JPH05243913A - Arithmetic and logical operating element - Google Patents

Arithmetic and logical operating element

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JPH05243913A
JPH05243913A JP4039219A JP3921992A JPH05243913A JP H05243913 A JPH05243913 A JP H05243913A JP 4039219 A JP4039219 A JP 4039219A JP 3921992 A JP3921992 A JP 3921992A JP H05243913 A JPH05243913 A JP H05243913A
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JP
Japan
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arithmetic
output
circuit
absolute value
arithmetic circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP4039219A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Akoshima
力 阿子島
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an arithmetic and logical operating element capable of reducing the number of machine cycles. CONSTITUTION:The absolute value of the result of prescribed arithmetic operation is obtained through one machine cycle by constituting an arithmetic and logical operating element ALU 2 by including an arithmetic circuit 12 for executing the arithmetic processing of input data and an absolute value arithmetic circuit 13 for obtaining the absolute value of the output of the arithmetic circuit 12, and dispensing with processing about the arithmetic operation of the absolute value by the arithmetic circuit 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、命令をデコードして得
られる情報に基づいて制御される算術論理演算器、さら
には半導体集積回路化された算術論理演算器に関し、例
えばISDN(Integrated Service
s Digital Network)用のエコーキャ
ンセルLSIに適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arithmetic logic operation unit controlled based on information obtained by decoding an instruction, and further to an arithmetic logic operation unit integrated into a semiconductor integrated circuit, for example, ISDN (Integrated Service).
The present invention relates to a technique effectively applied to an echo cancellation LSI for s Digital Network).

【0002】[0002]

【従来の技術】トランスバーサルフィルタのような適応
フィルタは、入力信号の経時的な変化に対してその特性
を適応的に変化させることができるフィルタである。す
なわち、入力信号をタップ係数に乗じ、その値を複数タ
ップ単位で加算してフィルタ出力を得るための出力演算
と、そのフィルタ出力を応答させるべき対象系からの信
号と上記フィルタ出力との差分などとして得られる誤差
信号に基づいて上記タップ係数を更新する積和演算のよ
うな更新演算とを行い、その更新演算によってタップ係
数を時間的に書き換えることによりその特性をリアルタ
イムで変化させようとする。このような適応フィルタを
ディジタル・シグナル・プロセッサ(以下単にDSPと
も記す)によって構成するとき、タップ係数の更新は、
メモリから読出したタップ係数に更新量を加算し、これ
を該メモリの同一アドレスに書き込むという積分的な処
理によって実現することができる。
2. Description of the Related Art An adaptive filter such as a transversal filter is a filter capable of adaptively changing its characteristics with respect to a change with time of an input signal. That is, the output signal for multiplying the tap coefficient by the input signal and adding the values in units of multiple taps to obtain the filter output, and the difference between the filter output and the signal from the target system to which the filter output should respond And an update operation such as a product-sum operation for updating the tap coefficient based on the error signal obtained as described above, and the characteristic is changed in real time by temporally rewriting the tap coefficient by the update operation. When such an adaptive filter is configured by a digital signal processor (hereinafter also simply referred to as DSP), the update of the tap coefficient is
This can be realized by an integral process of adding the update amount to the tap coefficient read from the memory and writing this at the same address in the memory.

【0003】上記DSPは、算術論理演算器と共にハー
ドウェアとして乗算器を持ち、積和演算の効率化によっ
てリアルタイムなディジタル信号処理能力を向上させて
おり、このようなものとしては、例えば日経BP社発行
のデータプロ・マイクロプロセッサ(MC4−303−
811乃至818、1988年12月)に記載のDSP
「TMS320C25」がある。
The above-mentioned DSP has a multiplier as hardware together with an arithmetic and logic unit, and improves real-time digital signal processing capability by improving the efficiency of product-sum calculation. As such a unit, for example, Nikkei BP Issued Data Pro Microprocessor (MC4-303-
811 to 818, December 1988)
There is "TMS320C25".

