JPH0367327A - Addition circuit - Google Patents

Addition circuit

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JPH0367327A
JPH0367327A JP20279889A JP20279889A JPH0367327A JP H0367327 A JPH0367327 A JP H0367327A JP 20279889 A JP20279889 A JP 20279889A JP 20279889 A JP20279889 A JP 20279889A JP H0367327 A JPH0367327 A JP H0367327A
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JP
Japan
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carry
input
pair
output
bits
Prior art date
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Pending
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JP20279889A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Yamagami
裕 山上
Tsuneo Toba
鳥羽 恒雄
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NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To shorten the carry transmitting time by producing the control signals corresponding to the bits of an input pair and controlling the transmission of the carry to a rank higher by two bit via a single gate circuit. CONSTITUTION:The lower rank bits A1 and B1 and the higher rank bits A2 and B2 of the 2-bit input pairs 101 and 102 are inputted to a logic circuit 107. Thus a carry transmission control signal 108 is produced together with a carry generation control signal 109. Both signals 108 and 109 are inputted to a logic circuit 110 as the control signals. Then a carry input Cin is outputted to the output 105 as long as the logical value of the signal 108 is equal to 1. Meanwhile the logical value is outputted to the output 105 when the logical value of the signal 109 is equal to 1. Otherwise the logical value 0 is outputted to the output 105. An arithmetic part 106 adds the binary numbers of 2 bits given to the pairs 101 and 102 to the input Cin and outputs the sums S1 and S2 to an output pair 104. Thus the carry can be transmitted to a rank higher by two bits under the control of a single gate circuit. Then the carry transmitting time is shortened.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明はディジタル加算回路に関し、特にCPA(Ca
rry Propagate Adder :桁上げを
伝搬する加算器)に使用される加算回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a digital adder circuit, and particularly to a CPA (Ca
rry Propagate Adder: relates to an adder circuit used in an adder that propagates a carry.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ディジタル加算回路は、表1に示す論理を実現し得る3
入力2出力のフルアダー(全加算器)と呼ばれる論理回
路によって構成される。
The digital adder circuit can realize the logic shown in Table 13.
It is composed of a logic circuit called a full adder with two inputs and two outputs.

表1 フルアダーの演算論理上、その3つの入力のうち特定の
入力が他と区別される理由はない。しかしフルアダーを
CPAに使用する場合、3入力のうち1つをキャリー専
用の入力として他と区別し、キャリー入力からキャリー
出力までの信号伝搬経路となる回路を最小とすることに
よって、キャリー伝搬時間を短縮するような改良がなさ
れている。しかしキャリー伝搬経路には、各ビットの加
算回路ごとに少なくとも1個のゲート回路が必要であっ
た。第5図は従来のスタティック方式の加算回路による
CPAの一例を示す図、第6図は従来のダイナミック方
式の加算回路によるCPAの一例を示す図である。
Table 1 In the arithmetic logic of the full adder, there is no reason to distinguish any particular input from the others among its three inputs. However, when using a full adder in a CPA, one of the three inputs is designated as a carry-only input to distinguish it from the others, and the carry propagation time is minimized by minimizing the circuit that serves as the signal propagation path from the carry input to the carry output. Improvements have been made to shorten the time. However, the carry propagation path requires at least one gate circuit for each bit adder circuit. FIG. 5 is a diagram showing an example of CPA using a conventional static type adder circuit, and FIG. 6 is a diagram showing an example of CPA using a conventional dynamic type adder circuit.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来の加算回路は、各フルアダーのキャリー伝
搬経路に少なくとも1個のゲート回路が必要であるため
、ビット長の長い数値を取り扱う加算器においては、キ
ャリー伝搬時間が長くなり、その結果演算速度が遅くな
る欠点があった。
The conventional adder circuit described above requires at least one gate circuit in the carry propagation path of each full adder, so in adders that handle numbers with long bit lengths, the carry propagation time becomes long, resulting in a slow calculation speed. The disadvantage was that it was slow.

