JPH0282352A - 演算装置 - Google Patents

演算装置

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JPH0282352A
JPH0282352A JP23466388A JP23466388A JPH0282352A JP H0282352 A JPH0282352 A JP H0282352A JP 23466388 A JP23466388 A JP 23466388A JP 23466388 A JP23466388 A JP 23466388A JP H0282352 A JPH0282352 A JP H0282352A
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JP
Japan
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adder
integrator
subtractor
shifter
bits
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JP23466388A
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English (en)
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Shigeki Morinaga
茂樹 森永
Takeshi Asai
剛 浅井
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は演算装置に係り、特に、被乗数と乗数との乗算
およびベクトルの内積演算をおこなうに好適な演算装置
に関する。
〔従来の技術〕
従来、演算装置によって複数ビット同士の乗算やベクト
ルの内積演算をおこなう装置は、積算と加算の組合わせ
によって各種の演算をおこなうように構成されていた。
すなわち1行ベクトルと列ベクトルの内積演算をおこな
う場合、行ベクトルの第1要素と列ベクトルの第1要素
との積算値を加算器に転送し、前記積算値を加算器に一
旦保持し、行ベクトルの第2要素と列ベクトルの第2要
素との積算をおこない、この積算値を加算器に転送して
第1要素同士の積算値に加算する演算を繰り返すように
構成されていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術においては、複数ビット同士の乗算及びベ
クトルの内積演算をおこなう場合、積算と加算の演算サ
イクルを複数回繰り返さなければならず、演算時間が長
くなるという不具合があった。
本発明の目的は、積算と加算の組合わせによる演算サイ
クルを少なくすることができる演算装置を提供すること
にある。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するために、本発明は、ベクトルの内積
演算をおこなう装置として、行ベグI・ルの第1要素と
列ベクトルの第1要素とを積算する第1積算器と、行ベ
クトルの第2要素と列ベクトルの第2要素とを積算する
第2積算器と、行ベクトルの第3要素と列ベクトルの第
3要素とを積算する第3積算器と、行ベク1〜ルの第4
要素と列バク1−ルの第4要素とを積算する第4積算器
と、第1積算器と第2積算器の各積算値をそれぞれ加減
算する第1加減算器と、第3積算器と第4積算器の各積
算値をそれぞれ加減算する第2加減算器と、第1加減算
器と第2加減算器の各演算値をそれぞれ加減算する第3
加減算器とを有するものを構成したものである。
また、複数ビットの被乗数と複数ピッ1〜の乗数との乗
算をおこなう装置として、被乗数の下位ビットと乗数の
下位ビットとを積算する第1積算器と、被乗数の上位ビ
ットと乗数の下位ビットとを積算する第2積算器と、被
乗数の下位ビットと乗数の上位ビットとを積算する第3
積算器と、被乗数の上位ビットと乗数の上位ビットとを
積算する第4積算器と、第2積算器の積算値をシフl−
L、てその最下位ビットの桁を第1積算器出力の上位ビ
ットのうち最下位ピッ!・の桁に合わせる第1シフト器
と、第1シフト器の出力値と第1積算器の出力値とを加
減算する第1加減算器と、第4積算器の積算値をシフト
してその最下位ビットの桁を第3積算器出力の上位ビッ
トのうち最下位ビットの桁に合わせる第2シン1〜器と
、第2シフト器の出力値と第3積算器の出力値とを加減
算する第2加減算器と、第2加減算器の加減算値をシフ
トしてその最下位ビットの桁を被乗数の上位ビットのう
ち最下位ビットの桁に合わせる第3シフ1〜器と、第3
シフト器の出力値と第1加減算器の出力値とを加減算す
る第3加減算器とを有するものを構成したものである。
〔作用〕
