JPH01103739A - Parallel multiplying circuit - Google Patents

Parallel multiplying circuit

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JPH01103739A
JPH01103739A JP26339987A JP26339987A JPH01103739A JP H01103739 A JPH01103739 A JP H01103739A JP 26339987 A JP26339987 A JP 26339987A JP 26339987 A JP26339987 A JP 26339987A JP H01103739 A JPH01103739 A JP H01103739A
Authority
JP
Japan
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carry
adder
full adder
negative logic
gates
Prior art date
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Pending
Application number
JP26339987A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sosaku Sawada
宗作 澤田
Yutaka Kadoya
豊 角屋
Tomihiro Suzuki
富博 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPH01103739A publication Critical patent/JPH01103739A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce the number of passing gates of a carry to quickly perform logical operation processing by outputting a negative logic carry to the last stage of a ripple carry type parallel multiplying circuit and providing an adder which inverts a negative logic to a positive logic in the high-order bit side. CONSTITUTION:Partial products between multiplicands X1-X4 and multipliers Y1-Y4 are obtained by AND gates and are inputted to full adders FA or half adders HA of the next stage. A positive logic carry is inputted to a full adder FA 31 in the last stage and a negative logic carry is outputted from this full adder, and the negative logic carry is inputted to a next full adder FA 32 and positive logic carries P7 and P8 are outputted from this full adder to the external. Consequently, the number of passing gates is reduced by one in each of adders FA 31 and FA 32 to shorten the signal passage time by a time corresponding to passing of two gates in the carry propagation route, and the processing is quickly performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はりップルキャリ形の並列乗算回路に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a ripple carry type parallel multiplier circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

乗算器は、ディジタル演算処理装置において加算器、遅
延回路とともに最も基本的な回路の1つである。また、
ディジタル信号処理(D S P)に不可欠なディジタ
ルフィルタ、高速フーリエ変換、ディジタルPLL回路
の基本的回路として、その重要性をますます深めつつあ
る。乗算アルゴリズムは、大別すると ■被乗数(ll1uH1plicant)に乗数(ll
1ult1pHer)を並列に掛けたものをシフトして
加算する並列乗算方式 ■被乗数を直列に入力し、乗数を入力して乗算を直列に
行なう直並列乗算方式 ■被乗数および乗数とも直列に入力し、直列に演算する
パイプライン演算方式 %式% 並列乗算方式によれば、直列乗算方式に比べて数倍の高
速化が可能であるが、演算に要する回路が多くなる欠点
がある。そのため、従来はIC化が難しかったが、最近
のデバイス技術の進歩に伴い乗算器の主流となった。
A multiplier is one of the most basic circuits in a digital arithmetic processing device, along with adders and delay circuits. Also,
It is becoming increasingly important as a basic circuit for digital filters, fast Fourier transforms, and digital PLL circuits that are essential for digital signal processing (DSP). The multiplication algorithm can be roughly divided into ■ multiplicand (ll1uH1plicant) and multiplier (ll1uH1plicant).
1ult1pHer) is multiplied in parallel and then shifted and added ■Series-parallel multiplication method that inputs the multiplicand in series, inputs the multiplier, and performs the multiplication in series ■Inputs both the multiplicand and multiplier in series, and multiplies them in series Pipeline calculation method that calculates % formula % According to the parallel multiplication method, it is possible to speed up several times compared to the serial multiplication method, but it has the disadvantage that more circuits are required for the calculation. Therefore, in the past, it was difficult to integrate them into ICs, but with recent advances in device technology, multipliers have become mainstream.

この並列乗算回路においては、まず被乗数と乗数の部分
積をANDゲート等で求め、この部分積を順次に加算し
ていくことによって積を求めている。そして、この部分
積の加算の代表的方式として、第5図のようなキャリセ
ーブ方式と呼ばれるものがある。
In this parallel multiplication circuit, a partial product of a multiplicand and a multiplier is first obtained using an AND gate or the like, and the product is obtained by sequentially adding these partial products. A typical method for adding partial products is a so-called carry-save method as shown in FIG.