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記算術論理演算器の
機能の一つとして、絶対値演算機能がある。この絶対値
演算は、絶対値演算のための命令に従って実行される
が、単にそのような演算を実行するのに1マシンサイク
ルを必要としていた。すなわち、AとBとを入力データ
とするとき、A+Bの絶対値を求めるのに、最初の1マ
シンサイクルでA+Bの演算が行われ、次の1マシンサ
イクルでその演算結果の絶対値が求められ、結局、A+
Bの絶対値を求めるのに2マシンサイクル必要とされ
る。このことは、マイクロコンピュータなどに含まれる
算術論理演算器においても同様とされる。
An absolute value operation function is one of the functions of the arithmetic logic operation unit. This absolute value operation is performed according to the instructions for the absolute value operation, but simply took one machine cycle to perform such an operation. That is, when A and B are used as input data, in order to obtain the absolute value of A + B, the operation of A + B is performed in the first one machine cycle, and the absolute value of the operation result is obtained in the next one machine cycle. , After all, A +
Two machine cycles are required to determine the absolute value of B. The same applies to the arithmetic and logic unit included in a microcomputer or the like.

【0005】本発明者は適応フィルタを実現するLSI
の一つとしてISDN用のLSIの低消費電化について
検討し、その過程において、絶対値演算のような処理に
2マシンサイクルかかっていたのでは低消費電力化の妨
げになることを見い出した。すなわち、加入者側端末を
交換局からの通信回線に接続するようなISDN用のL
SIは交換局から給電されるため特に低消費電力化の要
請が高く、クロック周波数を下げてLSIの低消費電力
化を図り、このときの動作速度低下によって単位時間あ
たりの処理能力が低下しないように、一連の処理のマシ
ンサイクル数を少なくして対処しようとしても、絶対値
演算に2マシンサイクルかかっていたのでは、それが困
難になる。バランシングネットワーク回路を通して送信
側から受信側に回り込んでくるエコー成分をキャンセル
するためのエコーキャンセラは、任意に接続される通信
回線との間でのインピーダンス・ミスマッチングという
不確定な要素に対処しなければならないため、特に単位
時間あたりの高い処理能力が要求されると共に、これに
応じて電力消費も多くなる。したがって、単位時間当た
りの処理能力を保証して低消費電力化を図ることは特に
エコーキャンセラにおいて急務であるのが本発明者によ
って見いだされた。
The inventor of the present invention has developed an LSI that realizes an adaptive filter.
As one of the methods, we examined low power consumption of ISDN LSI, and found that, in the process, it took 2 machine cycles for processing such as absolute value calculation to hinder low power consumption. That is, the ISDN L for connecting the subscriber side terminal to the communication line from the exchange.
Since SI is fed from an exchange, there is a strong demand for low power consumption, and the clock frequency is lowered to reduce the power consumption of the LSI, so that the processing speed per unit time does not decrease due to the decrease in operating speed. Even if an attempt is made to reduce the number of machine cycles in a series of processes, it will be difficult if the absolute value calculation takes two machine cycles. The echo canceller, which cancels the echo component that wraps around from the transmitting side to the receiving side through the balancing network circuit, must deal with the uncertain factor of impedance mismatch with the communication line that is arbitrarily connected. Therefore, high processing capacity per unit time is required, and power consumption increases accordingly. Therefore, it has been found by the inventor of the present invention that there is an urgent need to guarantee the processing capacity per unit time and reduce the power consumption, especially in the echo canceller.

【0006】本発明の目的は、マシンサイクル数の減少
を可能とする算術論理演算器を提供することにある。
又、本発明の別の目的は、単位時間当たりの処理能力を
保証して低消費電力化を図ることができる算術論理演算
器を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an arithmetic logic operation unit which can reduce the number of machine cycles.
Another object of the present invention is to provide an arithmetic and logic operation unit capable of ensuring processing power per unit time and achieving low power consumption.

