JPH03196256A - 行列演算回路 - Google Patents

行列演算回路

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JPH03196256A
JPH03196256A JP33534589A JP33534589A JPH03196256A JP H03196256 A JPH03196256 A JP H03196256A JP 33534589 A JP33534589 A JP 33534589A JP 33534589 A JP33534589 A JP 33534589A JP H03196256 A JPH03196256 A JP H03196256A
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JP33534589A
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Hiroaki Miyamoto
宮本 博明
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu 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】 〔概 要〕 2つのn行、n列の行列(以下nXnの行列と称す)の
積を、1つのn行、n列の行列(以下nの行列と称す)
に変換する演算を行う行列演算回路に関し、 nXnの行列演算の最初の値を入力してから、nの行列
の最初の値を出力する迄のサイクルがnにより変化せず
、又積和回数の異なる行列の演算を連続して行っても正
常な出力が空きまなく出力することが出来る行列演算回
路の提供を目的とし、2つの入力信号の値の積を求め求
めた値を累算出来る、N個の積和演算器と、 該N個の積和演算器夫々の出力及び、1つ下位の選択器
付きレジスタの出力を入力し、何れかの出力を選択しレ
ジスタに保持して出力する、N個の選択器付きレジスタ
と、 該N個の積和演算器に共通に、乗算した値をその侭出力
させるか累算を行うかを制御する制御信号を入力する制
御信号入力線とを設け、 又該N個の選択器付きレジスタ夫々には、入力する積和
演算器の出力か、1つ下位の選択器付きレジスタの出力
かを選択する選択信号を入力する選択信号線を設け、 又該N個の積和演算器夫々への2つの入力信号の内一方
は、共通入力端子より、該N個の積和演算器に共通に入
力するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、2つのnXnの行列の積を、1つのnの行列
に変換する演算を行う行列演算回路の改良に関する。
代表例として、2×2の行列を2の行列に、4×4の行
列を4の行列に変換した行列を示すと、第7図に示す如
くで、(A)に示す2×2の行列は(B)に示す2の行
列となり、(C)に示す4×4の行列は(D)に示す4
の行列となる。
この場合(B)CD)に示す如く、各列では、bムjの
値は同じであるので、行列演算回路の各積和演算器に入
力する場合共通入力端子Bより入力する。
尚、例えば、上記の2の行列又は4の行列を、N (N
>4)の行列を求める行列演算回路で求める場合、最初
に演算する値、例えばall+1)IIを入力してから
、最初の値の第1行第1列の値、例えば2の行列のΣa
li b A1が出てくる迄のサイクルが、2とか4と
かの行列の数字に関わらず一定で、且つ2つの行列の演
算を連続して行っても、正常な値が空きまなく出力され
ることが望ましい。
〔従来の技術〕
第8図は従来例の行列演算回路のブロック図、第9図は
1例の積和演算器のブロック図、第1O図は1例の選択
器付きレジスタのブロック図、第11図は第8図にて2
×2の行列演算の場合のタイムチャート、第12図は第
8図にて4×4の行列演算の場合のタイムチャート、第
13図は第8図にて2×2の行列演算の次に4×4の行
列演算を連続して行った場合のタイムチャート、第14
図は第8図にて4×4の行列演算の次に2×2の行列演
算を連続して行った場合のタイムチャートである。
第8図は8×8の行列迄の演算を行う8段の行列演算回
路の例であり、8個の積和演算器1〜8゜8個の選択器
付きレジスタ1−1〜8−1よりなり、積和演算器1〜
8には夫々2つの入力端子A。
Bがあるが、A側への入力信号は夫々異なる端子AA−
AHより入力し、B側への入力信号は共通入力端子Bよ
り入力し、又積和演算器1〜8の制御信号は、共通の制
御信号入力端子XIより入力する。
選択器付きレジスタ2−1〜8−1には、夫々積和演算
器2〜8の出力及び1段下位の選択器付きレジスタ1−
1〜7−1の出力が入力し、又選択器付きレジスタ1−