第5図(a)はキャリセーブ方式による4X4ビツトの
並列乗算回路の構成図であり、同図(b)は部分積をイ
ンバータとNORゲートで求めるようにした回路を示し
たものである。同図(a)において、図示しないAND
ゲートによる部分積の加算結果は全加算器FAおよび半
加算器HAで求められ、同図(a)中に太線の矢印で示
すクリティカルパスが形成される。このような並列乗算
回路において、例えば第5図(a)の全加算器FAは第
6図のようにAND/NORゲートで構成される。ここ
で、キャリCはインバータ1で反転された後に、AND
/NORゲート2から次の全加算器FAに与えられる。
FIG. 5(a) is a block diagram of a 4.times.4-bit parallel multiplication circuit using the carry-save method, and FIG. 5(b) shows a circuit in which partial products are determined using an inverter and a NOR gate. In the same figure (a), AND (not shown)
The results of addition of partial products by the gates are obtained by the full adder FA and the half adder HA, forming a critical path shown by the thick arrow in FIG. In such a parallel multiplication circuit, for example, the full adder FA shown in FIG. 5(a) is constituted by an AND/NOR gate as shown in FIG. 6. Here, carry C is inverted by inverter 1 and then AND
/NOR gate 2 to the next full adder FA.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来回路は以上のにように構成されているため、クリテ
ィカルパスにおける信号の伝搬は正論理のみによってな
されている。すなわち、全加算器には正論理のキャリが
入力され、かつ正論理のキャリが次の全加算器に伝搬さ
れている。このため、第6図に示すインバータ1の如き
ゲートがそれぞれについて必要になり、クリティカルパ
スにおけるキャリの通過ゲート数が多くなっていた。そ
して、通過ゲート数が多くなればそれだけ信号の伝搬時
間が長くなり、結果として論理演算処理を低速化させて
いた。
Since the conventional circuit is configured as described above, signal propagation in the critical path is performed only by positive logic. That is, a positive logic carry is input to the full adder, and the positive logic carry is propagated to the next full adder. For this reason, gates such as the inverter 1 shown in FIG. 6 are required for each, and the number of gates through which carries pass in the critical path increases. As the number of passing gates increases, the signal propagation time becomes longer, resulting in slower logical operation processing.

そこで本発明は、クリティカルパスにおけるキャリの伝
搬時間を短くすることにより、論理演算処理を高速化す
ることのできる並列乗算回路を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a parallel multiplication circuit that can speed up logical operation processing by shortening the carry propagation time in the critical path.

=  3 − 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係る並列乗算回路は、被乗数に乗数を並列に掛
けたものをシフトして加算し、最終段においてキャリを
下位ビットの加算器から上位ビットの加算器へと順次に
伝搬していくリップルキャリ形の並列乗算回路において
、少なくとも最終段が、負論理のキャリを出力する第1
の加算器を含み、この第1の加算器の上位ビット側に、
負論理のキャリを入力して正論理のキャリを出力する第
2の加算器が配設されていることを特徴とする。
= 3 - [Means for solving the problem] The parallel multiplication circuit according to the present invention shifts and adds the multiplicand multiplied by the multiplier in parallel, and in the final stage transfers the carry from the lower bit adder to the upper bit. In a ripple carry type parallel multiplication circuit in which bits are sequentially propagated to an adder, at least the final stage is a first stage that outputs a carry of negative logic.
, and on the upper bit side of this first adder,
It is characterized in that a second adder is provided which inputs a negative logic carry and outputs a positive logic carry.

