JP3234621B2 - キャリー先見形加算器 - Google Patents

キャリー先見形加算器

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JP3234621B2
JP3234621B2 JP06050592A JP6050592A JP3234621B2 JP 3234621 B2 JP3234621 B2 JP 3234621B2 JP 06050592 A JP06050592 A JP 06050592A JP 6050592 A JP6050592 A JP 6050592A JP 3234621 B2 JP3234621 B2 JP 3234621B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、キャリーの高速伝達
を可能としたキャリー先見形加算器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のキャリー先見形(CAL:Car
ry Look Ahead)加算器としては、図5に
示すようなものがある。
【0003】図5に示すキャリー先見形加算器は、4つ
の半加算器(H.A.)510 〜513 がリプル方式に
より構成されてなる4ビット構成の加算器である。
【0004】このような加算器において、それぞれの半
加算器510 〜513 に与えられる入力データ(A0〜
A3)がすべて“1”となり、かつ前段から与えられる
キャリー入力が“1”であるならば、キャリー先見回路
52を構成するNANDゲート53の出力は“0”とな
り、第1のパストランジスタ54が導通状態、第2のパ
ストランジスタ55が非導通状態となる。これにより、
前段から与えられたキャリーはキャリー先見回路52の
第1のパストランジスタ54を介して次段へ伝達され
る。
【0005】一方、入力データ(A0〜A3)のうち1
つでも“0”があり、かつキャリー入力が“1”となる
場合には、キャリー先見回路52のNANDゲートト5
3の出力が“1”となり、第1のパストランジスタ54
が非導通状態、第2のパストランジスタ55が導通状態
となる。これにより、入力データが“0”となる半加算
器510 〜513 で発生したキャリーは半加算器510
〜513 を介してキャリー先見回路52に伝達されて、
第2のパストランジスタ55を介して次段へ伝達され
る。
【0006】例えば、入力データA3 が“0”となり、
他の入力データA0 〜A2 が“1”である場合には、入
力データA3 を受ける半加算器513 で生成されるキャ
リー“0”が半加算器510 〜513 を順次伝達され
て、第2のパストランジスタ55を介して次段へ伝達さ
れる。
【0007】このように、入力データがすべて“1”で
ない場合には、生成されたキャリーが半加算器を介して
リプルで伝達されることになる。このため、このような
場合には、前段のキャリーが半加算器510 〜513
介さず第1のパストランジスタ54のみを介して次段へ
伝達される場合に比べて、キャリーの伝達が遅くなって
いた。特に、入力データA3のみが“0”となり、キャ
リーが3つの半加算器510 〜512 を介して伝達され
る場合には、キャリー伝達の遅れが顕著になっていた。
【0008】また、キャリー先見回路52は、入力デー
タの値に応じて、前段からのキャリーをバイパスさせる
か、あるいは生成されたキャリーを伝達させるかという
選択処理を行なわなければならず、このための構成を必
要としていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
図5に示したような従来のキャリー先見形加算器におい
ては、前段からのキャリーをバイパスせず、生成された
キャリーを次段へ伝達する場合には、キャリーをバイパ
スする場合に比べて伝達スピードが遅くなるという不具
合を招いていた。さらに、キャリーをバイパスさせるか
否かを判別して処理する構成が必要となり、構成の小型
化の障害となっていた。
【0010】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、構成の小型化
を図るとともに、入力データの値にかかわらずキャリー
伝達の高速化を達成し、加算処理の高速化に寄与し得る
キャリー先見形加算器を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、課題を解決する手段は、入力データとキャリーとを
加算する加算器が複数縦続接続されて構成された加算器
ブロックと、入力データがすべて第1の論理レベルに一
致したか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によ
り入力データがすべて第1の論理レベルに一致したこと
が判別された場合は、前段の前記加算器ブロックから与
えられたキャリーを次段の前記加算器ブロックに伝達す
る伝達ゲート手段と、前記判別手段により入力データが
すべて第1の論理レベルに一致していないことが判別さ
れた場合には、キャリーを生成し、生成したキャリーを
次段の加算器ブロックへ与えるキャリー生成手段とを有
することを特徴とする。
【0012】
【作用】上記構成において、この発明は、キャリーをバ
イパスして伝達しない場合には、加算器ブロックで生成
されたキャリーではなく、加算器ブロックとは別の生成
手段によってキャリーを生成して次段へ伝達するように
している。
【0013】
【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。
