2620 μm, and the area is 5589 (width) × 2620 (length) = 14.6.
43,180 μm 2 .

【0083】最も長い配線は図12の全加算器121F
と全加算器130Fとを接続する配線であり、その長さ
は 縦;(60(ブースの選択回路)×3+40(全加算
器))×8=1760μm 横: 69×3×8=1656μm よって最大配線長は、1760+1656=3416μ
mである。
The longest wiring is the full adder 121F shown in FIG.
The length is vertical; (60 (booth selection circuit) × 3 + 40 (full adder)) × 8 = 1760 μm Width: 69 × 3 × 8 = 1656 μm The wiring length is 1760 + 1656 = 3416μ
m.

【0084】以上の比較をまとめたものが図14であ
る。面積に関しては、本発明の部分積加算部は、フルワ
レスを用いた場合の0.73倍と十分小さい。
FIG. 14 summarizes the above comparisons. As for the area, the partial product adder according to the present invention is sufficiently small, that is, 0.73 times that in the case of using Full Wallace.

【0085】高速性に関しては、本発明の部分積加算部
の信号生成遅延は、2並列CSAを適用した場合に比べ
全加算器6段分速い。したがって、十分高速性を達成で
きている。また、フルワレスを適用した場合に比べても
1段分の遅延があるだけである。しかし、この遅延はデ
ータパス上の全加算器数を論理的に数えたもので、配線
による遅延は考慮されていない。最大配線長ではフルワ
レスの方が1784μmも長く、配線容量による遅延を
考慮すると本発明による方式とフルワレスの差はさらに
小さくなる。将来的に、LSIプロセスの微細化が進む
とゲート容量、接合容量は小さくなり、全加算器の遅延
は小さくなるのに対して配線容量はそれほど小さくはな
らず、配線による遅延はあまり小さくならない。したが
って、本発明による部分積加算部がフルワレスを適用し
た場合よりも速くなるという可能性がある。
As for the high speed, the signal generation delay of the partial product adder of the present invention is faster by six full adders than in the case where the two parallel CSA is applied. Therefore, a sufficiently high speed can be achieved. Also, there is only a delay of one stage compared to the case where Full Wallace is applied. However, this delay is a logical count of the number of full adders on the data path, and does not take into account the delay due to wiring. In the maximum wiring length, Full Wallace is longer than 1784 μm, and the difference between the method according to the present invention and Full Wallace is further reduced in consideration of the delay due to the wiring capacitance. In the future, as the LSI process becomes finer, the gate capacitance and the junction capacitance will decrease, and the delay of the full adder will decrease, whereas the wiring capacitance will not decrease so much and the delay due to the wiring will not decrease much. Therefore, there is a possibility that the partial product adder according to the present invention is faster than the case where Full Wallace is applied.

【0086】実施例2 図15は、この発明に係る乗算器のもう1つの実施例を
示すブロック図である。図15を参照してこの乗算器
は、3並列キャリーセーブ加算器301と、6−2ワレ
ス302とを含む。
Embodiment 2 FIG. 15 is a block diagram showing another embodiment of the multiplier according to the present invention. Referring to FIG. 15, the multiplier includes a 3-parallel carry-save adder 301 and a 6-2 Wallace 302.

【0087】動作において、54ビットの乗算に2次の
ブースを適用した場合、1桁当り最大27個の部分積が
生成される。これらを全加算器を用いて3つ飛ばしてキ
ャリーセーブ加算を行なうと、全加算器を7段経た後6
個の部分積に圧縮される。これらに6−2ワレス302
を用いて、その出力が部分積加算部の出力となる。
In operation, when a second order booth is applied to a 54-bit multiplication, a maximum of 27 partial products are generated per digit. When carry save addition is performed by skipping three of these using a full adder, the total adder passes through seven stages, and
Compressed into partial products. These are 6-2 Wallace 302
And the output becomes the output of the partial product adder.

【0088】部分積が生成されてから部分積加算部の演
算結果が出力されるまでの遅延時間は、全加算器1段分
の遅延時間を単位として、7(3並列CSA301)+
3(6−2ワレス302)=10段分である。
The delay time from the generation of the partial product to the output of the operation result of the partial product adder is 7 (3-parallel CSA 301) +7 in units of the delay time of one stage of the full adder.
3 (6-2 Wallace 302) = 10 stages.