〔作用〕[Effect]

本発明の構成によれば、最終段におけるキャリの伝搬は
正論理と負論理を反転することによりなされるので、ク
リティカルパスにおけるキャリの通過ゲート数を少なく
することができる。
According to the configuration of the present invention, carry propagation in the final stage is performed by inverting positive logic and negative logic, so the number of gates through which carry passes in the critical path can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、添付図面の第1図ないし第4図を参照して、本発
明の詳細な説明する。なお、図面の説明において同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4 of the accompanying drawings. In addition, in the description of the drawings, the same elements are given the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

第1図(a)は本発明の第1実施例に係るキャリセーブ
方式による4×4ビット並列乗算回路の構成図である。
FIG. 1(a) is a block diagram of a 4×4 bit parallel multiplication circuit using a carry-save method according to a first embodiment of the present invention.

そして、これが第5図(a)の従来例と異なる点は、図
中にて破線で囲んで示す如く、最終段における全加算器
FA (31,32)が、正論理のキャリを入力して負
論理のキャリを出力する第1のものと、負論理のキャリ
を入力して正論理のキャリを出力する第2のものに置き
換えられていることである。
The difference from the conventional example in FIG. 5(a) is that the full adder FA (31, 32) in the final stage inputs a positive logic carry, as shown by the broken line in the figure. The first one outputs a negative logic carry, and the second one inputs a negative logic carry and outputs a positive logic carry.

第2図はこのような全加算器FAの詳細な構成図である
。同図(a)は第1の型の全加算器であって、正論理の
キャリCを入力し、AND/NORゲート20から負論
理のキャリCを出力する。一方、同図(b)は第2の型
の全加算器であって、負論理のキャリでを入力し、AN
D/NORゲート21から正論理のキャリCを出力する
ものである。第2図から明かなように、クリティカルパ
ス(キャリの伝搬経路)にはインバータが存在せず、従
ってその分だけキャリの通過ゲート数が少なくなってい
る。なお、同図においてA。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of such a full adder FA. FIG. 2A shows a first type of full adder, which inputs a positive logic carry C and outputs a negative logic carry C from an AND/NOR gate 20. On the other hand, the figure (b) shows a second type of full adder, which inputs a negative logic carry and an AN
A positive logic carry C is output from the D/NOR gate 21. As is clear from FIG. 2, there is no inverter on the critical path (carry propagation path), and therefore the number of gates through which carries pass is reduced accordingly. In addition, A in the same figure.

Bは加算対象となるデータ(部分積)であり、Sはその
結果(和)である。
B is the data to be added (partial product), and S is the result (sum).

次に、第1図(a)に示す並列乗算回路の動作を説明す
る。
Next, the operation of the parallel multiplication circuit shown in FIG. 1(a) will be explained.

同図おいて、被乗数x  −x  と乗数y1〜y4部
分積は図示しないANDゲートにより求められ、加算す
べきデータA、Bとして第1段目の全加算器FAないし
半加算器HAに入力される。
In the figure, the partial products of the multiplicand x −x and the multipliers y1 to y4 are obtained by an AND gate (not shown), and are input to the first stage full adder FA or half adder HA as data A and B to be added. Ru.

そして、その結果(和)は次段の全加算器FAないし半
加算器HAに加算すべきデータとして与えられると共に
、桁上りすると“1”のキャリCが出力される。
Then, the result (sum) is given as data to be added to the next-stage full adder FA or half adder HA, and when there is a carry, a carry C of "1" is output.

ここで、最終段の全加算器FA (31)は正論理のキ
ャリを入力して負論理のキャリを出力し、その次の全加
算器FA (32)は負論理のキャリを入力して正論理
のキャリを出力する。従って、全加算器FA(31)で
桁上りがあるときは“0”のキャリが出力され、桁上り
がないときは“1”のキャリが出力される。最終段の全
加算器FA(32)は、全加算器FA(31)からの負
論理のキャリと、前段からの加算結果と、図示しないA
NDゲート等による部分積x4y4とにもとづいて加算
を実行し、出力P  、Pgを外部に供給する。
Here, the final stage full adder FA (31) inputs a positive logic carry and outputs a negative logic carry, and the next full adder FA (32) inputs a negative logic carry and outputs a negative logic carry. Outputs a logical carry. Therefore, when there is a carry in the full adder FA (31), a carry of "0" is output, and when there is no carry, a carry of "1" is output. The final stage full adder FA (32) receives the negative logic carry from the full adder FA (31), the addition result from the previous stage, and A (not shown).
Addition is performed based on partial products x4y4 by ND gates, etc., and outputs P and Pg are supplied to the outside.

