JP3252954B2 - 乗算方法および乗算回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像・音声分野の
ディジタル信号処理などに用いられる固定小数点方式の
乗算命令を実行するための乗算方法および乗算回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の丸め込み機能付き乗算命令
における乗算方法を示す概念図である。

【０００３】この従来の乗算方法は、乗数９０１と被乗
数９０２の乗算によって得られる乗算結果９０３に対し
て、丸め込み処理を行う所定の丸め位置９０５に、丸め
込み信号９０６として１を加えて丸め込み処理を行った
後、丸め位置９０５以下のビット範囲９０８を切り捨て
たものを、丸め込み処理を施した乗算結果９０７とする
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図９に示
した従来例のように、丸め込み処理を必要とする乗算を
実行する際に、続く処理においてその乗算結果９０７を
どのように用いるかに関係なく、一律に所定の丸め位置
９０５に１を加算する方法では、所定の丸め位置９０５
以下のビット範囲９０８が乗算結果として無意味になっ
てしまう。このため、乗算結果９０３の下位からｍビッ
ト目を所定の丸め位置９０５とすると、丸め込み処理を
施した乗算結果９０７として切り出せるビット範囲が、
乗算結果９０３のうち下位からｍ＋１ビット目を最下位
ビットとした上位ビット部分に限定されてしまう。

【０００５】このため、例えば乗数と被乗数の小数点位
置が可変で、これらの乗算によって得られる乗算結果の
小数点以下に丸め込み処理を施した後、整数ビットのみ
を切り出したい場合には、乗算によって得られる乗算結
果の小数点位置が、乗数と被乗数の小数点位置に応じて
変動するため、乗算命令を実行するユーザーは、所定の
丸め位置９０５が小数点以下を丸め込むための適切な丸
め位置になるように、前もって乗数あるいは被乗数に対
してシフト演算を行っておく（例えば特開平５−２２４
８８８号公報参照）、あるいは、乗算を丸め込み処理な
しで行い、あらためて乗算結果の小数点以下に対して丸
め込み処理を行う必要があった。

【０００６】以上のように、従来の乗算方法では、乗算
命令を実行するユーザーは、丸め込み処理を施した乗算
結果９０７を、切り出したいビット範囲とするために、
所定の丸め位置９０５が適切な丸め位置になるように、
前もって乗数あるいは被乗数に対してシフト演算を行っ
ておくか、あるいは、乗算を丸め込み処理なしで行った
後、その乗算結果の切り出したいビット範囲に応じて、
あらためて加算処理などによって丸め込み処理を行う必
要があり、処理量が増大するという課題があった。

【０００７】本発明の目的は、処理量を増大させること
なく、丸め込み処理が施された乗算結果を用いる処理に
対して、ユーザー所望の適切な丸め位置での丸め込み処
理を実現できる乗算方法および乗算回路を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の乗算方法
は、部分積生成および部分積加算による乗算処理を高速
に行なうためにパイプライン化した乗算方法であって、
乗算処理による乗算結果の任意の切り出しビット範囲の
最下位ビットと基準切り出しビット範囲の最下位ビット
との差に対応したシフトビット数信号を基に、乗算処理
による乗算結果の任意の切り出しビット範囲の最下位ビ
ットの隣接下位ビットに加える丸め込み用数値からなる
丸め込み信号を生成する丸め込み信号生成処理と、乗算
命令によって得られる乗数と被乗数との部分積を生成す
る部分積生成処理と、部分積生成処理により生成した全
ての部分積と丸め込み信号とを加算することにより丸め
込み処理後の乗算結果を作成する加算処理と、加算処理
の途中結果を中間レジスタに格納する格納処理と、シフ
トビット数信号が示すシフトビット数の分だけ丸め込み
処理後の乗算結果をシフトさせることにより丸め込み処
理後の乗算結果を任意の切り出しビット範囲で切り出さ
せるシフト処理とを含み、加算処理は第１の部分積加算
処理と第２の部分積加算処理とからなり、第１の部分積
加算処理は部分積と丸め込み信号を２個の加数になるま
で加算し途中結果として中間レジスタへ出力し、第２の
部分積加算処理は中間レジスタに格納された途中結果を
加算することを特徴とする。

【０００９】この乗算方法によれば、丸め込み処理後の
乗算結果をシフトさせるビット数に応じたシフトビット
数信号を基に生成した丸め込み信号を用いて丸め込み処
理を行うことにより、シフト処理により切り出すビット
範囲に、丸め込み処理によって乗算結果としては意味の
無くなったビットが含まれることなく、丸め込み処理が
施された乗算結果を用いる処理に対して、ユーザー所望
の適切な丸め位置での丸め込み処理を実現することがで
きる。また、従来のように前もって乗数あるいは被乗数
に対してシフト演算を行ったり、乗算を丸め込み処理な
しで行った後、その乗算結果の切り出したいビット範囲
に応じて、あらためて丸め込み処理を行う必要がないた
め、処理量の増大を防止できる。さらに、部分積生成処
理および加算処理からなる乗算処理中に、丸め込み処理
を含めて行うことにより、処理の高速化および処理回路
の規模の低減を実現できる。なお、加算処理により作成
した丸め込み処理後の乗算結果を、シフトさせて切り出
したものを、丸め込み処理が施された乗算結果という。

【００１０】請求項２記載の乗算方法は、請求項１記載
の乗算方法において、シフトビット数信号は一時保持さ
れた後で、丸め込み信号生成処理およびシフト処理に用
いられることを特徴とする。

【００１１】これにより、シフトビット数信号の設定
を、乗算命令より以前の別の命令で前もって行えばよ
く、乗算命令において行う必要はなく、命令コード長の
増加を回避することができる。

【００１２】請求項３記載の乗算方法は、請求項２記載
の乗算方法において、一時保持されたシフトビット数信
号と零ビットを示す零信号とのうち一方を選択して丸め
込み信号生成処理およびシフト処理に用い、零信号を選
択して用いた際には、丸め込み信号生成処理では乗算処
理による乗算結果の基準切り出しビット範囲の最下位ビ
ットの隣接下位ビットに加える丸め込み用数値からなる
丸め込み信号を生成し、シフト処理では丸め込み処理後
の乗算結果のシフトを行わないことを特徴とする。