1には積和演算器1の出力が入力し、又選択器付きレジ
スタ1−1〜8−1の選択信号は共通の選択信号入力端
子XLORDより入力する。
ここで、積和演算器につき第9図を用いて説明する。
2つの入力端子A、Bより夫々AとBを入力すると、乗
算器20にて乗算され、AXBの値がフリップフロップ
(以下FFと称す)21に入力し、FF21の出力が全
加算器22の一方の入力端子に入力する。
この時FF23の出力がDだとすると、制御信号端子X
Iより入力する制御信号が1であれば、アンド回路24
を介して全加算器22の他方の入力端子に入力し加算さ
れ、FF23にはD+AXBが書き込まれる。
以上の動作はD+AXB−+D・・・ (1)で表され
る。
一方制御信号がOなら累算されずFF23にはAXBが
書き込まれる。
以上の動作はAXB−+D・・・ (2)で表される。
(1)の動作を(n−1)回行い、(2)の動作を1回
行うことによりΣAXB−nDの演算を行うことが出来
る。
次に、選択器付きレジスタにつき第10図を用いて説明
する。
選択器付きレジスタのセレクタ25には、積和演算器の
出力がU端子に、下位の選択器付きレジスタの出力がL
端子に入力し、共通の制御信号入力端子XIより入力す
る選択信号を0にすると、U端子側が選択されてFF2
6に書き込まれ、選択信号を1にすると、L端子側が選
択されてFF26に書き込まれる。
次に、2×2の行列演算を第8図の行列演算回路にて行
う場合につき第11図を用いて説明する。
この場合第7図(B)に示す1行目の演算は、積和演算
器8にて行い、2行目の演算は、積和演算器7にて行う
この為、積和演算器(以下XAと称す)8の入力端子A
H,XA7の入力端子AG、共通入力端子Bには夫々、
第11図の(AH)(AC)(B)に示す如く■サイク
ルより演算する順序に値を入力する。
すると、XA8のFF21の出力は第11図の(FF2
1)に示す如くなる。
■のサイクルで第11図の(XI)に示す如く制御信号
を1とし累算させる。
すると、FF23の出力は■サイクルで、2の行列の値
のallbll十al!b!lが得られる。
同様にして、■サイクルでは、XA7のFF23の出力
はaz+b+ l +attbt、が得られる。
■サイクルで選択信号端子XLORDよりの選択信号を
、第11図(XLORD)に示す如くOとすると、■サ
イクルで、選択器付きレジスタ(以下SRと称す)8−
1,5R7−1には、第11図(8−1)  (7−1
)に示す如く、上記出力した値が書き込まれる。
ここで、選択信号を第11図(XLORD)に示す如く
■サイクルで1とすると、5R7−1に書き込まれた値
がシフトされて、次の■サイクルにて5R8−1から出
力される。
このようにして行列演算を行う。
この場合■サイクルで演算する値を入力してから2の行
列の最初の値を出力するのは4サイクル後となる。
4×4の行列の演算を行うのは、第7図(D)に示す、
1行目の演算は、XA8にて行い、2行目の演算は、X
A7にて行い、3行目の演算は、XA6にて行い、4行
目の演算は、XA5にて行この為、XA8の入力端子A
H,XA7の入力端子AG、XA6の入力端子AF、X
A5の入力端子AE、共通入力端子Bには、夫々第12
図の(AH)、(AG)(AF)(AE)CB)に示す
如く■サイクルより演算する順序に値を入力する。
4×4の行列演算の場合は、積和の回数が4回となるの
で、2×2の行列の場合より2サイクル多い■サイクル
で第12図(SR8−1)(SR7−1)(SR6−1
)(SR5−1)に示す如!、、5R5−1の出力に苓
a41 b ifが得られる。
その後■〜■サイクルで、XLORD端子よりの選択信
号を、第12図(XLORD)に示す如く1とすると、
5R7−1,5R6−1,5R5−1の値が順次シフト
され、第12図(SR8−1)に示す如<5R8−1よ
りは苓ali b il、)i:azi b it、苓
fit b il 、1ea4i b ifが出力され
る。
この場合は、■サイクルで演算する値を入力してから4
の行列の最初の値を出力するのは6サイクル後となる。
即ち、nXnの演算の場合は、演算する値を最初に入力
してからnの行列の最初の値を出力するのは(n+2)
サイクル後となりnの値により異なる。
次に、2×2の行列演算の後4×4の行列演算を続けて
行う場合を第13図を用いて説明する。
第13図では■■サイクルで2×2の行列演算の最後の
データを入力し、■〜■サイクルで4×4の行列演算の
最初のデータを入力すると、5R8−1より、第13図
(8−1)に示す如く、■■サイクルで2×2の最後の
演算結果が出力される。
ところが、■サイクルでは、4×4の演算は2回の積和
演算しか行っていないので、SRにロードせず、SRに