このように第1図(a)の回路では、全加算器FA(3
1)において、正論理のキャリを入力して負論理のキャ
リを出力することでゲートを1個減らし、全加算器のF
A (32)において、負論理のキャリを入力して正論
理のキャリを出力することでゲートを1個減らしている
ので、キャリの伝搬経路において合計で2個のゲート(
インバータ)が減ることになる。従って、ゲート2個を
信号が通過するのに要する時間分だけの高速化が可能に
なる。
In this way, in the circuit of FIG. 1(a), the full adder FA (3
In 1), by inputting a positive logic carry and outputting a negative logic carry, the number of gates is reduced by one, and the F of the full adder is
A In (32), the number of gates is reduced by one by inputting a negative logic carry and outputting a positive logic carry, so a total of two gates (
(inverter) will be reduced. Therefore, the speed can be increased by the time required for a signal to pass through two gates.

なお、第1図(b)の回路ではインバータとNORゲー
トで部分積を求めているが、最終段におけるキャリの伝
搬方式(正、負の論理を繰り返す方式)については同図
(a)のものと同様である。従って、同図(a)と同様
の効果を奏することができる。
Note that the circuit in Figure 1(b) uses an inverter and a NOR gate to obtain partial products, but the carry propagation method in the final stage (repeating positive and negative logic) is the same as that in Figure 1(a). It is similar to Therefore, the same effect as that shown in FIG. 3(a) can be achieved.

次に、第3図を参照して本発明の第2実施例を説明する
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第3図はその全体構成図である。そして、これが前述の
第1実施例と異なる点は、最終段の第1番目が“0“の
キャリを入力して正論理のキャリを出力する全加算器F
Aで構成されていることである。このようにすれば並列
乗算回路の全てを全加算器で構成できるので、例えば半
導体基板上に回路パターンを設計するのが容易になる。
FIG. 3 is a diagram showing its overall configuration. The difference from the first embodiment described above is that the first full adder F in the final stage inputs a carry of "0" and outputs a carry of positive logic.
It is composed of A. In this way, all of the parallel multiplier circuits can be constructed from full adders, making it easier to design a circuit pattern on a semiconductor substrate, for example.

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.

例えば、最終段の加算器を負論理のキャリを出力するタ
イプのもので置換してもよい。具体的には、第1図(a
)、(b)の半加算器HAは、第4図(a)のようにク
リティカルバスにインバータ1を有して構成されている
が、これを第4図(b)のような負論理のキャリを出力
する半加算器HAで置換する。なお、この場合には、2
番目の全加算器FAは第2図(b)のように、負論理の
キャリを入力して正論理のキャリを出力するものとする
必要がある。また、第3図(a)、(b)のものについ
ても、第1番目の全加算器FAを、第2図(a)の如く
負論理のキャリを出力するものとしてもよい。
For example, the final stage adder may be replaced with a type that outputs a negative logic carry. Specifically, Figure 1 (a
The half adder HA shown in ) and (b) is configured with an inverter 1 on the critical bus as shown in FIG. Replace with a half adder HA that outputs a carry. In this case, 2
The th full adder FA must input a negative logic carry and output a positive logic carry, as shown in FIG. 2(b). Furthermore, in the case of FIGS. 3(a) and 3(b), the first full adder FA may be configured to output a negative logic carry as shown in FIG. 2(a).

さらに、正負の論理を変えてキャリを入力する加算器は
、最終段のみならず途中に設けてもよい。
Furthermore, an adder that inputs a carry by changing the positive/negative logic may be provided not only in the final stage but also in the middle.