【0007】本発明の上記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The outline of a typical one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0009】すなわち、入力データの論理演算を行うた
めの演算回路と、この演算回路の後段に配置され、当該
演算回路の出力の絶対値を求める絶対値演算回路とを含
んで算術論理演算器を構成するものである。このとき、
上記絶対値演算回路は、上記演算回路の出力に含まれる
符号ビットに応じて当該演算回路の出力の論理状態を反
転するための反転手段と、この反転手段の出力を2の補
数に変換するための変換手段とを含んで構成することが
できる。
That is, an arithmetic logic operation unit including an arithmetic circuit for performing a logical operation of input data and an absolute value arithmetic circuit arranged at a subsequent stage of the arithmetic circuit to obtain an absolute value of the output of the arithmetic circuit is provided. It is what constitutes. At this time,
The absolute value arithmetic circuit is for inverting means for inverting the logical state of the output of the arithmetic circuit according to the sign bit included in the output of the arithmetic circuit, and for converting the output of the inverting means into a two's complement. And a conversion means of

【0010】[0010]

【作用】上記した手段によれば、上記演算回路の後段に
配置された絶対値演算回路によって上記演算回路の出力
の絶対値を算出することは、上記演算回路での絶対値演
算についての処理を不要とし、このことが、所定演算結
果の絶対値を1マシンサイクルで得るように作用し、さ
らに単位時間当たりの処理能力を保証して低消費電力化
を達成する。
According to the above-mentioned means, the absolute value of the output of the arithmetic circuit is calculated by the absolute value arithmetic circuit arranged in the subsequent stage of the arithmetic circuit. This is unnecessary, and this acts so as to obtain the absolute value of the predetermined calculation result in one machine cycle, and further guarantees the processing capacity per unit time and achieves low power consumption.

【0011】[0011]

【実施例】図3には適応フィルタによって対象系の出力
を推定する応用モデルの一例が示される。適応フィルタ
1は、対象系2の出力Dと適応フィルタ出力Yとの差を
誤差信号ERとして受け、誤差信号ERを最小とするよ
うに、すなわち、対象系2と同等の応答をするように機
能する。このモデルにおいて対象系2の出力が入力信号
のエコーであるとき、その適応フィルタ1はエコーキャ
ンセラとして機能する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 3 shows an example of an applied model for estimating the output of a target system by an adaptive filter. The adaptive filter 1 receives the difference between the output D of the target system 2 and the adaptive filter output Y as an error signal ER, and functions to minimize the error signal ER, that is, to make a response equivalent to that of the target system 2. To do. When the output of the object system 2 is an echo of the input signal in this model, the adaptive filter 1 functions as an echo canceller.

【0012】図4には上記適応フィルタを構成するため
の演算部の一例が示される。同図においてDRMは所定
のタップ係数をアドレス対応で保持するためのデータメ
モリ、SRMは上記遅延要素として機能するシフトレジ
スタのようなシンボルメモリである。この演算部は適応
フィルタとして専用化されるものであり、フィルタの出
力演算処理系5と更新演算処理系6が夫々別々に設けら
れている。
FIG. 4 shows an example of an arithmetic unit for forming the adaptive filter. In the figure, DRM is a data memory for holding a predetermined tap coefficient corresponding to an address, and SRM is a symbol memory such as a shift register functioning as the delay element. This arithmetic unit is dedicated as an adaptive filter, and an output arithmetic processing system 5 and an update arithmetic processing system 6 of the filter are separately provided.