【００１３】これにより、零信号を選択して用いた際に
は、予め設定された固定位置を丸め位置とする丸め込み
処理を行い、シフト処理を行わない従来の乗算方法を行
うことも可能となる。

【００１４】請求項４記載の乗算回路は、部分積生成お
よび部分積加算による乗算処理を高速に行なうためにパ
イプライン化した乗算回路であって、乗算処理による乗
算結果の任意の切り出しビット範囲の最下位ビットと基
準切り出しビット範囲の最下位ビットとの差に対応した
シフトビット数信号を基に、乗算処理による乗算結果の
任意の切り出しビット範囲の最下位ビットの隣接下位ビ
ットに加える丸め込み用数値からなる丸め込み信号を生
成する丸め込み信号生成手段と、乗算命令によって得ら
れる乗数と被乗数との部分積を生成する部分積生成手段
と、部分積生成手段により生成した全ての部分積と丸め
込み信号生成手段により生成した丸め込み信号とを加算
することにより丸め込み処理後の乗算結果を作成する加
算手段と、加算手段の途中結果を格納する中間レジスタ
と、シフトビット数信号が示すシフトビット数の分だけ
加算手段の作成した丸め込み処理後の乗算結果をシフト
させて丸め込み処理後の乗算結果を任意の切り出しビッ
ト範囲で切り出させるシフト手段とを設け、加算手段は
第１の部分積加算手段と第２の部分積加算手段とからな
り、第１の部分積加算手段は部分積と丸め込み信号を２
個の加数になるまで加算し途中結果として中間レジスタ
へ出力し、第２の部分積加算手段は中間レジスタに格納
された途中結果を加算するようにしたことを特徴とす
る。

【００１５】この構成によれば、丸め込み処理後の乗算
結果をシフトさせるビット数に応じたシフトビット数信
号を基に生成した丸め込み信号を用いて丸め込み処理を
行うことにより、シフト手段が切り出すビット範囲に、
丸め込み処理によって乗算結果としては意味の無くなっ
たビットが含まれることなく、丸め込み処理が施された
乗算結果を用いる処理に対して、ユーザー所望の適切な
丸め位置での丸め込み処理を実現することができる。ま
た、従来のように前もって乗数あるいは被乗数に対して
シフト演算を行ったり、乗算を丸め込み処理なしで行っ
た後、その乗算結果の切り出したいビット範囲に応じ
て、あらためて丸め込み処理を行う必要がないため、処
理量の増大を防止できる。さらに、部分積生成手段およ
び加算手段による乗算処理中に、丸め込み処理を含めて
行うことにより、処理の高速化および処理回路の規模の
低減を実現できる。

【００１６】請求項５記載の乗算回路は、請求項４記載
の乗算回路において、シフトビット数信号を一時保持
し、丸め込み信号生成手段およびシフト手段へ出力する
シフト数保存手段を設けたことを特徴とする。

【００１７】このように、シフト数保存手段を設けたこ
とにより、シフトビット数信号の設定を、乗算命令より
以前の別の命令で前もって行えばよく、乗算命令におい
て行う必要はなく、命令コード長の増加を回避すること
ができる。

【００１８】請求項６記載の乗算回路は、請求項５記載
の乗算回路において、シフト数保存手段と丸め込み信号
生成手段およびシフト手段との間に、シフト数保存手段
のシフトビット数信号と零ビットを示す零信号とのうち
一方を選択して丸め込み信号生成手段およびシフト手段
へ出力するシフト数選択手段を設け、このシフト数選択
手段が零信号を選択して出力した際には、丸め込み信号
生成手段は乗算結果の基準切り出しビット範囲の最下位
ビットの隣接下位ビットに加える丸め込み用数値からな
る丸め込み信号を生成し、シフト手段では丸め込み処理
後の乗算結果のシフトを行わないようにしたことを特徴
とする。

【００１９】これにより、シフト数選択手段が零信号を
選択して出力した際には、予め設定された固定位置を丸
め位置とする丸め込み処理を行い、シフト処理を行わな
い従来の乗算方法を行うことも可能となる。

【００２０】請求項７記載の乗算回路は、請求項４，５
または６記載の乗算回路において、加算手段とシフト手
段との間に、加算手段の出力信号と他の信号とのうち一
方を選択してシフト手段へ出力するシフト入力切換手段
を設けたことを特徴とする。

【００２１】このように、シフト入力切換手段を設けた
ことにより、乗算を行うことなく、他の信号のシフトの
みを行うことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】画像・音声分野のディジタル信号
処理などを行うプロセッサに用いられる、固定小数点方
式の乗算命令を実行するための本発明の実施の形態にお
ける乗算方法および乗算回路について、図面を参照しな
がら説明する。

【００２３】はじめに、本発明の実施の形態の乗算回路
の基礎となる乗算回路の例について説明する。

【００２４】図１は本発明の実施の形態の乗算回路の基
礎となる乗算回路の例を示すブロック図である。図１に
おいて、１０１は乗数、１０２は被乗数、１０３は乗算
手段、１０４は乗算手段１０３の出力としての乗算結
果、１０５は丸め込み信号生成手段、１０６は丸め込み
信号生成手段１０５の出力としての丸め込み信号、１０
７はプロセッサの命令制御手段、１０８は命令制御手段
１０７によって制御されるシフトビット数信号、１０９
は加算手段、１１０は加算手段１０９の出力としての丸
め込み処理後の乗算結果、１１１は丸め込み処理後の乗
算結果１１０を格納する手段としてのレジスタ、１１２
はシフト手段としてのバレルシフタ、１１３はバレルシ
フタ１１２の出力を格納する手段としてのレジスタであ
る。