【0014】図1はこの発明の一実施例に係わるキャリ
ー先見形加算器の構成を示す図である。
【0015】図1において、キャリー先見形加算器は、
4つの半加算器10 〜11 がリプル方式により構成され
てなる4ビットの加算器であり、この発明の特徴的な構
成のキャリー先見回路2を備え、キャリーの論理を表1
に示すように正論理とするものである。
【0016】
【表1】 それぞれの半加算器10 〜13 は、それぞれ対応する入
力データ(A0 〜A3)とキャリーとを加算して、その
加算結果である和(SUM0〜SUM3)とキャリーを
得る。半加算器11 〜13 は、入力データ(A1
3 )が“1”かつキャリー入力が“1”の場合にのみ
キャリーを“1”として出力し、他の場合はキャリーを
“0”として出力する。一方、半加算器10 は、入力デ
ータA0 と半加算器11 から与えられるキャリーとの和
だけを求め、キャリーの出力は行なわない。このよう
に、4つの半加算器10 〜13 からなる加算器ブロック
を備えたキャリー先見形加算器におけるキャリーは、キ
ャリー先見回路2によって次段へ伝達される。
【0017】キャリー先見回路2は、入力データ(A0
〜A3 )を入力するNANDゲート3と、このNAND
ゲート3の出力を受けるNOTゲート4と、NANDゲ
ート3とNOTゲート4の出力により導通制御されるパ
ストランジスタ5と、NANDゲート3の出力により導
通制御されてキャリー“0”を生成するNチャネルのト
ランジスタ6とから構成されている。
【0018】このような構成において、入力データ(A
0 〜A3 )のうち少なくとも1つの入力データが“0”
である場合は、NANDゲート3の出力は“1”とな
り、パストランジスタ5が非導通状態、トランジスタ6
が導通となる。これにより、キャリー先見形加算器にお
けるキャリー“0”が生成され、この生成されたキャリ
ーが次段へ伝達される。一方、すべての入力データ(A
0 〜A3 )が“1”である場合には、従来と同様に、前
段から与えられたキャリー“1”が導通状態にあるパス
トランジスタ5を介してバイパスされ、次段へ伝達され
る。
【0019】このように、上記構成においては、前段か
ら与えられるキャリーを次段へ伝達するか、あるいは半
加算器10 〜13 のいずれかで発生したキャリーを次段
へ伝達するという選択を行なわずに、入力データ(A0
〜A3 )のうち1つでも“0”が存在するならば、キャ
リー先見回路2が自らキャリー“0”を生成し、次段へ
伝達するようにしている。このため、従来構成のよう
に、キャリーが半加算器を伝搬して次段へ伝達されるこ
とはなく、従来に比して高速にキャリーを伝達すること
が可能となり、前段から与えられるキャリーをバイパス
する場合とほぼ同等の伝達スピードを得ることができ
る。
【0020】また、上記構成においては、入力データA
0 を受ける半加算器10 において、キャリーを生成して
伝達する構成が不要になり、また、キャリー先見回路2
において、半加算器10 から与えられるキャリーを伝達
制御する構成が不要となり、構成の小型化を達成するこ
とができる。
【0021】図2はこの発明の他の実施例に係わるキャ
リー先見形加算器の構成を示す図である。
【0022】図2に示す実施例の加算器においては、キ
ャリーの論理が表1に示すように正論理となり、入力デ
ータ(A0 〜A1 )がすべて“1”でかつキャリー入力
が“1”の場合に、キャリー“0”を次段の負論理の加
算器(図示せず)に伝達し、入力データ(A0 〜A1
の少なくとも1つの入力データが“0”である場合に
は、キャリー“1”を次段の負論理の加算器(図示せ
ず)に伝達する。
【0023】したがって、半加算器11 〜13 はそれぞ
れ対応する入力データ(A1 〜A3)が“1”の場合
は、パストランジスタ71 〜73 が導通状態となりキャ
リーが伝達され、入力データが“0”の場合には、パス
トランジスタ71 〜73 が非導通状態となり、Pチャネ
ルのトランジスタ81 〜83 によりキャリー“1”が生
成されて伝達される。
【0024】また、キャリー先見回路9では、入力デー
タ(A0 〜A3 )がすべて“1”の場合は、入力データ
を入力とするNORゲート10の出力が“1”となり、
パストランジスタ11が導通状態となり、前段からのキ
ャリー“1”がこのパストランジスタ11を介してキャ
リー“0”として次段へ伝達される。一方、入力データ
(A0 〜A3 )のうち少なくとも1つの入力データが
“0”である場合には、パストランジスタ11が非導通
状態となり、Pチャネルのトランジスタ12によってキ
ャリー“1”が生成されて次段へ伝達される。
【0025】このような構成において、入力データ(A
0 〜A3 )のうち少なくとも1つの入力データが“0”
の場合におけるキャリー“1”の伝達遅延時間は、NO
Rゲート10とキャリーを生成するトランジスタ2との
遅延時間となる。これに対して、従来構成のように半加
算器を伝達する場合、例えば半加算器13 で生成された
キャリーが3つの半加算器10 〜12 を介して伝達する
場合には、それぞれ半加算器10 〜12 の3つのパスト
ランジスタとキャリー先見回路におけるパストランジス
タとの計4つのパストランジスタを通過する遅延時間が
必要となる。したがって、両者を比較して明らかなよう
に、本発明による加算器の方が遅延時間は短くなり、キ
ャリーを高速に伝達させることが可能となる。
【0026】さらに、キャリー先見回路9のトランジス
タ12によりキャリーが生成されて次段へ伝達される場