【0013】フィルタの出力演算処理系5は、入力レジ
スタRB,RS1、セレクタSEL、乗算器MULT
1、出力レジスタRG、算術論理演算器ALU1、アキ
ュムレータACCによって構成される。シンボルメモリ
SRMから読出された入力信号はレジスタRS0,RS
1を通してセレクタSELから乗算器MULT1に与え
られ、また、データメモリDRMから読出されたタップ
係数は入力レジスタRBから乗算器MULT1に与えら
れる。乗算器MULT1はそれら入力を乗算し、その乗
算結果を出力レジスタRGから算術論理演算器ALU1
に与える。算術論理演算器ALU1はアキュムレータA
CCが保持している加算値にレジスタRGの出力値を加
算してその結果を再びアキュムレータACCに戻してや
る。一つのサンプル信号に対する全タップの出力を加算
したときにアキュムレータACCに保持されている値が
フィルタ出力とされる。
The output calculation processing system 5 of the filter comprises an input register RB, RS1, a selector SEL, and a multiplier MULT.
1, an output register RG, an arithmetic logic unit ALU1, and an accumulator ACC. The input signals read from the symbol memory SRM are registered in the registers RS0 and RS.
The selector SEL gives the multiplier MULT1 through 1 and the tap coefficient read from the data memory DRM is given from the input register RB to the multiplier MULT1. The multiplier MULT1 multiplies those inputs and outputs the multiplication result from the output register RG to the arithmetic logic unit ALU1.
Give to. The arithmetic and logic unit ALU1 is an accumulator A.
The output value of the register RG is added to the added value held by the CC, and the result is returned to the accumulator ACC again. The value held in the accumulator ACC when the outputs of all the taps for one sample signal are added becomes the filter output.

【0014】更新演算処理系6は、レジスタESR、乗
算器MULT2、シフタSHIFT、レジスタRDL
T、算術論理演算器ALU2、及びデータメモリDRM
を含んで構成される。レジスタESRには誤差信号が保
持されていて、この誤差信号とレジスタRS0から供給
される入力信号とが乗算器MULT2で乗算され、乗算
結果はシフタSHIFTで所定ビットシフトされて、レ
ジスタRDLTに保持される。算術論理演算器ALU2
は、レジスタRDLTに保持されているタップ係数更新
量と、データメモリDRMから供給されるタップ係数を
加算する。更新されたタップ係数はデータメモリDRM
の同一アドレスに書き戻される。
The update operation processing system 6 includes a register ESR, a multiplier MULT2, a shifter SHIFT, and a register RDL.
T, arithmetic logic unit ALU2, and data memory DRM
It is configured to include. An error signal is held in the register ESR, the error signal and the input signal supplied from the register RS0 are multiplied by the multiplier MULT2, and the multiplication result is shifted by a predetermined bit by the shifter SHIFT and held in the register RDLT. It Arithmetic logic operation unit ALU2
Adds the tap coefficient update amount held in the register RDLT and the tap coefficient supplied from the data memory DRM. The updated tap coefficient is stored in the data memory DRM.
It is written back to the same address of.

【0015】上記算術論理演算器ALU2とデータメモ
リDRMは、データメモリDRMから読出したタップ係
数に更新量を加算した値を当該データメモリDRMの同
一アドレスに再び書き込んで順次保持していくから、こ
の機能より明らかなように積分回路を構成する。このと
き、データメモリDRMから読出されるタップ係数を算
術論理演算器ALU2に与えるためのデータ転送経路は
専用バス10によって構成されている。また、データメ
モリDRAMは、図4の演算部の動作を規定する1マシ
ンサイクルでリード及びライト動作される所謂リード・
モディファイ・ライト形式で動作される。専用バス10
は他の回路モジュールに共用されず局所的に配置され、
且つ、そのバス信号線の引き回し長さは最短とされるか
ら、不所望な負荷成分も極めて小さく、算術論理演算器
ALU2へのタップ係数の伝達を高速で行うことがで
き、タイミング上無理なくデータメモリDRMをリード
・モディファイ・ライトすることができる。
Since the arithmetic logic unit ALU2 and the data memory DRM rewrite the value obtained by adding the update amount to the tap coefficient read from the data memory DRM to the same address of the data memory DRM and sequentially hold it. The integrator circuit is constructed so that its function is clear. At this time, the data transfer path for giving the tap coefficient read from the data memory DRM to the arithmetic and logic unit ALU2 is constituted by the dedicated bus 10. Further, the data memory DRAM is a so-called read / write operation in which a read and write operation is performed in one machine cycle that defines the operation of the arithmetic unit of FIG.
It is operated in the modified write format. Private bus 10
Is not shared by other circuit modules and is locally located,
Moreover, since the length of the bus signal line is set to the shortest, the undesired load component is extremely small, the tap coefficient can be transmitted to the arithmetic logic unit ALU2 at high speed, and the data can be transmitted without difficulty in timing. The memory DRM can be read / modify / write.