ロードされるのは4回の積和演算が終わった■サイクル
となり、5R8−1より4の行列の最初の値が出力され
るのは■サイクルとなり、2サイクル空きが生ずる。
即ち、2×2から4×4の演算の如く、積和回数の少な
いものから多いものに切り替える時は、積和回数の差に
より出力に空きが生ずる。
次に、4×4の行列演算の後2×2の行列演算を続けて
行う場合を第14図を用いて説明する。
第14図では、■〜■サイクルで4×4の行列最後の演
算データを入力し、■■サイクルで2×2の行列演算の
最初のデータを入力すると、■サイクルで4×4の最後
の演算結果が得られ■サイクルで、選択信号端子XLO
RDよりの選択信号を、第14図(XLORD)に示す
如くOとすると■サイクルで、(8−1)  (7−1
)  (6−1)(5−1)に示す如く、5R8−1,
5R7−1,5R6−1,5R5−1に演算結果がロー
ドされる。
この時、選択信号端子XLORDよりの選択信号を、第
14図(XLORD)に示す如く1としてシフトさせる
ところが(FF23)に示す如く、■サイクルで2×2
の演算結果が得られるので、選択信号端子XLORDよ
りの選択信号を、第14図(XLORD)に示す如くO
とし、(8−1)(7−1)に示す如く、5R8−1,
SR?−1にロードして出力させるまうにする。
Tると、4X4のmXm朱の+34 b ia s 1
aa4、b盈、が消えてしまう。
即ち、4×4から2×2の演算の如く、積和回数の多い
ものから少ないものに切り替える時は、積和回数の多い
方が消えてしまう。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の行列演算回路では、上記説明の如く、nxnの行
列演算の場合は、演算の最初の値を入力してから、nの
行列の最初の値を出力するのは(n’+2)後となりn
の値により変化する問題点がある。
又積和回数の異なる行列の演算を連続して行うと、出力
に空きが生じたり、出力が消えてしまう問題点がある。
本発明は、nxnの行列演算の最初の値を入力してから
、nの行列の最初の値を出力する迄のサイクルがnによ
り変化せず、又積和回数の異なる行列の演算を連続して
行っても正常な出力が空きまなく出力することが出来る
行列演算回路の提供を目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理ブロック図である。
第1図に示す如く、2つの入力信号の値の積を求め求め
た値を累算出来る、N個のXAI、2゜・・ (N−1
)、Nと、 該N個のIAI、 2.  ・・(N−1)、N夫々の
出力及び、1つ下位のSRの出力を入力し、何れかの出
力を選択しレジスタに保持して出力する、N個の5RI
−1,2−1,・・・ (N−1> −1、N−1と、 該N個のIAI、2.= ・ (N−1)、Nに共通に
、乗算した値をその休出力させるか累算を行うかを制御
する制御信号を入力する制御信号入力線XIとを設け、 又該N個の5RI−1,2−1,・・・(N−1)−1
,N−1夫々には、入力するXAの出力か、1つ下位の
SRの出力かを選択する選択信号を入力する選択信号線
XLORD1.  ・・・XLORDNを設け、 又該N個のXAI、2.  ・・ (N−1)、N夫々
への2つの入力信号の内一方は、共通入力端子Bより、
該N個のXAI、2.  ・・ (N−1)、Nに共通
に入力するようにする。
〔作 用] nXnの行列演算の最初の値を入力してからn行列の最
初の値を出力する迄のサイクルがnの値により異なる点
及び、積和回数の異なる行列の演算を連続して行う時、
出力に空きが出来たり、出力が消えてしまうのは、nの
値によりXAにての積和回数が異なることから生じてい
る。
この為積和回数の少ないものは、出力する迄のSRをシ
フトする段数を、少ない分だけ増加すれば、防げること
になる。
そこで、本発明の場合は、SRへの選択信号の入力を全
SRに同時に行うのでなく、各SR毎に入力出来るよう
にし、XAは下位の方から使用するようにし、N段の行
列演算回路で、mXm (但し2≦m≦N)の行列演算
を行う場合、SRを(N−m)段余分に通すようにする
と、mの値に関わらず演算の最初の値を入力してからm
の行列の最初の値を出力するまでのサイクルは等しくな
る。
又mXmの行列演算の演算結果をSRにロードする時に
、演算を行ったm個のXAからだけSRにロードし、他
のSRは、下位のSRの出力側を選択してシフトするよ
うにすれば、積和回数の少ないものは、出力する迄のS
Rをシフトする段数が少ない分多くなり、積和回数の異
なる行列の演算を連続して行っても出力に空きが出来た
り出力が消えてしまうことはなくなる。
〔実施例〕
第2図は本発明の実施例の行列演算回路のブロック図、