【0089】この発明の配線の混雑度は、最大配線長、
面積を従来例と比較する。図16は、3並列キャリーセ
ーブ加算器301のレイアウトの概要を示す図である。
部分積1、2、3は全加算器161Faに、部分積4、
5、6は全加算器161Fbに、部分積7、8、9は全
加算器161Fcに入力される。ブース選択回路167
B、168B、169B上は全加算器161Fa、16
1Fbの出力信号線4本が通る。この配線は、図7に示
した6−2ワレス+並列CSA方式と同じような階段状
となる。
The congestion degree of the wiring according to the present invention is determined by the maximum wiring length,
The area is compared with the conventional example. FIG. 16 is a diagram showing an outline of a layout of the three parallel carry save adder 301.
The partial products 1, 2, and 3 are added to the full adder 161Fa,
5 and 6 are input to the full adder 161Fb, and the partial products 7, 8, and 9 are input to the full adder 161Fc. Booth selection circuit 167
B, 168B and 169B have full adders 161Fa and 16
Four 1 Fb output signal lines pass. This wiring has a step-like shape similar to the 6-2 Wallace + parallel CSA system shown in FIG.

【0090】水平方向の配線はブースデコーダ43から
の信号線(3本)、生成した部分積信号線(1本)、全
加算器161Fa、161Fbからの出力信号線(4
本)、被乗数データ線(2本)があり計10本の配線が
通る。
The horizontal wirings are signal lines (three) from the booth decoder 43, generated partial product signal lines (one), and output signal lines (4) from the full adders 161Fa and 161Fb.
Book) and a multiplicand data line (two), and a total of 10 wires pass through.

【0091】垂直方向は全加算器161Fa、161F
bの出力信号線(4本)が2桁分つまり4×2=8本
と、生成された部分積信号線(3本)、被乗数データ線
(2本)の計13本の配線が通る。
In the vertical direction, full adders 161Fa and 161F
The number of output signal lines (4) of b corresponds to two digits, that is, 4 × 2 = 8, and the generated partial product signal lines (3) and multiplicand data lines (2) total 13 wirings.

【0092】全加算器161Fc上の配線は、水平方向
が全加算器161Fa、161Fbからの出力信号線が
2桁分の8本ある。垂直方向はこの8本と被乗数データ
線1本を合せた9本になる。
In the wiring on the full adder 161Fc, there are eight output signal lines for two digits in the horizontal direction from the full adders 161Fa and 161Fb. The vertical direction is nine lines including the eight lines and one multiplicand data line.

【0093】部分積10から27までは、それぞれの部
分積は全加算器の入力となり全加算器の出力は2個の全
加算器を飛ばして3個目の全加算器の入力となる。
From the partial products 10 to 27, each partial product becomes an input of the full adder and an output of the full adder skips two full adders and becomes an input of the third full adder.

【0094】図17は、図16に示された全加算器16
1Fcより下の回路の配線詳細図である。図17を参照
して、ブースの選択回路上の水平方向の配線は、ブース
のデコード回路43からの信号線(3本)、被乗数デー
タ線(2本)があり計5本の配線が通る。
FIG. 17 is a block diagram of the full adder 16 shown in FIG.
FIG. 3 is a detailed wiring diagram of a circuit below 1Fc. Referring to FIG. 17, the horizontal wiring on the booth selection circuit includes three signal lines from booth decode circuit 43 and two multiplicand data lines, and a total of five wirings pass through.

【0095】垂直方向は、前段の3つの全加算器列の出
力信号線(6本)が2桁分つまり6×2=12本と、被
乗数データ線(2本)の計14本の配線が通る。
In the vertical direction, the output signal lines (six lines) of the three full adder columns at the preceding stage correspond to two digits, that is, 6 × 2 = 12 lines, and the multiplicand data lines (two lines) total 14 lines. Pass.

【0096】全加算器上の配線は、水平方向が前段の3
つの全加算器列からの出力信号線が6本通る。垂直方向
は前段の3つの全加算器列の出力信号線が2桁分12本
と、被乗数データ線が2本の計13本の配線が通る。
The wiring on the full adder is 3
Six output signal lines from one full adder array pass. In the vertical direction, there are a total of thirteen wirings, i.e., twelve output signal lines for two digits and two multiplicand data lines for the preceding three full adder columns.