但し、最終段におけるクリティカルパスでの信号伝搬時
間が演算速度に最も影響を与えるので、実施例のように
することが最も効果的であることには変りがない。また
、全加算器FAおよび半加算器HAの具体的構成は第2
図、第4図および第6図の如きAND/NORゲートに
限られず、半加算器についても加算すべきデータA、B
をNANDゲートを介することにより反転キャリとして
出力させたりするなど、種々の構成が可能である。
However, since the signal propagation time on the critical path in the final stage has the greatest effect on the calculation speed, it is still the most effective to do as in the embodiment. Further, the specific configurations of the full adder FA and half adder HA are as follows.
Data A and B to be added are not limited to AND/NOR gates as shown in FIGS. 4 and 6, but also for half adders.
Various configurations are possible, such as outputting it as an inverted carry through a NAND gate.

さらに、最後の全加算器から負論理のキャリが出力され
るときには、ここにインバータを設ければよい。
Furthermore, when a negative logic carry is output from the last full adder, an inverter may be provided here.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、詳細に説明した通り本発明によれば、最終段にお
けるキャリの伝搬は正論理と負論理を反転することによ
りなされるので、クリティカルバスにおけるキャリの通
過ゲート数を少なくすることができ、従ってクリティカ
ルパスにおけるキャリの伝搬時間を短くすることにより
、論理演算処理を高速化することのできる効果がある。
As explained above in detail, according to the present invention, carry propagation in the final stage is performed by inverting positive logic and negative logic, so the number of carry pass gates on the critical bus can be reduced. By shortening the carry propagation time in the critical path, there is an effect of speeding up logical operation processing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例に係る並列乗算回路の構成
図、第2図は第1図に示す全加算器の詳細な構成図、第
3図は本発明の第2実施例に係る並列乗車回路の構成図
、第4図は半加算器の詳細な構成図、第5図は従来の並
列乗算回路の構成図、第6図は第5図に示す全加算器の
詳細な構成図である。 FA・・・全加算器、HA・・・半加算器。 特許出願人  住友電気工業株式会社 代理人弁理士   比容用  芳  樹く  の 1u 奪区 噛マ 構 具味 升 の
FIG. 1 is a block diagram of a parallel multiplier circuit according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed block diagram of a full adder shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of a parallel multiplier circuit according to a second embodiment of the present invention. 4 is a detailed configuration diagram of a half adder, FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional parallel multiplier circuit, and FIG. 6 is a detailed configuration diagram of a full adder shown in FIG. 5. It is a diagram. FA...Full adder, HA...Half adder. Patent applicant Sumitomo Electric Industries Co., Ltd. Representative patent attorney

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、被乗数に乗数を並列に掛けたものをシフトして加算
し、最終段においてキャリを下位ビットの加算器から上
位ビットの加算器へと順次に伝搬していくリップルキャ
リ形の並列乗算回路において、 少なくとも前記最終段が、負論理のキャリを出力する第
1の加算器を含み、この第1の加算器の上位ビット側に
、負論理のキャリを入力して正論理のキャリを出力する
第2の加算器が配設されていることを特徴とする並列乗
算回路。 2、前記第1および第2加算器がAND/ NORゲートにより構成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の並列乗算回路。
[Claims] 1. A ripple carry in which a multiplicand multiplied by a multiplier in parallel is shifted and added, and in the final stage, the carry is sequentially propagated from an adder for lower bits to an adder for upper bits. In a parallel multiplication circuit of the form, at least the final stage includes a first adder that outputs a negative logic carry, and a negative logic carry is input to the upper bit side of the first adder to output a positive logic carry. A parallel multiplication circuit characterized in that a second adder outputting a carry is provided. 2. The parallel multiplier circuit according to claim 1, wherein the first and second adders are constituted by AND/NOR gates.
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