【００２５】プロセッサの発行する乗算命令によって得
られる乗数１０１と被乗数１０２とが乗算手段１０３に
入力され、乗算手段１０３は乗算結果１０４を出力す
る。丸め込み信号生成手段１０５は命令制御手段１０７
の出力するシフトビット数信号１０８を入力とし、丸め
込み信号１０６を生成する。加算手段１０９は乗算結果
１０４と丸め込み信号１０６を入力とし、丸め込み処理
後の乗算結果１１０を出力する。丸め込み処理後の乗算
結果１１０は一旦乗算結果格納手段としてのレジスタ１
１１に格納される。レジスタ１１１の出力はシフト手段
としてのバレルシフタ１１２に入力され、命令制御手段
１０７の出力するシフトビット数信号１０８に応じて入
力信号をシフトし、その出力をシフト出力を格納する手
段としてのレジスタ１１３に格納する。

【００２６】この構成により、乗算命令が発行されると
乗算手段１０３によって乗数１０１と被乗数１０２の乗
算が行われ、乗算結果１０４が算出される。同時に命令
制御手段１０７より前もって出力されるシフトビット数
信号１０８を受けて、丸め込み信号生成手段１０５が丸
め込み信号１０６を生成する。乗算結果１０４と丸め込
み信号１０６を加算手段１０９で加算することにより、
丸め込み処理を施した乗算結果１１０が算出され、乗算
結果格納レジスタ１１１に格納されて乗算命令は終了す
る。

【００２７】続いて、乗算結果格納レジスタ１１１を用
いたシフト命令が発行されると、バレルシフタ１１２に
よって乗算結果格納レジスタ１１１に格納された乗算結
果のシフト演算が行われる。バレルシフタ１１２のシフ
ト数は命令制御手段１０７によって乗算命令のときにも
発行されたシフトビット数信号１０８によって決定され
るので、乗算結果格納レジスタ１１１に格納された乗算
結果を、シフトビット数信号１０８で示されるシフト数
だけシフトした値がシフト結果格納レジスタ１１３に格
納される。

【００２８】ここで、図１の乗算回路により実行される
乗算方法について、図６〜図８を参照しながら説明す
る。図７，図８は本発明の乗算方法の基礎となる図１の
乗算回路における乗算方法を示す概念図である。なお、
図６は図７，図８の乗算方法と比較のために示した従来
の乗算方法において乗算結果のシフトを行う処理を付加
した場合の概念図である。

【００２９】まず、図６について説明する。図６におい
て、６０１は乗数、６０２は被乗数、６０３は乗算結
果、６０４は乗算結果６０３のうち切り出したいビット
範囲、６０５は丸め込み処理を行う所定の丸め位置、６
０６は丸め込み信号、６０７は丸め込み処理後の乗算結
果、６０８は丸め込み処理によって乗算結果として意味
の無くなったビット範囲、６０９はビットの切り出しの
ためのシフト演算の例としてのｋビット左シフト、６１
０はシフト演算後の出力のシフト結果出力である。

【００３０】ここで、乗算結果６０３に対しての丸め位
置６０５が下位からｍビット目に位置するとすると、丸
め込み処理として下位からｍビット目に“１”を加算し
た後、丸め込み処理後の乗算結果６０７についてシフト
演算を行わず、つまり０ビットシフトして出力したとき
のシフト結果出力６１０は、乗算結果６０７で言うとこ
ろの下位からｍ＋１ビット目を最下位ビットとした上位
ビット部分になるとする。

【００３１】乗算結果６０３のうち、ユーザー所望のビ
ット範囲をシフト処理によって切り出す場合、ここでは
一例としてビット範囲６０４で示された範囲を切り出す
場合に、従来の乗算方法の丸め込み処理を行っては、所
定の丸め位置６０５で一意に丸め込みが行われてしまう
ため、ｋビット左シフト６０９のシフト演算によって切
り出した所望のシフト結果出力６１０に、乗算結果とし
ては意味の無いビットが含まれる結果となる。このた
め、従来の乗算方法でビット範囲６０４で示された範囲
を切り出したい場合には、丸め込み処理を行わずに切り
捨て処理によって切り出すことになってしまう。これで
は、丸め込み処理を行わなかったための演算誤差が大き
くなるか、または別の処理によって丸め込み演算を施さ
なければならず処理サイクルが増大してしまう。

【００３２】これに対し、図７，図８に示す本発明の乗
算方法の基礎となる図１の構成における乗算方法を説明
する。

【００３３】図７において、７０１は乗数、７０２は被
乗数、７０３は乗算結果、７０４は乗算結果のうち切り
出したいビット範囲、７０５は丸め込み処理を行う丸め
位置、７０６は丸め込み信号、７０７は丸め込み処理後
の乗算結果、７０８は丸め込み処理によって乗算結果と
して意味の無くなったビット範囲、７０９はビットの切
り出しのためのシフト演算の例としてｋビット左シフ
ト、７１０はシフト演算後の出力のシフト結果出力、７
１１は図６の従来の所定の丸め位置６０５と同じ所定の
丸め位置である。

【００３４】ここでも従来と同様に、乗算結果７０３に
対しての所定の丸め位置７１１が下位からｍビット目に
位置するとすると、所定の丸め位置７１１で丸め込み処
理を施した後、丸め込み処理後の乗算結果７０７につい
てシフト演算を行わず、つまり０ビットシフトして出力
したときのシフト結果出力７１０は、乗算結果７０７で
言うところの下位からｍ＋１ビット目を最下位ビットと
した上位ビット部分であるとする。なお、所定の丸め位
置７１１が乗算結果７０３の下位からｍビット目に位置
するとすると、乗算結果７０３のうち下位からｍ＋１ビ
ット目を最下位ビットとした上位ビット部分が基準切り
出しビット範囲である。

【００３５】ここで、乗算結果７０３のうちビット範囲
７０４で示された範囲を切り出したい場合に、切り出す
ためのシフト演算に必要なシフト数がｋビット左シフト
７０９で示されていることを反映し、丸め込み信号７０
６としては、所定の丸め位置７１１である下位からｍビ
ット目を基準とすると、ｍ−ｋビット目が“１”の信号
を生成する。つまり丸め位置がｋビット右に移動したこ
とになり、これによって乗算結果として切り出したいビ
ット範囲７０４は、乗算結果としては意味の無いビット
範囲を含むことなく、適切な丸め込み処理が施されてシ
フト結果出力７１０として出力される。なお、乗算結果
７０３のうち乗算結果として切り出したいビット範囲７
０４が任意の切り出しビット範囲である。