第3図は第2図にて2×2の行列演算の場合のタイムチ
ャート、第4図は第2図にて4×4の行列演算の場合の
タイムチャート、第5図は第2図にて2×2の行列演算
の次に4×4の行列演算を連続して行った場合のタイム
チャート、第6図は第2図にて4×4の行列演算の次に
2×2の行列演算を連続して行った場合のタイムチャー
トであり、第3図〜第6図の(AB)(AD)(B)は
入力端子AB、AD、Bよりの入力を示し、(FF21
)(FF23)はXAのFF21、FF23(7)出力
を示し、(XI)は制御信号を示し、(8−1)〜(1
−1)は5R8−1〜5R1−1の出力を示し、(XL
ORD32)(XLORDI、0)(XLORD3〜O
)は夫々選択信号端子XLORD3,2、XLORDl
、0、XLORD3〜0の選択信号を示す。
第2図にて第8図の従来例と異なる点は、XAは下位の
方より使用し、5RI−1〜5R8−1への選択信号を
夫々独立に入力出来るようにして、演算を行ったXAか
らだけSRにロードし、他のXAは下位のSRの出力側
を選択してシフトするようにした点であるので、以下は
この異なる点を中心に説明する。
第3図は2×2の行列演算の場合であり、XAは下位の
方から使用するので、入力信号はXA2゜1に入力する
が、第3図ではXA2に入力するAB端子より入力する
場合を(AB)に示している〔第11図(AH)に対応
する〕。
この場合は■サイクルで、2の行列の値が得られるので
、演算を行ったXA2,1の出力を、5R2−1,5R
I−1にロードするように、(XLORDI、O)に示
す如く、選択信号端子XLORDI、Oの選択信号を0
とする。
すると、この値は、第3図(2−1)(1−1)に示す
如く、5R2−1,5RI−1にロードされ、次の選択
信号は1とするので、この値は第3図に示す如く、5R
3−1,5R2−1にシフトする。
次のサイクルでは、次の2の行列の値が得られるので、
演算を行ったXA2.XAIの出力を5R2−1,5R
I−1にロードする為に、(XLORDI、0)に示す
如く、選択信号端子XLORDI、Oの選択信号をOと
する。
すると、XAI側の演算結果を含み、この値は第3図(
2−1)(1−1)に示す如(SR2−1.5RI−1
にロードされるが、選択信号端子XLORDI、0以外
の選択信号はlであるので、先にロードされていた値は
第3図に示す如くシフトし衝突することはない。
以下は選択信号端子XLORDI、0の選択信号もlと
するので、第3図に示す如くシフトし、■サイクル目で
2の行列の最初の値を出力することになる。
4×4の行列演算の場合を、第4図に示しており、この
場合も、2X2の行列演算の場合と同様に動作し、4の
行列の最初の値を出力するのは、第3図の場合と同じく
■サイクル目となる。
即ち、nxnの行列演算を行う際に、nXnの行列演算
の最初の値を入力してから、nの行列の最初の積和演算
の結果がSRにロードされるのが、(n+1)サイクル
後で、其の後SRを(9n)段違るので、演算サイクル
は(n+1)+(9−n)=10サイクルとなり、nの
値に関わらず演算サイクルは一定となる。
2×2の行列演算の次に4×4の行列演算を連続して行
った場合のタイムチャートは第5図に示す如くで、(A
B)(B)に示す如く、■■■サイクル2×2の行列演
算の最後のデータを入力し、■〜■サイクルで、4×4
の行列演算の最初のデータを入力する。
この場合の2×2の行列演算の結果は、(FF23)に
示す如く■サイクルで得られるので、(XLORDI、
0)に示す如く、選択信号端子1.0の選択信号をOと
し、5R2−1,5R1−1へのロードは、(2−1)
(1−1)に示す如く、■サイクルで行われる 又4×4の行列演算の結果は、(FF23)に示す如く
、■サイクルで得られる。
この次の■サイクル目ではシフトすることによりSRl
−1−3R4−1は空きとなるので、選択信号端子XL
ORD3〜0の選択信号を第5図(XLORD3,2)
(XLORDI、O)に示す如く0とし、5RI−1〜
5R4−1へのロードは■サイクルで行なわせる。
するとシフトされた後の5R8−1よりの出力は第5図
に示す如く、演算サイクルが一定になることにより空き
がないものとなる。
4×4の行列演算の次に2X2の行列演算を連続して行
った場合のタイムチャートは第6図に示す如くで、(A
B)(B)に示す如く、■〜■のサイクルで4×4の行
列演算の最後のデータが入力し、■・■サイクルで2×
2の行列演算の最初のデータが入力する。
この場合4×4の演算の結果は(FF23)に示す如く
、■サイクルで得られるので、5R4−1−SRI−1
へのロードは(4−1)(3−1)(2−1)(1−1
)に示す如く、■サイクルで行われ、又2×2の演算の