ベクトルの内積演算をおこなう場合、行ベクトルの各要
素と列ベクトルの各要素との積算は各積算器によってお
こなわれ、各積算値がそれぞれ加減算器によって加減算
される。すなわち、積算と加算の組合わせによる演算サ
イクルを1サイクル実行するだけでベクトルの内積演算
が可能となる。
また複数ビット同士の乗算をおこなう場合には、被乗数
および乗数の上位ビットおよび下位ビットがそれぞれ積
算され、各積算値がそれぞれ加減算されるとともに特定
の積算値の桁が合わせされた状態で加減算される。この
ため、積算と加算を含む演算サイクルを1サイクル実行
するだけで複数ビット同士の乗算が可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
複数ピッ1−同士の乗算およびベクトルの内積演算をお
こなう演算装置は、第1図に示されるように、第1積算
器100、第2積算器101、第3積算器102、第4
積算器103、第1データ拡張ユニツ1〜104、第1
シフト器105、第2データ拡張ユニツト106、第2
シフト器107、第1加減算器108、第2加減算器1
09、第3データ拡張ユニツト110、第3シフト器1
11、第3加減算器112、転送信号発生回路113か
ら構成されており、第1積算器100〜第4積算器10
3の各データ入力端子にはマイクロプログラムからの指
令による4×4ビツトのデータが入力され、転送信号発
生回路113には内積演算または乗算を選択するための
選択信号VECC/MULCとクロック信号CLKがマ
イクロプログラムからの指令に従って入力され、第3加
減算器112の出力が出力データとしてレジスタへ転送
されるように構成されている。
第1積算器100〜第4積算器103がそれぞれ4×4
ビツトのデータを積算し、積算したデータをそれぞれ第
1データ拡張ユニッl−104、第1−シフト器105
、第2データ拡張ユニツ1〜1゜6、第2シフト器10
7へ転送するよう構成されている。第1データ拡張ユニ
ツト104と第2データ拡張ユニツI−106は、第2
図に示されるように、トランスファMOSトランジスタ
200.201.202.203.204.205.2
06.207.208,209.210.211から構
成されており、8ビツトの入力データを12ビツトの出
力データに変換するように構成されている。すなわち、
ベクトルの内積演算をおこなうために、転送信号発生回
路113からゲートCOにハイレベルの信号が入力され
ると、1〜ランジスタ208.209.210.211
が接地され、出力データE。8〜EoBがそれぞれtL
 Q Itのデータとして出力され、さらに入力データ
D、、、−Do7がそのまま出力データE。o−Eo7
として出力されるようになっている。
第1シフ1〜器105、第2シフト器107は第3図に
示されるように、データ転送用トランスファMO8+−
ランジスタ300−311とデータシフ1〜用トランス
フアMOSトランジスタ312〜323から構成されて
おり、8ビツトの入力デー夕を12ビツトの出力データ
に変換するように構成されている。すなわち、ベクトル
の内積演算をおこなうために、ゲートC10がハイレベ
ルになルト、トランジスタ308.309,310.3
11が接地され、出力データE111−E1BがIt 
OItとなり、入力データD1.−D□7がそのまま出
力データE0゜〜E1□として出力されるようになって
いる。さらに複数ビット同士の乗算をおこなうためにゲ
ートC11がハイレベルになると、1−ランジスタ31
2.313.314.315が接地され、出力データE
工。〜E13が0″′となる。入力データD1..”D
l、は出力データE14〜E113として出力される。
すなわち入力データのビットが4ピッ1〜桁上げされた
状態で出力される。
第1加減算器108、第2加減算器109はそれぞれ第
1データ拡張ユニツト104、第1シフト器105、第
2データ拡張ユニツト106、第2シフト器107から
のデータを入力し、入力したデータの加減算をおこなっ
て加減算値をそれぞれ第3データ拡張ユニツト110、
第3シフト器111へ転送するように構成されている。
第3データ拡張ユニツト110は、第4図に示されるよ
うに、トランスファMOSトランジスタ400〜410
から構成されており、ベクトルの内積演算をおこなうた
めに、ゲートC2のレベルがハイレベルになるとトラン
ジスタ412〜415が接地され、出力データEBC”
EBFを“0”のデータとして出力し、入力データD2
゜〜D2Bをそのまま出力データE、、o−E2Bとし
て出力するようになっている。すなわち、12ビツトの
入力データを16ビツトの出力データに変換するように
なっている。
第3シフト器111は、第5図に示されるように、デー
タ転送用トランスファMOSトランジスタ500〜51
5とデータシフト用トランスファMOSトランジスタ5