【００３６】また、図８において、８０１は乗数、８０
２は被乗数、８０３は乗算結果、８０４は乗算結果のう
ち切り出したいビット範囲、８０５は丸め込み処理を行
う丸め位置、８０６は丸め込み信号、８０７は丸め込み
処理後の乗算結果、８０８は丸め込み処理によって乗算
結果として意味の無くなったビット範囲、８０９はビッ
トの切り出しのためのシフト演算の例としてのｋビット
右シフト、８１０はシフト演算後の出力のシフト結果出
力、８１１は図６の従来の所定の丸め位置６０５と同じ
所定の丸め位置である。

【００３７】ここで、乗算結果８０３のうちビット範囲
８０４で示された範囲を切り出したい場合に、切り出す
ためのシフト演算に必要なシフト数がｋビット右シフト
８０９で示されていることを反映し、丸め込み信号８０
６としては、所定の丸め位置８１１である下位からｍビ
ット目を基準とすると、ｍ＋ｋビット目が“１”の信号
を生成する。つまり丸め位置がｋビット左に移動したこ
とになり、これによって乗算結果として切り出したいビ
ット範囲８０４に対して適切な丸め込み処理が施されて
シフト結果出力８１０として出力される。なお、所定の
丸め位置８１１が乗算結果８０３の下位からｍビット目
に位置するとすると、乗算結果８０３のうち下位からｍ
＋１ビット目を最下位ビットとした上位ビット部分が基
準切り出しビット範囲であり、乗算結果８０３のうち乗
算結果として切り出したいビット範囲８０４が任意の切
り出しビット範囲である。

【００３８】以上のように図１の構成によれば、命令制
御手段１０７の出力するシフトビット数信号１０８は、
バレルシフタ１１２に入力されるとともに、丸め込み信
号生成手段１０５に入力され、丸め込み信号生成手段１
０５でシフトビット数信号１０８に応じて異なる丸め込
み信号１０６を生成し、この丸め込み信号１０６を用い
て丸め込み処理を行うことにより、丸め込み処理が施さ
れた乗算結果を用いた処理に必要なビット幅をシフト演
算によって切り出す場合に、ユーザー所望の適切な丸め
位置での丸め込み処理を行うことができ、演算誤差の発
生、または処理サイクルの増大を抑制することができ
る。また、従来のように前もって乗数あるいは被乗数に
対してシフト演算を行ったり、乗算を丸め込み処理なし
で行った後、その乗算結果の切り出したいビット範囲に
応じて、あらためて丸め込み処理を行う必要がないた
め、処理量の増大を防止できる。

【００３９】また、図１の構成において、パイプライン
化を行い、乗算および丸め込み処理と乗算結果のシフト
演算による必要ビットの切り出しとを１命令として実行
する場合に、乗算手段１０３による乗算から加算手段１
０９による丸め込み処理を介してバレルシフタ１１２に
よるシフト演算までに３サイクル必要となる。

【００４０】つぎに、図２も本発明の実施の形態の乗算
回路の基礎となる乗算回路の例を示すブロック図であ
る。図２において、２０１は乗数、２０２は被乗数、２
０３は乗算手段、２０４は乗算手段２０３の出力として
の乗算結果、２０５は丸め込み信号生成手段、２０６は
丸め込み信号生成手段２０５の出力としての丸め込み信
号、２０７はプロセッサの命令制御手段、２０８は命令
制御手段２０７によって制御されるシフト数設定信号、
２０９は加算手段、２１０は加算手段２０９の出力とし
ての丸め込み処理後の乗算結果、２１１は丸め込み処理
後の乗算結果２１０を格納する手段としてのレジスタ、
２１２はシフト手段としてのバレルシフタ、２１３はバ
レルシフタ２１２の出力を格納する手段としてのレジス
タ、２１４はシフト数設定信号２０８の保存手段として
のシフト数保存手段、２１５はシフト数保存手段２１４
の出力としてのシフトビット数信号である。

【００４１】この図２の構成では、シフト数保存手段２
１４を設けたことが、図１の構成と異なり、他の構成お
よび動作は図１の構成と同様であるので、ここでは説明
を省略する。

【００４２】シフト数設定信号２０８は、シフト数保存
手段２１４に一旦格納され、シフト数保存手段２１４の
出力をシフトビット数信号２１５として、丸め込み信号
生成手段２０５およびバレルシフタ２１２に入力する。
すなわち、この図２の構成では、図１の構成にシフト数
保存手段２１４を付加することによって、乗算命令より
以前にシフト数保存手段２１４にシフト数を設定するこ
とを可能にしたものである。

【００４３】以上のように図２の構成によれば、図１の
構成の場合の効果に加え、シフト数保存手段２１４を設
けたことにより、シフト数の設定は別の命令で前もって
行えばよく、図１の説明で述べたように乗算命令とその
乗算結果を用いたシフト命令との２度に渡ってシフト数
設定を行うという必要が無くなり、命令コードに対する
シフト数設定フィールドの増設の必要がなくなり、また
命令制御手段２０７の回路の簡素化が実現可能となる。

【００４４】（第１の実施の形態） 図３は本発明の第１の実施の形態の乗算回路のブロック
図である。図３において、３０１は乗数、３０２は被乗
数、３０３は乗算手段、３０４は乗算手段３０３の構成
要素としての部分積生成手段、３０５は部分積生成手段
３０４の出力としての部分積、３０６は乗算手段３０３
の構成要素としての第一の部分積加算手段、３０７は第
一の部分積加算手段３０６の途中結果を一時保存する中
間レジスタ、３０８は乗算手段３０３の構成要素として
中間レジスタ３０７の出力を加算する第二の部分積加算
手段、３０９は第二の部分積加算手段３０８の出力とし
ての丸め込み処理後の乗算結果、３１０はシフト手段と
してのバレルシフタ、３１１はバレルシフタ３１０の出
力を格納する手段としてのレジスタ、３１２は命令制御
手段、３１３は命令制御手段３１２の出力としてのシフ
トビット数信号、３１４は丸め込み信号生成手段、３１
５は丸め込み信号生成手段３１４の出力としての丸め込
み信号である。