【0097】以上の図16および図17で説明した配線
数に基づきブースの選択回路、全加算器の大きさを算出
する。アルミ配線のピッチなどは実施例1と同じ条件の
仮定を用いる。
The size of the booth selection circuit and the full adder are calculated based on the number of wirings described with reference to FIGS. Assuming the same conditions as in the first embodiment for the pitch of the aluminum wiring and the like.

【0098】ブースの選択回路161B〜169B上の
配線の大きさは、 縦;10(本)×5.0(μm)=50μm 横;13(本)×3.0(μm)=39μm 全加算器161Fa、161Fb、161Fc上の配線
の大きさは、 縦;8(本)×5.0(μm)=40μm 横;9(本)×3.0(μm)=27μm 部分積10〜27を生成するブースの選択回路上の配線
大きさは、 縦;5(本)×5.0(μm)=25μm 横;14(本)×3.0(μm)=42μm 部分積10〜17を入力する全加算器上の配線の大きさ
は、 縦;6(本)×5.0(μm)=30μm 横;13(本)×3.0(μm)=39μm である。
The size of the wiring on the booth selection circuits 161B to 169B is as follows: vertical; 10 (lines) × 5.0 (μm) = 50 μm horizontal; 13 (lines) × 3.0 (μm) = 39 μm The size of the wiring on the devices 161Fa, 161Fb, and 161Fc is as follows: vertical; 8 (lines) × 5.0 (μm) = 40 μm; horizontal; 9 (lines) × 3.0 (μm) = 27 μm. The wiring size on the selection circuit of the booth to be generated is as follows: vertical; 5 (lines) × 5.0 (μm) = 25 μm horizontal; 14 (lines) × 3.0 (μm) = 42 μm Input partial products 10 to 17 The size of the wiring on the full adder is as follows: vertical; 6 (lines) × 5.0 (μm) = 30 μm; horizontal; 13 (lines) × 3.0 (μm) = 39 μm.

【0099】したがって、基本セルの横幅は42μmと
なる。基本セルの縦の長さは全加算器がすべて40μ
m、部分積1〜9を生成するブースの選択回路が50μ
m、部分積10〜27を生成するブースの選択回路が4
0μmとなる。
Therefore, the width of the basic cell is 42 μm. All adders have a vertical length of 40μ
m, the booth selection circuit for generating the partial products 1 to 9 is 50 μm.
m, the selection circuit of the booth that generates the partial products 10 to 27 is 4
0 μm.

【0100】基本セルの大きさに基づいて部分積加算部
の面積を算出する。横幅は、基本セルの横幅が42μm
であるので、42(μm)×(54+27)(ビット)
=3402μmとなる。
The area of the partial product adder is calculated based on the size of the basic cell. The width of the basic cell is 42 μm.
Therefore, 42 (μm) × (54 + 27) (bits)
= 3402 μm.

【0101】縦は、 部分積1〜9までが、50μm×9(ブースの選択回
路)+40μm×3(全加算器)=570μm 部分積10〜27までが、40μm×18(ブースの選
択回路)+40μm×18(全加算器)=1440μm 6−2ワレス302が、40×4(全加算器)=160
μm となり、すべてすべてを足し合せると、570+144
0+160=2170μmとなる。
In the vertical direction, 50 μm × 9 (booth selection circuit) +40 μm × 3 (full adder) = 570 μm for partial products 1 to 9 and 40 μm × 18 (booth selection circuit) for partial products 10 to 27 +40 μm × 18 (full adder) = 1440 μm 6-2 Wallace 302 becomes 40 × 4 (full adder) = 160
μm, and when all are added up, 570 + 144
0 + 160 = 2170 μm.

【0102】したがって、面積は、3402(横)×2
170(縦)=7,382,340μm2 である。
Therefore, the area is 3402 (width) × 2
170 (vertical) = 7,382,340 μm 2 .