結果は(F F 23)に、示す如く、■サイクルで得
られる。
この次の■サイクル目では5R2−1〜5R1−1は空
きとなるので、選択信号端子XLORDI、Oの選択信
号を第6図(XLORDI。
O)に示す如く0とし、5R2−1〜5RI−1へのロ
ードは(2−1)(1−1)に示す如く、■サイクルで
行なわせる。
するとシフトされた後の5R8−1よりの出力は第6図
に示す如く、演算サイクルが一定になることにより消さ
れることはなくなる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明せる如く本発明によれば、nXnの行列
演算の最初の値を入力してから、nの行列の最初の値を
出力する迄のサイクルがnにより変化せず、又積和回数
の異なる行列の演算を連続して行っても正常な出力が空
きまなく出力することが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明の実施例の行列演算回路のブロック図、 第3図は第2図にて2×2の行列演算の場合のタイムチ
ャート、 第4図は第2図にて4×4の行列演算の場合のタイムチ
ャート、 第5図は第2図にて2×2の行列演算の次に4×4の行
列演算を連続して行った場合のタイムチャート、 第6図は第2図にて4×4の行列演算の次に2×2の行
列演算を連続して行った場合のタイムチャート、 第7図は2×2の行列及び4×4の行列を2の行列及び
4の行列に変換した場合の行列を示す図、第8図は従来
例の行列演算回路のブロック図、第9図は1例の積和演
算器のブロック図、第10図は1例の選択器付きレジス
タのブロック図、 第11図は第8図にて2×2の行列演算の場合のタイム
チャート、 第12図は第8図にて4×4の行列演算の場合のタイム
チャート、 第13図は第8図にて2×2の行列演算の次に4×4の
行列演算を連続して行った場合のタイムチャート、 第14図は第8図にて4×4の行列演算の次に2×2の
行列演算を連続して行った場合のタイムチャートである
。 図において、 1〜8.N−1,Nは積和演算器、 1−1〜8−1.(N−1)−1,N−1は選択器付き
レジスタ、 20は乗算器、 21.23.26はフリップフロップ、22は全加算器
、 24はアンド回路、 25はセレクタ、 XIは制御信号入力線、 XLORD 1.  ・・・XLORDNは選択信号線
、1伊1のai和演X器のブロック図 第9図 本発明のに1ヱブロック図 第1 日 Lk 1例の1状易付レジスタのブロック図 第10図 Jコ  −0 1+I    セ +−r4    eQ    ; も  (((

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 2つの入力信号の値の積を求め求めた値を累算出来る、
    N個の積和演算器〔1,2,・・(N−1),N〕と、 該N個の積和演算器〔1,2,・・(N−1),N〕夫
    々の出力及び、1つ下位の選択器付きレジスタの出力を
    入力し、何れかの出力を選択しレジスタに保持して出力
    する、N個の選択器付きレジスタ〔1−1,2−1,・
    ・・(N−1)−1,N−1〕と、 該N個の積和演算器〔1,2,・・(N−1),N〕に
    共通に、乗算した値をその侭出力させるか累算を行うか
    を制御する制御信号を入力する制御信号入力線(XI)
    とを設け、又該N個の選択器付きレジスタ〔1−1,2
    −1,・・・(N−1)−1,N−1〕夫々には、入力
    する積和演算器の出力か、1つ下位の選択器付きレジス
    タの出力かを選択する選択信号を入力する選択信号線(
    XLORD1,・・・XLORDN)を設け、 又該N個の積和演算器〔1,2,・・(N−1),N〕
    夫々への2つの入力信号の内一方は、共通入力端子(B
    )より、該N個の積和演算器〔1,2,・・(N−1)
    ,N〕に共通に入力するようにしたことを特徴とする行
    列演算回路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015056124A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 株式会社東芝 行列演算装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015056124A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 株式会社東芝 行列演算装置

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