合は、NORゲート10の出力が“0”となりトランジ
スタ12が導通状態となることによりキャリーが生成さ
れて出力されるが、この動作における遅延時間は、キャ
リーがバイパスされる場合のNORゲート10の出力が
“1”となりパストランジスタ11が導通状態となるま
での遅延時間とほぼ同程度となる。このため、キャリー
がバイパスされない場合であっても、バイパスされる場
合とほぼ同程度にまでキャリーの伝達を高速化すること
が可能となる。
【0027】また、図2に示す構成では、半加算器10
においてキャリーを生成するトランジスタとキャリーを
伝達させるパストランジスタが不要になるとともに、キ
ャリー先見回路9において半加算器10 から与えられる
キャリーを伝達制御するパストランジスタが不要とな
る。これにより、キャリー先見回路9においてキャリー
を生成するトランジスタ12がたかだか1つ必要となる
が、本発明による加算器では、素子数の削減が図られ、
集積化の際の占有面積の縮小化を達成することができ
る。
【0028】図3はこの発明の他の実施例に係わるキャ
リー先見形加算器の構成を示す図である。
【0029】図3に示す実施例の特徴とするところは、
キャリーの論理が表2に示すように負論理となる加算器
を構成したことにあり、それぞれの半加算器11 〜13
においてキャリー“0”がNチャネルのトランジスタ1
1 〜133 によって生成され、一方、キャリー先見回
路14においてはキャリー“0”がNチャネルのトラン
ジスタ15によって生成されて次段の正論理の加算器
(図示せず)に伝達される。このような構成にあって
も、前述した実施例と同様の効果を得ることができる。
【0030】
【表2】 図4はこの発明の他の実施例に係る加算器の構成を示す
図である。
【0031】図4に示す実施例の特徴とするところは、
図2に示す4ビット構成の正論理の加算器16と図3に
示した4ビット構成の負論理の加算器17をそれぞれ交
互に配置し、さらに2ビット構成の負論理の半加算器1
8及び2ビットの入力データ(B0,B1)を受ける全
加算器19と半加算器20とを備え、32ビットの入力
データ(A0〜A31)と2ビットの入力データ(B
0,B1)を加算するキャリー先見形加算器を構成した
ことにある。このような加算器は、32ビットのデータ
を取り扱うプロセッサにおいて、32ビットのデータに
対して予め演算処理された32ビットのデータの下位又
は上位2ビットを加算し、その加算結果に基づいて次の
処理が決定されるというような一連の処理を実行するた
めの構成として有効に機能する。なお、加算入力データ
のビット数は任意であってかまわない。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、前段から与えられるキャリーをバイパスして次段へ
伝達しない場合には、加算器ブロックで生成されたキャ
リーを次段へ伝達するのではなく、加算器ブロックとは
別の手段によりキャリーを生成して次段へ伝達するよう
にしたので、入力データの値にかかわらず、小型な構成
でキャリーを高速に伝達することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係わるキャリー先見形加
算器の構成を示す図である。
【図2】この発明の他の実施例に係わるキャリー先見形
加算器の構成を示す図である。
【図3】この発明の他の実施例に係わるキャリー先見形
加算器の構成を示す図である。
【図4】この発明の他の実施例に係わるキャリー先見形
加算器の構成を示す図である。
【図5】従来のキャリー先見形加算器の構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
0 〜13 半加算器 2,9,14 キャリー先見回路 3,4,10 論理ゲート 5,71 〜73 ,11 パストランジスタ 6,81 〜83 ,12,131 〜133 ,15 キャリ
ー生成トランジスタ 16 4ビット構成の正論理の加算器 17 4ビット構成の負論理の加算器 18 2ビット構成の負論理の加算器 19 全加算器 20 半加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 7/50

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力データとキャリーとを加算する加算
    が複数縦続接続されて構成された加算器ブロックと、 入力データがすべて第1の論理レベルに一致したか否か
    を判別する判別手段と、 前記判別手段により入力データがすべて第1の論理レベ
    ルに一致したことが判別された場合は、前段の前記加算
    器ブロックから与えられたキャリーを次段の前記加算器
    ブロックに伝達する伝達ゲート手段と、 前記判別手段により入力データがすべて第1の論理レベ
    ルに一致していないことが判別された場合には、キャリ
    ーを生成し、生成したキャリーを次段の加算器ブロック
    へ与えるキャリー生成手段とを有することを特徴とする
    キャリー先見形加算器。
  2. 【請求項2】 キャリーの論理が正論理となる前記請求
    項1記載のキャリー先見形加算器と、キャリーの論理が
    負論理となる前記請求項1記載のキャリー先見形加算器
    とが、n(n≧2)ビット毎に交互に配置されてなる加
    算器群を有することを特徴とするキャリー先見形加算
    器。
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