【００４５】乗数３０１と被乗数３０２は部分積生成手
段３０４に入力され、得られた部分積３０５は第一の部
分積加算手段３０６に入力される。一方、命令制御手段
３１２の出力するシフトビット数信号３１３を入力する
丸め込み信号生成手段３１４は、丸め込み信号３１５を
生成し、丸め込み信号３１５は第一の部分積加算手段３
０６に入力される。第一の部分積加算手段３０６は２つ
の加数となったところで途中結果を中間レジスタ３０７
に格納する。中間レジスタ３０７の出力は、第二の部分
積加算手段３０８に入力されて加算され、丸め込み処理
後の乗算結果３０９として出力される。丸め込み処理後
の乗算結果３０９は、バレルシフタ３１０に入力され、
バレルシフタ３１０で命令制御手段３１２の出力するシ
フトビット数信号３１３に応じてシフトされ、乗算結果
として切り出したいビット範囲が切りだされ、乗算出力
格納レジスタ３１１に格納される。

【００４６】この構成により、乗算命令が発行されると
部分積生成手段３０４によって乗数３０１と被乗数３０
２の部分積の生成が行われる。同時に命令制御手段３１
２より出力されるシフトビット数信号３１３を受けて、
丸め込み信号生成手段３１４が丸め込み信号３１５を生
成しているので、部分積３０５と丸め込み信号３１５を
第一の部分積加算手段３０６で加算する。第一の部分積
加算手段３０６により２個の加数になるまで加算したと
ころで、一旦中間レジスタ３０７に値を格納する。中間
レジスタ３０７の出力は、２入力加算器で構成される第
二の部分積加算手段３０８で加算され、丸め込み処理後
の乗算結果３０９が出力される。丸め込み処理後の乗算
結果３０９は、バレルシフタ３１０に入力され、命令制
御手段３１２の出力しているシフトビット数信号３１３
で設定されたビット数分だけシフトされ、乗算結果とし
て切り出したいビット範囲が切りだされ、乗算出力格納
レジスタ３１１に格納される。

【００４７】以上のように本実施の形態によれば、図１
の構成の場合の効果に加え、図１の構成における乗算手
段１０３および加算手段１０９に代えて、部分積生成手
段３０４，第一の部分積加算手段３０６，中間レジスタ
３０７および第二の部分積加算手段３０８からなる乗算
手段３０３を用い、高速乗算器構成として一般的な反復
セル型配列乗算器の構成要素である部分積加算手段にお
いて丸め込み信号３１５の加算を行うことによって、丸
め込み処理を乗算処理中に取り込んで演算時間の高速化
と回路規模低減を可能にしている。これによって、パイ
プライン化を行い、乗算および丸め込み処理と乗算結果
のシフト演算による必要ビットの切り出しとを１命令と
して実行する場合に、部分積生成と第一の部分積加算ま
でを１サイクル、第二の部分積加算とバレルシフタ３１
０によるシフト演算までを１サイクルとして２サイクル
でパイプライン化することができ、３サイクル必要とな
る図１の構成と比較して処理量の軽減につながる。

【００４８】（第２の実施の形態） 図４は本発明の第２の実施の形態の乗算回路のブロック
図である。図４において、４０１は乗数、４０２は被乗
数、４０３は乗算手段、４０４は乗算手段４０３の構成
要素としての部分積生成手段、４０５は部分積生成手段
４０４の出力としての部分積、４０６は乗算手段４０３
の構成要素としての第一の部分積加算手段、４０７は第
一の部分積加算手段４０６の途中結果を一時保存する中
間レジスタ、４０８は乗算手段４０３の構成要素として
中間レジスタ４０７の出力を加算する第二の部分積加算
手段、４０９は第二の部分積加算手段４０８の出力とし
ての丸め込み処理後の乗算結果、４１０はシフト手段と
してのバレルシフタ、４１１はバレルシフタ４１０の出
力を格納する手段としてのレジスタ、４１２は命令制御
手段、４１３は命令制御手段４１２の出力としてのシフ
ト数設定信号、４１４は丸め込み信号生成手段、４１５
は丸め込み信号生成手段４１４の出力としての丸め込み
信号、４１６はシフト数設定信号４１３の保存手段とし
てのシフト数保存手段、４１７はシフト数保存手段４１
６の出力としてのシフトビット数信号である。

【００４９】この第２の実施の形態では、シフト数保存
手段４１６を設けたことが、第１の実施の形態と異な
り、他の構成および動作は第１の実施の形態と同様であ
るので、ここでは説明を省略する。

【００５０】シフト数設定信号４１３は、シフト数保存
手段４１６に一旦格納され、シフト数保存手段４１６の
出力をシフトビット数信号４１７として、丸め込み信号
生成手段４１４およびバレルシフタ４１０に入力する。
すなわち、この第２の実施の形態では、第１の実施の形
態の構成に、シフト数保存手段４１６を付加したことに
より、乗算命令より前の命令で、シフト数保存手段４１
６にシフト数を設定しておくことを可能にしたものであ
る。

【００５１】以上のように本実施の形態によれば、第１
の実施の形態の効果に加え、シフト数保存手段４１６を
設けたことにより、シフト数の設定は別の命令で前もっ
て行えばよく、第１の実施の形態のように乗算命令とそ
の乗算結果を用いたシフト命令との２度に渡ってシフト
数設定を行うという必要が無くなり、命令コードに対す
るシフト数設定フィールドの増設を回避することができ
る。