【0016】上記データメモリDRMから読出されるタ
ップ係数はフィルタ出力演算のために共通内部バス11
を介してレジスタRBにも供給されるが、このとき、上
記専用バス10が共通内部バス11に直結されることに
よって専用バス10上でのタップ係数の伝達が遅延する
虞のある場合には、共通内部バス11と専用バス10と
の間にバッファとしても機能するようなバスドライバB
DRVを配置しておくとよい。
The tap coefficient read from the data memory DRM is used for the filter output operation in the common internal bus 11.
Although it is also supplied to the register RB via the above, if the dedicated bus 10 is directly connected to the common internal bus 11 at this time, the transmission of the tap coefficient on the dedicated bus 10 may be delayed, A bus driver B that also functions as a buffer between the common internal bus 11 and the dedicated bus 10.
DRV should be placed.

【0017】上記データメモリDRMから読出されるタ
ップ係数はフィルタ出力演算のために共通内部バス11
を介してレジスタRBにも供給される。共通内部バス1
1を通してレジスタRBに供給されるタップ係数は、特
に制限されないが、18ビットとされる。一方データメ
モリDRMは、特に制限されないが、各タップ係数を2
8ビット構成で保持する。データメモリDRMからタッ
プ係数が読出されると、その全28ビットはタップ係数
の更新演算に利用され、フィルタ出力演算にはその上位
18ビットが利用される。これは、上記タップ係数の更
新演算においてその更新量には収束係数が与えられ、伝
達関数の時定数を小さくして(応答感度を小さくして)
応答動作の安定化を図るようにしているためである。
The tap coefficient read from the data memory DRM is used for the common internal bus 11 for the filter output calculation.
It is also supplied to the register RB via. Common internal bus 1
Although not particularly limited, the tap coefficient supplied to the register RB through 1 is 18 bits. On the other hand, the data memory DRM is not particularly limited, but each tap coefficient is set to 2
Hold in 8-bit configuration. When the tap coefficient is read from the data memory DRM, all 28 bits of the tap coefficient are used for the update operation of the tap coefficient, and the upper 18 bits thereof are used for the filter output operation. This is because the update amount is given a convergence factor in the update calculation of the tap coefficient, and the time constant of the transfer function is made small (the response sensitivity is made small).
This is because the response operation is stabilized.

【0018】図1には上記算術論理演算器ALU2の構
成例が示される。
FIG. 1 shows a configuration example of the arithmetic logic operation unit ALU2.