16〜531から構成されており、ベクトルの内積演算
をおこなうために、ゲートC30がハイレベルになると
トランジスタ512−515が接地され、出力データE
、c=E3Fを“0”として出力し、入力データD3o
−D3Bをそのまま出力データE3(、E3Bとして出
力するようになっている。すなわち12ビツトの入力デ
ータを16ビツトの出力データに変換するようになって
いる。またさらに、複数ビット同士の乗算をおこなうた
めにゲー1−C31がハイレベルになるとトランジスタ
216〜219が接地され、出力データE 30 ” 
E 33が0′″として出力され、入力データD 3a
 ” D 3 Bが出力データE34〜E3Fとして出
力されるようになっている。すなわち、12ビツトの入
力データが4ビット桁上げされて出力されるようになっ
ている。
転送信号発生回路113はインバータ113A、ORゲ
ート113B、113C,NANDゲート113D、N
ORゲート113E、113Fから構成されており、ベ
クトルの内積演算をおこなうために、VECC/MAL
Cが1111+ (7)信号トシて入力されたとき、ク
ロック信号CLKに同期して、クロック信号のレベルが
11011レベルにあるときゲートCO,C2、CIO
,C30へII I IIの信号を出力し、また乗算を
おこなうために選択信号のレベルがLL OIIになっ
たときには、クロック信号CLKに同期して、クロック
信号のレベルがII OIIにあるときに、ゲーI〜C
1l、C31、へII I IIの信号を出力するよう
になっている。すなわち、転送信号発生回路113から
は次の第1表に示されるような信号がゲートco、C1
0、C2、C30、C31へ出力されるようになってい
る。
以上の構成において、複数ビット同士の乗算をおこなう
場合には、被乗数Aを1/2に分割し、被乗数Aのビッ
トを上位ビットA oと下位ビットALに分割する。さ
らに乗数Bの172に分割し、乗数Bのビットを上位ビ
ットBH1下位ビットB+、へ分割する。そして被乗数
Aと乗数Bとの乗算を以下に示す式に従っておこなう。
=11 そして、AXBの乗算をおこなうに際しては、第1積算
器100の入力データへ下位ビットAL、BLを割り当
て、第2積算器101の入力データに上位ビットAH1
下位ビットBしを割り当て、第3積算器102の入力デ
ータに下位ビットAL、上位ビットBHを割り当て、さ
らに第4積算器の入力データに上位ビットAH1上位ビ
ットBHを割り当てる。そして第1積算器100により
A 1. XBL:CLLレベルの積算値が得られ、第
2積算器101によりAHXBL=CHLの積算値が得
られ、第3積算器102によりALXBH:CLHの積
算値が得られ、第4積算器103によりAHXBHCH
llの積算値が得られる。そして各積算値は第1データ
拡張ユニッI−104、第1シフト器]、 05、第2
データ拡張ユニツト106、第2シフト器107を介し
て第1加減算器108.第2加減算器109へ転送され
る。そして各加減算器108.109により積算値CL
LとCHLとの加減算がおこなわれるとともに積算値C
LHと積算値CI+Hとの加減算がおこなわれる。この
場合、第2積算器101の積算値は第1シフト器105
によってシフトされ、最下位ビットの桁が第1積算器1
00の出入の上位ビットのうち最下位ビットの桁に合わ
せられる。さらにこのとき第1シフト器100の下位4
ビツトは0”のデータとして第1加減算器108へ入力
される。
また、同様にして、第4積算器103の積算値は第2シ
フト器107によってシフトされ、最下位ビットの桁が
第3積算器102出力の上位ピッI・のうち最下位ビッ
トの桁に合わせられる。尚第1シフト器107の出力デ
ータのうち下位4ビツトがrr Onのデータとして第
2加減算器109へ入力される。
第1加減算器108の加減算値が第3データ拡張ユニツ
ト110を介して第3加減算器1]2へ転送され、第2
加減算器109の加減算値は第3シフト器111を介し
て第3加減算器]12へ転送される。この際、第2加減
算器109の演算値が第3シフト器111によってシフ
トされた状態で転送される。すなわち、第2加減算器1
09の演算値の最下位ビットの桁が上位ピッhAoのう
ち最下位ビットの桁に合わせられる。尚、第3シフト器
111の出力データのうち下位4ビツトはLL OTl
のデータとして出力される。そして第3データ拡張ユニ
ツト110と第3シフト器111からの出力データが第
3加減算器112によって加減算され、被乗数Aと乗数
Bとの乗算がおこなわれ、乗算値りが得られる。
このように、被乗数Aと乗数Bとの乗算をおこなう場合
でも、積算と加算の組合わせによる演算サイクルを1サ
イクル実行するだけで乗算値りを得ることができ、演算
速度の高速化に寄与することができる。