【0103】最も長い配線は、図16に示す全加算器1
61Faの演算結果と全加算器162Faを接続する配
線であり、その長さは、 縦;(50×3(ブースの選択回路)+40(全加算
器))+40=420μm 横;42×3×2=252μm である。よって、最大配線長は、420+252=67
2μmである。
The longest wiring is the full adder 1 shown in FIG.
61Fa is a wiring connecting the operation result of 61Fa and the full adder 162Fa, and the length is vertical; (50 × 3 (booth selection circuit) +40 (full adder)) + 40 = 420 μm horizontal; 42 × 3 × 2 = 252 μm. Therefore, the maximum wiring length is 420 + 252 = 67.
2 μm.

【0104】以上の比較をまとめたものが図18であ
る。高速性に関しては、本発明の部分積加算部の信号遅
延は、2並列CSAを適用した場合に比べて全加算器4
段分速く高速性を達成できている。また、面積に関して
は、本発明の部分積加算部は、フルワレスを用いた場合
の0.5倍であり、2並列CSAを適用した場合に比べ
ても1.12倍と十分小さい。
FIG. 18 summarizes the above comparisons. Regarding the high speed, the signal delay of the partial product adder of the present invention is smaller than that of the case where the two parallel CSA is applied.
Higher speed can be achieved faster by a step. Further, the area of the partial product adder according to the present invention is 0.5 times that in the case of using Full Wallace, and is sufficiently smaller than 1.12 times that in the case of using two parallel CSA.

【0105】[0105]

【発明の効果】以上述べたようにの発明によれば、フ
ルワレス方式と同等な速度で乗算を実行することがで
き、しかも面積を小さくすることができる乗算器を得る
ことができる。
By the this invention as described above, according to the present invention lever, it is possible to perform a multiplication in Furuwaresu manner comparable speed, it is possible to obtain a multiplier which can reduce the area.

【0106】[0106]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例を示す部分積加算部のブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a partial product adder showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した部分積加算部の2桁分の詳細図を
示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed diagram of two digits of the partial product adder shown in FIG. 1;

【図3】図1に示した6−2ワレスのうちの1つの詳細
を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing details of one of the 6-2 Wallaces shown in FIG. 1;

【図4】この発明に係る乗算器全体の構成を示したブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an entire multiplier according to the present invention.

【図5】図4に示したブースのデコード回路43のアル
ゴリズムを説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an algorithm of the booth decoding circuit 43 shown in FIG. 4;

【図6】図4に示したブースのデコード回路と部分積加
算部内に配置されるブースの選択回路を動作面から見た
ブロック図である。
6 is a block diagram of the booth decoding circuit and the booth selection circuit arranged in the partial product adder shown in FIG. 4 as viewed from the operation side.

【図7】図1に示した6−2ワレス3内の配線図であ
る。
FIG. 7 is a wiring diagram in 6-2 Wallace 3 shown in FIG. 1;

【図8】図7に示したブースの選択回路上の配線詳細図
である。
FIG. 8 is a detailed wiring diagram of a selection circuit of the booth shown in FIG. 7;

【図9】図1に示した部分積加算部のレイアウトの全体
概要図である。
FIG. 9 is an overall schematic diagram of a layout of a partial product adder shown in FIG. 1;

【図10】2並列キャリーセーブ加算方式の一部のレイ
アウト図である。
FIG. 10 is a partial layout diagram of a two-parallel carry-save addition method.

【図11】図10に示した2並列キャリーセーブ加算方
式の一部の配線詳細図である。
11 is a detailed wiring diagram of a part of the two-parallel carry-save addition method shown in FIG. 10;

【図12】フルワレス方式の1桁分のレイアウト図であ
る。
FIG. 12 is a layout diagram of one digit of the full wallet system.

【図13】フルワレス方式における配線詳細図である。FIG. 13 is a detailed wiring diagram in a full wallet system.

【図14】本発明の第1実施例と従来例との比較を示す
図である。
FIG. 14 is a diagram showing a comparison between the first embodiment of the present invention and a conventional example.

【図15】この発明のもう1つの実施例を示すブロック
図である。
FIG. 15 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.

【図16】図15に示した部分積加算部の一部のレイア
ウト図である。
16 is a layout diagram of a part of the partial product adder shown in FIG.