この対策としてCLA (11:arry Look 
Ahead :桁上げの先取り)があるが、CLA回路
自体にも信号の遅延があるため、特に長いビット長の演
算を行なう場合には、GLAを使用しても要求される演
算速度を満足することが困難な場合が多い。このため各
フルアダーのキャリー伝搬時間をさらに短縮することが
要求されている。
As a countermeasure for this, CLA (11: early Look
Ahead: carry ahead), but since the CLA circuit itself has signal delays, it is difficult to satisfy the required calculation speed even when using GLA, especially when performing calculations with a long bit length. is often difficult. Therefore, it is required to further shorten the carry propagation time of each full adder.

本発明の目的は、キャリー伝搬時間が従来よりも短縮さ
れた加算回路を提供することである。
An object of the present invention is to provide an adder circuit in which the carry propagation time is shorter than in the past.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の加算回路は、 2ビットを1対とする第1の入力対と、2ビットを1対
とする第2の入力対と、キャリーを入力する第3の入力
と、 2ビットを1対とする第1の出力対と、キャリーを出力
する第2の出力と、 第1の入力対と第2の入力対と第3の入力に与えられる
2進数値を加算し、その和を第1の出力対に出力する演
算部と、 第1の入力対の下位ビットと第2の入力対の下位ビット
の論理値が互いに等しくなく、かつ第1の入力対の上位
ビットと第2の入力対の上位ビットの論理値が互いに等
しくないことを検出し、その情報を出力する機能と、第
1の入力対の下位ビットと第2の入力対の下位ビットの
論理値が両方とも1であり、かつ第1の入力対の上位ビ
ットと第2の入力対の上位ビットのうち、少なくとも一
方の論理値が1であるか、または下位ビットの状態にか
かわらず、第1の入力対の上位ビットと第2の入力対の
上位ビットの論理値が両方とも1であることを検出し、
その情報を出力する機能とを有する第1の論理回路と、 第1の論理回路の出力によって、論理値1を第2の出力
に出力するか、論理値Oを第2の出力に出力するか、第
3の入力の論理値を第2の出力に伝搬するかを制御する
機能を有する第2の論理回路とを有している。
The adder circuit of the present invention has a first input pair of 2 bits, a second input pair of 2 bits, a third input input of a carry, and a 2 bit pair. The first pair of outputs that output carry, the second output that outputs the carry, the first pair of inputs, the second pair of inputs, and the binary values given to the third input are added, and the sum is added to the first pair of outputs. an arithmetic unit that outputs an output pair to an output pair; and a logical value of the lower bit of the first input pair and the lower bit of the second input pair are not equal to each other, and the upper bit of the first input pair and the second input pair are a function of detecting that the logical values of the upper bits of are not equal to each other and outputting that information, and that the logical values of the lower bits of the first input pair and the lower bits of the second input pair are both 1; and the logic value of at least one of the upper bits of the first input pair and the upper bits of the second input pair is 1, or regardless of the state of the lower bits, the upper bits of the first input pair detecting that the logical values of the upper bits of the second input pair are both 1;
a first logic circuit having a function of outputting the information; and a first logic circuit that outputs a logic value 1 to the second output or outputs a logic value O to the second output depending on the output of the first logic circuit. , and a second logic circuit having a function of controlling whether or not the logic value of the third input is propagated to the second output.

〔作用〕[Effect]

2ビット上位へのキャリーの伝搬を1個のゲート回路で
制御するのでキャリー伝搬時間が短縮される。
Since the carry propagation to the upper 2 bits is controlled by one gate circuit, the carry propagation time is shortened.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例の加算回路のブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram of an adder circuit according to an embodiment of the present invention.

