JP3166781B2 - 加算回路 - Google Patents

加算回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各成分が多数のビット
(nビット)で表現されるベクトル量の各成分どおしを
加算して新たなベクトル量を求める加算回路に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】ベクトル量どおしを加算して新たなベク
トル量を求めるアルゴリズムをハードウェアで構成した
加算回路が従来から用いられている。図3はそのような
従来の加算回路の一例を略示した図である。ここでは、
各成分がnビットで表現される。 A=(x1 ,y1 ,z1 )・・・ (1) なるベクトル量と、各成分がやはりnビットで表現され
る。 B=(x2 ,y2 ,z2 )・・・ (2) なるベクトル量とを加算して、 C=(X,Y,Z) ・・・ (3) 但し、X=x1 +x2 Y=y1 +y2 Z=z1 +z2 なる新たなベクトル量Cを求めるために、nビットのデ
ータどおしを加算する3つの加算器51,52,53を
備え、各加算器51,52,53でそれぞれx1
2 ,y1 +y2 ,z1 +z2 なる加算演算を並行して
行うように構成されている。これにより、各成分毎の加
算が行われ、新たなベクトル量Cが求められる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記加算回路は、例え
ばnビットの加算器を1個だけ備えてx1 +x2 ,y1
+y2 ,z1 +z2 の各演算を順番に行う加算回路と比
べ高速に演算を行うことができるという利点を有する
が、その一方で加算器が3個必要となり回路構成が非常
に複雑となりIC化した際に大面積の加算回路となって
しまうという問題がある。
【0004】また、ベクトルの各成分がn=32ビット
もしくはn=64ビット等の多数のビットで表現される
数値である場合、加算演算の際のキャリーの伝播速度
が、単にビット数が多いことの比率と比べさらにずっと
遅くなり、このため回路構成を複雑にして大面積のIC
の加算回路とした割にはそれほど高速処理とはならない
という問題もある。
【0005】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、簡易な回路構成によりIC化した際の面積を小
さくすることができ、しかもベクトル量を高速演算する
ことができる加算回路を提供することを目的とするもの
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、各成分(x,y,z)がnビットで表現さ
れる第1のベクトル量と第2のベクトル量を前記各成分
毎に加算することにより第3のベクトル量を求める加算
回路において、前記第1のベクトル量と第2のベクトル
量のx成分の下位側n/2ビット同士、前記第1のベク
トル量と第2のベクトル量のz成分の下位側n/2ビッ
ト同士、及び前記第1のベクトル量と第2のベクトル量
のx成分の上位側n/2ビット同士を加算する第1の加
算手段と、前記第1のベクトル量と第2のベクトル量の
y成分の下位側n/2ビット同士、前記第1のベクトル
量と第2のベクトル量のy成分の上位側n/2ビット同
士、及び前記第1のベクトル量と第2のベクトル量のz
成分の上位側n/2ビット同士を加算する第2の加算手
段と、前記第1及び第2の加算手段で、先ず前記第1及
び第2のベクトル量の各成分の下位側n/2ビット同士
を加算し、次に当該成分の下位側n/2ビット同士の演
算結果のキャリーを考慮して前記第1及び第2のベクト
ル量の当該成分の上位側n/2ビット同士を加算するよ
うにデータを制御するデータ制御手段と、を備えること
を特徴とするものである。
【0007】
【作用】本発明の加算回路は、n/2ビット同士の加算
を行う二つの加算回路を備え、第1及び第2のベクトル
量の、nビットで表現される各成分(x,y,z)を上
位側n/2ビットと下位側n/2ビットとに分け、先ず
第1及び第2のベクトル量の各成分の下位側n/2ビッ
ト同士の加算を行い、次に当該成分の上位側n/2ビッ
ト同士の加算を行うようにしたため、加算演算の際にキ
ャリーの伝播速度がかなり速くなり、したがって高速に
演算処理を行うことができる。また、本発明の加算回路
は、後述する実施例に示すように、従来のものに比べて
加算手段の数が少なくて済むので、IC化した際に従来
のものに比べて小面積で足りる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の一実施例である加算回路のブ
ロック図、図2はそのタイムチャートである。本実施例
の加算回路は、各成分がnビットからなる2つのベクト
ル量の各成分を保持するレジスタ11〜16と、レジス
タ11〜16に保持されたnビットの成分のうちの上位
又は下位のn/2ビットをセレクトする上位・下位切換
セレクタ21〜26と、各加算器31,32に入力する
n/2ビットの成分をセレクトする加算入力セレクタ2
7〜30と、加算入力セレクタ27〜30によってセレ
クトされたn/2ビットの成分を加算する加算器31,
32と、加算結果のキャリー信号を保持するキャリーレ
ジスタ33〜35と、n/2ビットの加算結果を一時的
に保持する位相合わせレジスタ36〜39と、加算結果
となるベクトル量の各nビットの成分を保持するレジス
タ42〜44とからなるものである。また、本実施例の
加算回路は、前述した従来例と同様に各成分がnビット
からなる2つのベクトル量A=(x1 ,y1 ,z1 )と
B=(x2 ,y2 ,z2 )とを加算してベクトル量C=
(X,Y,Z)(但しX=x1 +x2 ,Y=y1
2 ,Z=z1 +z2 )を求めるものである。
【0009】次に、本実施例の加算回路の動作について
説明する。先ず、図2に示すクロック0のタイミングで
レジスタ11〜16に各成分x1 ,x2 , 1 ,y2