【００５２】（第３の実施の形態） 図５は本発明の第３の実施の形態の乗算回路のブロック
図である。図５において、５０１は乗数、５０２は被乗
数、５０３は乗算手段、５０４は乗算手段５０３の構成
要素としての部分積生成手段、５０５は部分積生成手段
５０４の出力としての部分積、５０６は乗算手段５０３
の構成要素としての第一の部分積加算手段、５０７は第
一の部分積加算手段５０６の途中結果を一時保存する中
間レジスタ、５０８は乗算手段５０３の構成要素として
中間レジスタ５０７の出力を加算する第二の部分積加算
手段、５０９は第二の部分積加算手段５０８の出力とし
ての丸め込み処理後の乗算結果、５１０はシフト手段と
してのバレルシフタ、５１１はバレルシフタ５１０の出
力を格納する手段としてのレジスタ、５１２は命令制御
手段、５１３は命令制御手段５１２の出力としてのシフ
ト数設定信号、５１４は丸め込み信号生成手段、５１５
は丸め込み信号生成手段５１４の出力としての丸め込み
信号、５１６はシフト数設定信号５１３の保存手段とし
てのシフト数保存手段、５１７はシフト数保存手段５１
６の出力としてのシフトビット数信号、５１８はシフト
数選択手段、５１９はシフト数選択手段５１８の選択信
号としての乗算モード切換信号、５２０はシフト命令の
入力切換手段、５２１はシフト命令の入力切換手段５２
０の切換信号としてのシフト命令制御信号、５２２はシ
フト命令時の入力である。なお、乗算モード切換信号５
１９は、乗算結果のシフトとそのシフト数による丸め込
み処理を行う本発明による乗算方法を実現するモード
と、乗算結果のシフトやそれに応じた丸め込みを行わな
い通常の乗算方法を実現するモードとを切り換えるため
の信号である。

【００５３】この第３の実施の形態では、シフト数保存
手段５１６の出力および“０”のうち一方を選択するシ
フト数選択手段５１８と、シフト命令の入力切換手段５
２０とを設けたことが、第２の実施の形態と異なり、他
の構成および動作は第２の実施の形態と同様であるの
で、ここでは説明を省略する。

【００５４】命令制御手段５１２の出力するシフト数設
定信号５１３はシフト数保存手段５１６に入力され、シ
フト数保存手段５１６の出力は、シフト数選択手段５１
８の一方の入力に入力される。シフト数選択手段５１８
は２入力セレクタで構成されており、他方の入力は
“０”に固定されている。また、命令制御手段５１２の
出力する乗算モード切換信号５１９はシフト数選択手段
５１８の選択信号として入力される。シフト数選択手段
５１８の出力は、シフトビット数信号５１７として、丸
め込み信号生成手段５１４とバレルシフタ５１０に入力
される。また、命令制御手段５１２の出力するシフト命
令制御信号５２１は、２入力セレクタで構成されている
シフト命令の入力切換手段５２０の選択信号として入力
される。シフト命令の入力切換手段５２０の２入力のう
ち、一方は乗算手段５０３の出力としての乗算結果５０
９、もう一方はシフト命令時の入力５２２である。

【００５５】この構成により、シフト命令の入力切換手
段５２０が乗算手段５０３からの入力、すなわち丸め込
み処理後の乗算結果５０９を出力とする場合に、命令制
御手段５１２の出力する乗算モード切換信号５１９によ
って、シフト数選択手段５１８の出力が“０”かシフト
数保存手段５１６に保存されているシフト数かに切り替
わる。例えばシフト数選択手段５１８の出力としてシフ
ト数保存手段５１６に保存されているシフト数が出力さ
れるとすると、それを受けた丸め込み信号生成手段５１
４は図７、図８に示したような丸め込み信号を発生し、
また、バレルシフタ５１０は、入力をシフト数保存手段
５１６に保存されていたシフト数分だけシフトして出力
する。また、シフト数選択手段５１８の出力として
“０”が出力されるとすると、それを受けた丸め込み信
号生成手段５１４は、丸め込み信号としてある固定の信
号、例えば下位からｍビット目のみが“１”の信号を発
生し、また、バレルシフタ５１０は、入力を０ビットシ
フト、つまりシフトすることなく出力する。

【００５６】なお、シフト数選択手段５１８の無い図４
の構成においても、シフト数設定信号４１３として
“０”をシフト数保存手段４１６に保存しておいた場合
には、図５の構成においてシフト命令の入力切換手段５
２０が丸め込み処理後の乗算結果５０９を出力とし、シ
フト数選択手段５１８が“０”を選択して出力する場合
と同様の動作が得られる。しかしながら、図５の構成の
ようにシフト数選択手段５１８を設けることにより、シ
フト数選択手段５１８の出力すなわちシフトビット数信
号５１７として“０”を選択する前後で同じシフト数を
選択する場合には、“０”を選択する前に選択されてい
たシフト数が、“０”を選択後にもシフト数保存手段５
１６に保存されているため、シフト数選択手段５１８が
“０”を選択後に命令制御手段５１２がシフト数保存手
段５１６にシフト数を設定しなおす必要がなくなり、高
速処理が可能となる。

【００５７】また、シフト命令の入力切換手段５２０を
設けているため、乗算手段５０３を介さずに、シフト命
令の入力切換手段５２０へ直接入力したシフト命令時の
入力５２２をバレルシフタ５１０へ出力することによ
り、シフト命令だけを単独に実行できる。

【００５８】以上のように本実施の形態によれば、第２
の実施の形態の効果に加え、シフト数選択手段５１８を
設けたことにより、乗算モード切換信号５１９によりシ
フト数選択手段５１８の出力を切り替えることにより、
乗算結果のシフトとそのシフト数による丸め込み処理を
行う本発明による乗算方法と、乗算結果のシフトやそれ
に応じた丸め込みを行わない通常の乗算方法とを、同一
回路で実現することができる。