【図17】図16に示した部分積加算部の一部の配線詳
細図である。
FIG. 17 is a detailed wiring diagram of a part of the partial product adder shown in FIG. 16;

【図18】この発明の第2実施例と第1実施例および従
来例との比較を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a comparison between the second embodiment of the present invention, the first embodiment, and a conventional example.

【図19】4ビットの2進数の乗算の一例を示す図であ
る。
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of multiplication of a 4-bit binary number.

【図20】従来の4ビット乗算器の構成を示すブロック
図である。
FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of a conventional 4-bit multiplier.

【図21】2並列キャリーセーブ加算方式の概念図であ
る。
FIG. 21 is a conceptual diagram of a two-parallel carry-save addition method.

【図22】ワレス方式の一例である6−2ワレスのブロ
ック図である。
FIG. 22 is a block diagram of 6-2 Wallace, which is an example of the Wallace method.

【図23】27入力フルワレスの論理的構成図である。FIG. 23 is a logical configuration diagram of a 27-input full wallet.

【図24】ワレス方式の入力数と遅延段数を示す図であ
る。
FIG. 24 is a diagram showing the number of inputs and the number of delay stages in the Wallace method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜3 6−2ワレス部 5、6 並列キャリーセーブ加算器 7 キャリーセーブ加算器 1-3 6-2 Wallace section 5, 6 Parallel carry save adder 7 Carry save adder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 7/38 - 7/54 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G06F 7/ 38-7/54

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2つの任意のデータを乗数データと被乗
数データとし乗算する乗算器であって、 前記2つの任意のデータに対して2次のブースを用いて
部分積を生成し生成した部分積を加算するための部分積
加算手段を含み、 前記部分積加算手段は、 前記部分積の各桁に対応して設けられ、各々が6ビット
のデータをワレス方式を用いてサム出力とキャリービッ
トとからなる2ビットに圧縮する第1、第2、第3およ
び第4の圧縮手段と、 前記第1ないし第3の圧縮手段のサム出力および下位の
桁からのキャリービットを2並列キャリーセーブ加算方
式を用いて加算しサム出力とキャリービットとを生成す
る第1の加算手段と、 前記第4の圧縮手段のサム出力、前記第1の加算手段の
サム出力、および下位の桁からのキャリービットを2並
列キャリーセーブ加算方式を用いて加算する第2の加算
手段と、 前記部分積の1桁のデータのうちの残りのビットをキャ
リーセーブ加算方式を用いて加算する第3の加算手段
と、 前記第2の加算手段の加算結果と前記第3の加算手段の
加算結果および下位の桁からのキャリービットをワレス
方式を用いて2ビットに圧縮する第の圧縮手段、 を含むことを特徴とする乗算器。
1. A multiplier that multiplies two arbitrary data as multiplier data and multiplicand data, and generates a partial product of the two arbitrary data using a secondary booth. The partial product addition means is provided in correspondence with each digit of the partial product, and each outputs 6-bit data using a Wallace method with a sum output and a carry bit. First, second, third and fourth compression means for compressing into two bits consisting of: a sum output of the first to third compression means and a carry bit from a lower-order digit in two parallel carry-save addition schemes First adding means for generating a sum output and a carry bit by using the following formulas: a sum output of the fourth compression means, a sum output of the first adding means, and a carry bit from a lower digit. Two average Second adding means for adding using a carry-save addition method; third adding means for adding the remaining bits of the one-digit data of the partial product using a carry-save addition method; multiplication and fifth compressing means for compressing the carry bit to 2 bits using the Wallace method of adding means adding results from the addition result and lower digit of the third addition means, characterized in that it comprises for vessel.
【請求項2】 記第1ないし第5の圧縮手段、前記第
1ないし第3の加算手段は、上から第1の圧縮手段、第
2の圧縮手段、第3の圧縮手段、第1の加算手段、第4
の圧縮手段、第2の加算手段、第3の加算手段、第5の
圧縮手段の順番に配置されることを特徴とする請求項1
に記載の乗算器。
2. A pre-Symbol first to fifth compression means, said first to third addition means, the first compression means from above, the second compression means, the third compression means, the first Addition means, fourth
Compression means, second adding means, a third addition means, claim characterized in that it is arranged in order of the fifth compression means 1
The multiplier according to 1.
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