2ビットの入力対101の下位ビットA1と上位ビット
A2、および2ビットの入力対102の下位ビットB1
と上位ビットB2は、第1の論理回路107に入力され
、ここでキャリー伝搬制御信号108およびキャリー発
生制御信号109を発生する。キャリー伝搬制御信号1
08は、 (AIΦB、)   (A2■n2) によって得られ、また、キャリー発生制御信号109は
、 A、・B1・(A2+82) + (A2・B2)によ
って得られる。ここで、記号■は排他的論理和、・は論
理積、+は論理和の演算を意味する。
Lower bit A1 and upper bit A2 of 2-bit input pair 101 and lower bit B1 of 2-bit input pair 102
and upper bit B2 are input to a first logic circuit 107, which generates a carry propagation control signal 108 and a carry generation control signal 109. Carry propagation control signal 1
08 is obtained by (AIΦB,) (A2■n2), and the carry generation control signal 109 is obtained by A,.B1.(A2+82) + (A2.B2). Here, the symbol ■ means exclusive OR, . means logical AND, and + means logical OR operation.

第2の論理回路110は前記信号10Bおよび109を
制御信号として入力し、信号tOaの論理値が1の場合
には、入力103から入力されるキャリー入力C1nを
出力105にキャリー出力Cou tとして出力する。
The second logic circuit 110 inputs the signals 10B and 109 as control signals, and when the logic value of the signal tOa is 1, it outputs the carry input C1n input from the input 103 to the output 105 as a carry output Cout. do.

また、信号109の論理値が1の場合には、入力103
の状態にかかわらず出力105に論理値1を出力する。
Further, when the logical value of the signal 109 is 1, the input 103
A logic value of 1 is output to output 105 regardless of the state of .

その他の場合には、出力105に論理値Oが出力される
。演算部1θ6は、入力対101に与えられた2ビット
の2進数と、入力対102に与えられた2ビットの2進
数と、入力103に与えられたキャリー入力との加算を
行ない、和SlおよびB2を出力対104に出力する。
Otherwise, a logic value O is output at output 105. The arithmetic unit 1θ6 adds the 2-bit binary number given to the input pair 101, the 2-bit binary number given to the input pair 102, and the carry input given to the input 103, and obtains the sum Sl and B2 is output to output pair 104.

なお、ここで述べたすべての信号は、その論理が正論理
であるか、あるいは負論理であるかについて何も制限さ
れない。
Note that there is no restriction as to whether the logic of all the signals described here is positive logic or negative logic.

第2図は本発明をスタティック方式の加算回路に応用し
た一実施例の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a static type adder circuit.

201、202は、いずれも本発明の加算回路である。Both 201 and 202 are adder circuits of the present invention.

加算回路201は、入力203およびキャリー入力20
4に与えられた数値A、、 B、、 A2. B2. 
Ginの加算を行ない、その和S、、 S、を出力20
5に出力する加算回路である。207はキャリー伝搬制
御信号、208はキャリー発生制御信号であり、206
に負論理のキャリー出力を発生する。加算回路202は
、入力A3. B3. A4. B4とキャリー入力2
06の加算を行なう回路で、キャリー伝搬制御信号20
9、キャリー発生制御信号210、およびキャリー伝搬
経路の論理が逆であることを除けば加算回路201と同
等である。
Adder circuit 201 has input 203 and carry input 20
4 given numbers A,, B,, A2. B2.
Add Gin and output the sum S,, S,20
This is an adder circuit that outputs to 5. 207 is a carry propagation control signal, 208 is a carry generation control signal, and 206
Generates a negative logic carry output. Addition circuit 202 receives input A3. B3. A4. B4 and carry input 2
This is a circuit that performs the addition of 06, and the carry propagation control signal 20
9, it is the same as the adder circuit 201 except that the logic of the carry generation control signal 210 and the carry propagation path is reversed.

第3図は本発明をダイナミック方式の加算回路に応用し
た一実施例の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a dynamic adder circuit.

301、302は入力AI、 A2. Bl、 B2.
303は負論理キャリー入力Ginであり、加算結果S
t、 B2は出力304に出力される。306はキャリ
ー伝搬制御信号、307はキャリー発生制御信号であり
、305に負論理のキャリーCou tが出力される。
301 and 302 are input AI, A2. Bl, B2.
303 is a negative logic carry input Gin, and the addition result S
t, B2 is output to output 304. 306 is a carry propagation control signal, 307 is a carry generation control signal, and negative logic carry Cout is outputted to 305.