次に、ベクI・ルの内積演算をおこなう場合、次式に従
った演算を実行する。
上記式に従った内積演算をおこなう場合には次式に従っ
た積算が第1積算器103によっておこなわれる。
a1×b□+a2×b2+a3×b3+a4×b4二〇
すなわち第1積算器100により行ベクトルの第1要素
a1と列ベクトルの第1要素すよとの積算がおこなわれ
、第2積算器101により行ベク1−ルの第2要素a2
と列ベクトルの第2要素b2との積算がおこなわれ、第
3積算器102により行ベクトルの第3要素a3と列ベ
クトルの第3要素b3との積算がおこなわれる。さらに
第4積算器103により行ベクトルの第4要素a4と列
ベクトルの第4要素b4との積算がおこなわれる。そし
て各積算値は第1データ拡張ユニツト104、第1シフ
ト器105、第2データ拡張器106、第2シフト器1
07を介して第1加減算器108と第2加減算器109
へ転送される。尚このときゲートC11、C31がハイ
レベルになるため、第1シフト器105、第2シフト器
107の下位4ビツトがそれぞれ′0″となって第1加
減算器108、第2加減算器109へ出力される。第1
加減算器108、第2加減算器109による演算値はそ
れぞれ第3データ拡張ユニツl−110、第3シフト器
111を介して第3加減算器112へ転送される。この
とき第3シフト器111の下位4ビツトは○″′のデー
タとなる。そして第3加減算器112からはベクトルの
内積演算値Cとして16ビツトのデータが出力される。
ベクトルの内積演算をおこなう場合でも積算と加算の組
合わせによる演算サイクルを1サイクル実行するだけで
内積演算値を得ることができ、演算速度の高速化に寄与
することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、積算と加算の組
合わせによる演算サイクルを少なくして複数ピッ1〜同
士の乗算およびベクトルの内積演算をおこなうようにし
たため、演算速度の高速化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は第1
、第2データ拡張ユニツトの構成図、第3図は第1、第
2シフト器の構成図、第4図は第3データ拡張ユニツト
の構成図、第5図は第3シフト器の構成図である。 100・・・第1積算器、101・・・第2積算器、1
02・・・第3積算器、]C03・・第4積算器、10
4・・・第1データ拡張ユニツト、105・・・第1シ
フト器、 106・・・第2データ拡張ユニツト、107・・第2
シフト器、 108・・第1加減算器、 109・・第2加減算器、 110・・第3データ拡張ユニツト、 111・・第3シフト器、 112・・・第3加減算器、 113・・・転送信号発生回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、行ベクトルの第1要素と列ベクトルの第1要素とを
    積算する第1積算器と、行ベクトルの第2要素と列ベク
    トルの第2要素とを積算する第2積算器と、行ベクトル
    の第3要素と列ベクトルの第3要素とを積算する第3積
    算器と、行ベクトルの第4要素と列ベクトルの第4要素
    とを積算する第4積算器と、第1積算器と第2積算器の
    各積算値をそれぞれ加減算する第1加減算器と、第3積
    算器と第4積算器の各積算値をそれぞれ加減算する第2
    加減算器と、第1加減算器と第2加減算器の各演算値を
    それぞれ加減算する第3加減算器とを有する演算装置。 2、被乗数の下位ビットと乗数の下位ビットとを積算す
    る第1積算器と、被乗数の上位ビットと乗数の下位ビッ
    トとを積算する第2積算器と、被乗数の下位ビットと乗
    数の上位ビットとを積算する第3積算器と、被乗数の上
    位ビットと乗数の上位ビットとを積算する第4積算器と
    、第2積算器の積算値をシフトしてその最下位ビットの
    桁を第1積算器出力の上位ビットのうち最下位ビットの
    桁に合わせる第1シフト器と、第1シフト器の出力値と
    第1積算器の出力値とを加減算する第1加減算器と、第
    4積算器の積算値をシフトしてその最下位ビットの桁を
    第3積算器出力の上位ビットのうち最下位ビットの桁に
    合わせる第2シフト器と、第2シフト器の出力値と第3
    積算器の出力値とを加減算する第2加減算器と、第2加
    減算器の加減算値をシフトしてその最下位ビットの桁を
    被乗数の上位ビットのうち最下位ビットの桁に合わせる
    第3シフト器と、第3シフト器の出力値と第1加減算器
    の出力値とを加減算する第3加減算器とを有する演算装
    置。
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