【００５９】また、シフト命令の入力切換手段５２０を
設けたことにより、シフト命令のみの単独実行も容易に
実現できる。

【００６０】なお、シフト命令の入力切換手段５２０
を、図３，図４に示す第１，第２の実施の形態の構成に
同様に付加することもできる。

【００６１】

【発明の効果】本発明の乗算方法によれば、乗算処理に
よる乗算結果の任意の切り出しビット範囲の最下位ビッ
トと基準切り出しビット範囲の最下位ビットとの差に対
応したシフトビット数信号を基に、乗算処理による乗算
結果の任意の切り出しビット範囲の最下位ビットの隣接
下位ビットに加える丸め込み用数値からなる丸め込み信
号を生成し、この丸め込み信号を用いて丸め込み処理を
行うことにより、シフト処理により切り出すビット範囲
に、丸め込み処理によって乗算結果としては意味の無く
なったビットが含まれることなく、丸め込み処理が施さ
れた乗算結果を用いる処理に対して、ユーザー所望の適
切な丸め位置での丸め込み処理を実現することができ
る。また、従来のように前もって乗数あるいは被乗数に
対してシフト演算を行ったり、乗算を丸め込み処理なし
で行った後、その乗算結果の切り出したいビット範囲に
応じて、あらためて丸め込み処理を行う必要がないた
め、処理量の増大を防止できる。そして、部分積生成処
理および加算処理からなる乗算処理中に、丸め込み処理
を含めて行うことにより、処理の高速化および処理回路
の規模の低減を実現できる。

【００６２】また、シフトビット数信号は一時保持され
た後で、丸め込み信号生成処理およびシフト処理に用い
ることにより、シフトビット数信号の設定を、乗算命令
より以前の別の命令で前もって行えばよく、乗算命令に
おいて行う必要はなく、命令コード長の増加を回避する
ことができる。

【００６３】さらに、一時保持されたシフトビット数信
号と零ビットを示す零信号とのうち一方を選択して丸め
込み信号生成処理およびシフト処理に用い、零信号を選
択して用いた際には、丸め込み信号生成処理では乗算処
理による乗算結果の基準切り出しビット範囲の最下位ビ
ットの隣接下位ビットに加える丸め込み用数値からなる
丸め込み信号を生成し、シフト処理では丸め込み処理後
の乗算結果のシフトを行わないことにより、予め設定さ
れた固定位置を丸め位置とする丸め込み処理を行い、シ
フト処理を行わない従来の乗算方法を行うことも可能と
なる。

【００６４】また、本発明の乗算回路によれば、丸め込
み信号生成手段により上記シフトビット数信号を基に上
記丸め込み信号を生成し、加算手段により丸め込み信号
を用いて丸め込み処理を行うことにより、シフト手段が
切り出すビット範囲に、丸め込み処理によって乗算結果
としては意味の無くなったビットが含まれることなく、
丸め込み処理が施された乗算結果を用いる処理に対し
て、ユーザー所望の適切な丸め位置での丸め込み処理を
実現することができる。また、従来のように前もって乗
数あるいは被乗数に対してシフト演算を行ったり、乗算
を丸め込み処理なしで行った後、その乗算結果の切り出
したいビット範囲に応じて、あらためて丸め込み処理を
行う必要がないため、処理量の増大を防止できる。そし
て、部分積生成手段および加算手段による乗算処理中
に、丸め込み処理を含めて行うことにより、処理の高速
化および処理回路の規模の低減を実現できる。

【００６５】さらに、シフトビット数信号を一時保持
し、丸め込み信号生成手段およびシフト手段へ出力する
シフト数保存手段を設けることにより、シフトビット数
信号の設定を、乗算命令より以前の別の命令で前もって
行えばよく、乗算命令において行う必要はなく、命令コ
ード長の増加を回避することができる。

【００６６】さらに、シフト数保存手段と丸め込み信号
生成手段およびシフト手段との間に、シフト数保存手段
のシフトビット数信号と零ビットを示す零信号とのうち
一方を選択して丸め込み信号生成手段およびシフト手段
へ出力するシフト数選択手段を設け、このシフト数選択
手段が零信号を選択して出力した際には、丸め込み信号
生成手段は乗算結果の基準切り出しビット範囲の最下位
ビットの隣接下位ビットに加える丸め込み用数値からな
る丸め込み信号を生成し、シフト手段では丸め込み処理
後の乗算結果のシフトを行わないようにすることによ
り、予め設定された固定位置を丸め位置とする丸め込み
処理を行い、シフト処理を行わない従来の乗算方法を行
うことも可能となる。

【００６７】また、加算手段とシフト手段との間に、加
算手段の出力信号と他の信号とのうち一方を選択してシ
フト手段へ出力するシフト入力切換手段を設けたことに
より、乗算を行うことなく、他の信号のシフトのみを行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の乗算回路の基礎となる乗
算回路の例を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態の乗算回路の基礎となる乗
算回路の例を示すブロック図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の乗算回路のブロッ
ク図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の乗算回路のブロッ
ク図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の乗算回路のブロッ
ク図である。