308にはダイナミック回路のプリチャージ制御信号C
LK2が入力され、309から入力されるクロック信号
CLKIによって演算が実行される。
308 is a dynamic circuit precharge control signal C.
LK2 is input, and an operation is executed by a clock signal CLKI input from 309.

この回路にCLAを併用する場合には、キャリー伝搬制
御信号306をGLA回路の入力とすることにより、素
子数を削減することができる。
When a CLA is used in conjunction with this circuit, the number of elements can be reduced by inputting the carry propagation control signal 306 to the GLA circuit.

なお、ここで説明した加算回路は、2ビット上位へのキ
ャリーの伝搬を1個のゲート回路で制御するものである
が、同様に3ビット、またはそれ以上の区間のキャリー
伝搬を1個のゲート回路で制御する方式に本発明を拡張
することは容易である。
Note that the adder circuit described here controls carry propagation to the upper 2 bits using one gate circuit, but similarly, carry propagation for 3 bits or more is controlled using one gate circuit. It is easy to extend the present invention to a system controlled by a circuit.

第4図は3ビット上位へのキャリー伝搬を1個のゲート
回路で制御する方式を用いた加算回路の一実施例のブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of an adder circuit using a method in which carry propagation to the upper 3 bits is controlled by one gate circuit.

この加算回路は3ビットの入力対401 (A+、 A
2゜A3)と402 (B+、 B2+ 83)とキャ
リー入力を演算部406で加算し、加算結果404 (
S+、 B2. B3)を出力するとともに、キャリー
制御信号発生部407で、キャリー伝搬制御信号408
とキャリー発生制御信号409をキャリー制御部410
に出力し、キャリー制御部4]0からキャリー出力40
5を出力するものである。キャリー伝搬制御信号408
は、(AIOB+)   (A2■[+2)   (A
3Φ83)によって得られ、キャリー発生制御信号40
9は、A1・B1・(A2 +82)   (A3+8
3) +A2・B2(A3+83) 十A3・B3 によって得られる。
This adder circuit has a 3-bit input pair 401 (A+, A
2°A3), 402 (B+, B2+ 83), and the carry input are added in the calculation unit 406, and the addition result 404 (
S+, B2. B3), and the carry control signal generator 407 outputs the carry propagation control signal 408.
and the carry generation control signal 409 to the carry control unit 410.
carry control unit 4]0 to carry output 40.
5 is output. Carry propagation control signal 408
is (AIOB+) (A2■[+2) (A
3Φ83), and the carry generation control signal 40
9 is A1・B1・(A2 +82) (A3+8
3) Obtained by +A2・B2 (A3+83) 10A3・B3.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、2ビット上位へのキャリ
ーの伝搬を1個のゲート回路で制御することにより、キ
ャリー伝搬時間を短縮できる効果がある。
As described above, the present invention has the effect of shortening the carry propagation time by controlling the carry propagation to the upper 2 bits with one gate circuit.