1 ,z2 が入力され保持される。これら各成分はそれ
ぞれnビットで表現されている。また、それとともに上
位・下位切換セレクタ21〜26により各レジスタ11
〜16の下位側n/2がセレクトされる。
【0010】また、クロック0のタイミングでは加算入
力セレクタ27,28ではそれぞれx1 ,x2 の下位側
n/2ビットがセレクトされ、加算入力セレクタ29,
30ではそれぞれy1 ,y2 の下位側n/2ビットがセ
レクトされ、これによりn/2ビットのデータを加算す
る加算器31,32にはそれぞれ、x1 ,x2 の下位側
n/2ビット、y1 ,y2 の下位側n/2ビットが入力
され、加算器31,32でそれぞれx1 (下位n/2ビ
ット)+x2 (下位n/2ビット),y1 (下位n/2
ビット)+y2 (下位n/2ビット)の演算が行われ
る。
【0011】次にクロック1のタイミングでx1 (下位
n/2ビット)+x2 (下位n/2ビット)およびy1
(下位n/2ビット)+y2 (下位n/2ビット)によ
るキャリー信号xc ,yc がそれぞれキャリーレジスタ
33,34に入力され、また位相合わせレジスタ36,
37にそれぞれX(下位側n/2ビット),Y(下位側
n/2ビット)が入力され保持される。またこのクロッ
ク1のタイミングで、加算器31,32にz1 ,z2
下位n/2ビット、y1 ,y2 の上位n/2ビットおよ
びキャリーセレクタ41を経由してキャリーyc が入力
され、それぞれz1 (下位n/2ビット)+z2 (下位
n/2ビット),y1 (上位n/2ビット)+y2 (上
位n/2ビット)+yc の演算が行われる。
【0012】次にクロック2のタイミングで、z1 (下
位n/2ビット)+z2 (下位n/2ビット)によるキ
ャリー信号zc がキャリーレジスタ35に入力され、ま
た位相合わせレジスタ38,39にそれぞれY(上位側
n/2ビット)、Z(下位側n/2ビット)が入力され
保持される。また、このクロック2のタイミングで加算
器31,32にx1 ,x2 の上位n/2ビット、z1
2 の上位n/2ビットおよびキャリーセレクタ40,
41を経由してキャリーxc , zc が入力され、それぞ
れx1 (上位n/2ビット)+x2 (上位n/2ビッ
ト)+xc 、z1 (上位n/2ビット)+z2 (上位n
/2ビット)+zc の演算が行われる。
【0013】更に、クロック3のタイミングで加算器3
1,32から出力されたX(上位n/2ビット),Z
(上位n/2ビット)が、それぞれレジスタ42,44
に入力され、またこれとともに位相合わせレジスタ3
6,37,38,39からレジスタ42,43,44に
それぞれX(下位n/2ビット),Y(上位n/2ビッ
ト+下位n/2ビット),Z(下位n/2ビット)が入
力され、これによりレジスタ42,43,44にベクト
ル量C=(X,Y,Z)の各成分が形成される。
【0014】このように上記の本実施例ではn/2ビッ
トの加算器31,32を2個備えたものであり、付属回
路の分を含めても前述した従来例の場合と比べIC化し
た際の面積が小さくなる。
【0015】また、ここではn/2ビットどおしの加算
を行っているため、nビットどうしの加算を行う場合に
比べて演算時のキャリーの伝播が速くなり、したがって
高速の加算回路が実現できる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、加
算すべき第1及び第2のベクトル量の各成分(x,y,
z)がnビットで表現される場合に、n/2ビット同士
のデータを加算する二つの加算手段を備え、これらの加
算手段を用いて、先ず第1及び第2のベクトル量の各成
分の下位側n/2ビット同士の加算を行い、次に当該成
分の上位側n/2ビット同士の加算を行うように構成し
たことにより、IC化した際に従来のものに比べて小面
積で済み、しかも高速処理を行うことができる加算回路
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る加算回路のブロック図
である。
【図2】図1に示す加算回路のタイムチャートである。
【図3】従来の加算回路の一例を略示した図である。
【符号の説明】
11〜16 レジスタ 21〜26 上位・下位切換セレクタ 27〜30 加算入力セレクタ 31,32 加算器 33〜35 キャリーレジスタ 36〜39 位相合わせレジスタ 40,41 キャリーセレクタ 42〜44 レジスタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各成分(x,y,z)がnビットで表現
    される第1のベクトル量と第2のベクトル量を前記各成
    分毎に加算することにより第3のベクトル量を求める加
    算回路において、 前記第1のベクトル量と第2のベクトル量のx成分の下
    位側n/2ビット同士、前記第1のベクトル量と第2の
    ベクトル量のz成分の下位側n/2ビット同士、及び前
    記第1のベクトル量と第2のベクトル量のx成分の上位
    側n/2ビット同士を加算する第1の加算手段と、 前記第1のベクトル量と第2のベクトル量のy成分の下
    位側n/2ビット同士、前記第1のベクトル量と第2の
    ベクトル量のy成分の上位側n/2ビット同士、及び前
    記第1のベクトル量と第2のベクトル量のz成分の上位
    側n/2ビット同士を加算する第2の加算手段と、 前記第1及び第2の加算手段で、先ず前記第1及び第2
    のベクトル量の各成分の下位側n/2ビット同士を加算
    し、次に当該成分の下位側n/2ビット同士の演算結果
    のキャリーを考慮して前記第1及び第2のベクトル量の
    当該成分の上位側n/2ビット同士を加算するようにデ
    ータを制御するデータ制御手段と、 を備えることを特徴とする加算回路。
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