【図６】従来の乗算方法において乗算結果のシフトを行
う処理を付加した場合の概念図である。

【図７】本発明の乗算方法の基礎となる乗算方法を示す
概念図である。

【図８】本発明の乗算方法の基礎となる乗算方法を示す
概念図である。

【図９】従来の乗算方法を示す概念図である。

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１，４０１，５０１ 乗数 １０２，２０２，３０２，４０２，５０２ 被乗数 １０３，２０３，３０３，４０３，５０３ 乗算手段 １０４，２０４ 乗算結果 １０５，２０５，３１４，４１４，５１４ 丸め込み信
号生成手段 １０６，２０６，３１５，４１５，５１５ 丸め込み信
号 １０７，２０７，３１２，４１２，５１２ 命令制御手
段 １０８，２１５，３１３，４１７，５１７ シフトビッ
ト数信号 １０９，２０９ 加算手段 １１０，２１０，３０９，４０９，５０９ 丸め込み処
理後の乗算結果 １１１，２１１ 乗算結果格納レジスタ １１２，２１２，３１０，４１０，５１０ バレルシフ
タ １１３，２１３ シフト結果格納レジスタ ２０８，４１３，５１３ シフト数設定信号 ２１４，４１６，５１６ シフト数保存手段 ３０４，４０４，５０４ 部分積生成手段 ３０５，４０５，５０５ 部分積 ３０６，４０６，５０６ 第一の部分積加算手段 ３０７，４０７，５０７ 中間レジスタ ３０８，４０８，５０８ 第二の部分積加算手段 ３１１，４１１ 乗算出力格納レジスタ ５１１ シフト及び乗算結果格納レジスタ ５１８ シフト数選択手段 ５１９ 乗算モード切換信号 ５２０ シフト命令の入力切換手段 ５２１ シフト命令制御信号 ５２２ シフト命令時の入力 ７０１，８０１ 乗数 ７０２，８０２ 被乗数 ７０３，８０３ 乗算結果 ７０４，８０４ 乗算結果として切り出したいビット範
囲 ７０５，８０５ 丸め位置 ７０６，８０６ 丸め込み信号 ７０７，８０７ 丸め込み処理後の乗算結果 ７０８，８０８ 丸め込みによって乗算結果として意味
の無くなったビット範囲 ７０９ ｋビット左シフト ８０９ ｋビット右シフト ７１０，８１０ シフト結果出力 ７１１，８１１ 所定の丸め位置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−188624（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−80978（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−348455（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−114454（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−111229（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−298526（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−93132（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−230127（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−73249（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部分積生成および部分積加算による乗算
   処理を高速に行なうためにパイプライン化した乗算方法
   であって、 前記乗算処理による乗算結果の任意の切り出しビット範
   囲の最下位ビットと基準切り出しビット範囲の最下位ビ
   ットとの差に対応したシフトビット数信号を基に、前記
   乗算処理による乗算結果の任意の切り出しビット範囲の
   最下位ビットの隣接下位ビットに加える丸め込み用数値
   からなる丸め込み信号を生成する丸め込み信号生成処理
   と、 乗算命令によって得られる乗数と被乗数との部分積を生
   成する部分積生成処理と、 前記部分積生成処理により生成した全ての部分積と前記
   丸め込み信号とを加算することにより丸め込み処理後の
   乗算結果を作成する加算処理と、 前記加算処理の途中結果を中間レジスタに格納する格納
   処理と、 前記シフトビット数信号が示すシフトビット数の分だけ
   前記丸め込み処理後の乗算結果をシフトさせることによ
   り前記丸め込み処理後の乗算結果を前記任意の切り出し
   ビット範囲で切り出させるシフト処理とを含み、 前記加算処理は第１の部分積加算処理と第２の部分積加
   算処理とからなり、前記第１の部分積加算処理は前記部
   分積と前記丸め込み信号を２個の加数になるまで加算し
   前記途中結果として前記中間レジスタへ出力し、前記第
   ２の部分積加算処理は前記中間レジスタに格納された前
   記途中結果を加算する ことを特徴とする乗算方法。
2. 【請求項２】 シフトビット数信号は一時保持された後
   で、丸め込み信号生成処理およびシフト処理に用いられ
   ることを特徴とする請求項１記載の乗算方法。
3. 【請求項３】 一時保持されたシフトビット数信号と零
   ビットを示す零信号とのうち一方を選択して丸め込み信
   号生成処理およびシフト処理に用い、前記零信号を選択
   して用いた際には、前記丸め込み信号生成処理では乗算
   処理による乗算結果の基準切り出しビット範囲の最下位
   ビットの隣接下位ビットに加える丸め込み用数値からな
   る丸め込み信号を生成し、前記シフト処理では丸め込み
   処理後の乗算結果のシフトを行わないことを特徴とする
   請求項２記載の乗算方法。
4. 【請求項４】 部分積生成および部分積加算による乗算
   処理を高速に行なうためにパイプライン化した乗算回路
   であって、 前記乗算処理による乗算結果の任意の切り出しビット範
   囲の最下位ビットと基準切り出しビット範囲の最下位ビ
   ットとの差に対応したシフトビット数信号を基に、前記
   乗算処理による乗算結果の任意の切り出しビット範囲の
   最下位ビットの隣接下位ビットに加える丸め込み用数値
   からなる丸め込み信号を生成する丸め込み信号生成手段
   と、 乗算命令によって得られる乗数と被乗数との部分積を生
   成する部分積生成手段と、 前記部分積生成手段により生成した全ての部分積と前記
   丸め込み信号生成手段により生成した丸め込み信号とを
   加算することにより丸め込み処理後の乗算結果を作成す
   る加算手段と、 前記加算手段の途中結果を格納する中間レジスタと、 前記シフトビット数信号が示すシフトビット数の分だけ
   前記加算手段の作成した丸め込み処理後の乗算結果をシ
   フトさせて前記丸め込み処理後の乗算結果を前記任意の
   切り出しビット範囲で切り出させるシフト手段とを設
   け、 前記加算手段は第１の部分積加算手段と第２の部分積加
   算手段とからなり、前記第１の部分積加算手段は前記部
   分積と前記丸め込み信号を２個の加数になるまで加算し
   前記途中結果として前記中間レジスタへ出力し、前記第
   ２の部分積加算手段は前記中間レジスタに格納された前
   記途中結果を加算するようにした ことを特徴とする乗算
   回路。
5. 【請求項５】 シフトビット数信号を一時保持し、丸め
   込み信号生成手段およびシフト手段へ出力するシフト数
   保存手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の乗算
   回路。
6. 【請求項６】 シフト数保存手段と丸め込み信号生成手
   段およびシフト手段との間に、前記シフト数保存手段の
   シフトビット数信号と零ビットを示す零信号とのうち一
   方を選択して前記丸め込み信号生成手段およびシフト手
   段へ出力するシフト数選択手段を設け、このシフト数選
   択手段が零信号を選択して出力した際には、前記丸め込
   み信号生成手段は乗算結果の基準切り出しビット範囲の
   最下位ビットの隣接下位ビットに加える丸め込み用数値
   からなる丸め込み信号を生成し、前記シフト手段では丸
   め込み処理後の乗算結果のシフトを行わないようにした
   ことを特徴とする請求項５記載の乗算回路。
7. 【請求項７】 加算手段とシフト手段との間に、前記加
   算手段の出力信号と他の信号とのうち一方を選択して前
   記シフト手段へ出力するシフト入力切換手段を設けたこ
   とを特徴とする請求項４，５または６記載の乗算回路。