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

第1図は本発明の加算回路の一実施例のプロッり図・第
2図は本発明をスタティック方式の加算回路に応用した
一実施例の回路図、第3図は本発明をダイナミック方式
の加算回路に応用した一実施例の回路図、第4図は3ビ
ット上位へのキャリー伝搬を1個のゲート回路で制御す
る方式に拡張した加算回路の一実施例のブロック図、第
5図は従来のスタティック方式の加算回路の例の回路図
、′fJ6図は従来のダイナミック方式の加算回路の例
の回路図である。 101.102・・・2ビットの入力対103・・・・
・・・キャリー入力 104・・・・・・・2ビットの出力対105・・・・
・・・キャリー出力 106・・・・・・・演算部 +(17・・・・・・・キャリー制御信号を発生する第
1の論理回路 108・・・・・・・キャリー伝搬制御信号109・・
・・・・・キャリー発生制御信号110・・・・・・・
キャリーを制御する第2の論理回路201.202・・
・加算回路 203・・・・・・・入力 204・・・・・・・キャリー入力 205・・・・・・・出力 207.209・・・キャリー伝搬制御信号208.2
10・・・キャリー発生制御信号301.302,30
8,309・・・入力303・・・・・・・キャリー入
力 304.305・・・出力り1 306・・・・・・・キャリー伝搬制御信号307・・
・・・・・キャリー発生制御信号401.402・・・
入力 403・・・・・・・キャリー入力 404・・・・・・・加算出力 405・・・・・・・キャリー出力 406・・・・・・・演算部 407・・・・・・・キャリー制御信号発生部408・
・・・・・・キャリー伝搬制御信号409・・・・・・
・キャリー発生制御信号410・・・・・・・キャリー
制御部
Fig. 1 is a plot diagram of an embodiment of the adder circuit of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a static adder circuit, and Fig. 3 is a plot diagram of an embodiment of the adder circuit of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment of an adder circuit applied to an adder circuit. Figure 'fJ6 is a circuit diagram of an example of a conventional static type adder circuit. FIG. 101.102...2-bit input pair 103...
... Carry input 104 ... 2-bit output pair 105 ...
. . . Carry output 106 . . . Arithmetic unit + (17 . . . Carry propagation control signal 109・
...Carry generation control signal 110...
Second logic circuits 201, 202 for controlling carry...
-Addition circuit 203...Input 204...Carry input 205...Output 207.209...Carry propagation control signal 208.2
10...Carry generation control signal 301, 302, 30
8,309...Input 303...Carry input 304.305...Output 1 306...Carry propagation control signal 307...
...Carry generation control signal 401.402...
Input 403... Carry input 404... Addition output 405... Carry output 406... Arithmetic unit 407... Carry Control signal generation section 408・
...Carry propagation control signal 409...
・Carry generation control signal 410... Carry control section

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、2ビットを1対とする第1の入力対と、2ビットを
1対とする第2の入力対と、 キャリーを入力する第3の入力と、 2ビットを1対とする第1の出力対と、 キャリーを出力する第2の出力と、 第1の入力対と第2の入力対と第3の入力に与えられる
2進数値を加算し、その和を第1の出力対に出力する演
算部と、 第1の入力対の下位ビットと第2の入力対の下位ビット
の論理値が互いに等しくなく、かつ第1の入力対の上位
ビットと第2の入力対の上位ビットの論理値が互いに等
しくないことを検出し、その情報を出力する機能と、第
1の入力対の下位ビットと第2の入力対の下位ビットの
論理値が両方とも1であり、かつ第1の入力対の上位ビ
ットと第2の入力対の上位ビットのうち、少なくとも一
方の論理値が1であるか、または下位ビットの状態にか
かわらず、第1の入力対の上位ビットと第2の入力対の
上位ビットの論理値が両方とも1であることを検出し、
その情報を出力する機能とを有する第1の論理回路と、 第1の論理回路の出力によって、論理値1を第2の出力
に出力するか、論理値0を第2の出力に出力するか、第
3の入力の論理値を第2の出力に伝搬するかを制御する
機能を有する第2の論理回路とを有する加算回路。
[Claims] A first input pair of 1 and 2 bits, a second input pair of 2 bits, a third input input of carry, and 2 bits of 1. The first pair of outputs, the second output that outputs carry, the first pair of inputs, the second pair of inputs, and the binary values given to the third input are added, and the sum is added to the second output pair that outputs the carry. an arithmetic unit that outputs to one output pair; and a logical value of the lower bits of the first input pair and the lower bits of the second input pair are not equal to each other, and the upper bits of the first input pair and the second input pair are unequal to each other; A function that detects that the logical values of the upper bits of the pair are not equal to each other and outputs that information, and that the logical value of the lower bit of the first input pair and the lower bit of the second input pair are both 1. , and the logical value of at least one of the upper bits of the first input pair and the upper bits of the second input pair is 1, or the upper bits of the first input pair regardless of the state of the lower bits. detecting that the logic values of the upper bits of the second input pair and the second input pair are both 1;
a first logic circuit having a function of outputting the information; and a first logic circuit that outputs a logic value of 1 to the second output or a logic value of 0 to the second output depending on the output of the first logic circuit. , a second logic circuit having a function of controlling whether a logic value of a third input is propagated to a second output.
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