【0019】図1に示されるように、この算術論理演算
器ALU2は、上記のようにタップ係数更新のための演
算を行う演算回路12と、この演算回路12の後段に配
置され、当該演算回路の出力の絶対値を算出する絶対値
演算回路13とを含む。この絶対値演算回路13は、特
に制限されないが、上記演算回路12の出力Aoutに
含まれる符号ビット(通常は最上位ビット)に応じて当
該演算回路12の出力の論理状態を反転する反転手段と
してのインバータ回路(INV)14と、このインバー
タ回路14の出力を2の補数に変換する変換手段として
のキャリー加算器(CADD)15とを含む。Ain,
Binはそれぞれ論理演算部12への入力データとさ
れ、当該論理演算部12ではこの入力データAin,B
inの加算処理などが可能とされる。図示されないデコ
ーダから出力される制御信号ABSONがアサートされ
ることにより絶対値取得が指示された場合には、絶対値
演算回路13により上記演算回路12の出力の絶対値が
求められる。それに対して上記制御信号ABSONがロ
ーレベルにネゲートされている場合には、絶対値取得は
行われず、上記演算回路12の出力Aoutはそのまま
の論理状態で算術論理演算器ALU2の出力ALUOU
Tとされる。
As shown in FIG. 1, the arithmetic logic operation unit ALU2 is arranged in the arithmetic circuit 12 for performing the arithmetic operation for updating the tap coefficient as described above, and is arranged in the subsequent stage of the arithmetic circuit 12 and the arithmetic circuit concerned. And an absolute value calculation circuit 13 for calculating the absolute value of the output of. The absolute value operation circuit 13 is not particularly limited, but serves as an inverting means for inverting the logical state of the output of the operation circuit 12 according to the sign bit (usually the most significant bit) included in the output Aout of the operation circuit 12. Inverter circuit (INV) 14 and a carry adder (CADD) 15 as a conversion means for converting the output of the inverter circuit 14 into a two's complement. Ain,
Bin is input data to the logical operation unit 12, and the logical operation unit 12 uses the input data Ain and B as input data.
In addition processing and the like can be performed. When absolute value acquisition is instructed by asserting the control signal ABSON output from the decoder (not shown), the absolute value operation circuit 13 obtains the absolute value of the output of the operation circuit 12. On the other hand, when the control signal ABSON is negated to the low level, absolute value acquisition is not performed, and the output Aout of the arithmetic circuit 12 remains the same logic state and the output ALUOU of the arithmetic logic operation unit ALU2.
T.

【0020】すなわち、制御信号ABSONがアサート
されることにより、絶対値取得が指示された場合には、
インバータ回路13において、上記演算回路12の出力
の論理状態が反転され、さらに、後段のキャリー加算器
15では、上記インバータ回路14から出力された符号
ビットがローレベルの場合には当該出力信号に対して何
も処理が施されないが、それとは逆に符号ビットがハイ
レベルの場合には、1(キャリー)が加算されることに
よってデータ表現が、1の補数から2の補数に変換され
る。制御信号ABSONがアサートされた場合には、そ
のような演算により上記演算回路12の出力の絶対値が
求められる。
That is, when the absolute value acquisition is instructed by asserting the control signal ABSON,
In the inverter circuit 13, the logic state of the output of the arithmetic circuit 12 is inverted, and in the carry adder 15 in the subsequent stage, when the sign bit output from the inverter circuit 14 is low level, However, if the sign bit is at the high level, the data representation is converted from 1's complement to 2's complement by adding 1 (carry). When the control signal ABSON is asserted, the absolute value of the output of the arithmetic circuit 12 is obtained by such an arithmetic operation.

【0021】図2には上記キャリー加算器15の構成例
が示される。
FIG. 2 shows a configuration example of the carry adder 15.

【0022】上記キャリー加算器15は、図2に示され
るように複数の加算ブロック15−1,15−2,…
…,を含む。それら加算ブロック15−1,15−2,
……,は、全て同一構成とされ、そのうちの一つが代表
的に示されるように、桁上げを示すキャリー信号C0と
入力データS0とのナンド論理を得るためのナンドゲー
ト151と、キャリー信号C0と入力データS0とのオア
論理を得るためのオアゲート152と、このオアゲート
152の出力と上記ナンドゲート151の出力とのナン
ド論理を得るためのナンドゲート153と、このナンド
ゲート153の出力を反転するためのインバータ154
とによって、キャリー信号C0と入力データS0との加算
出力S0’が求められ、また、上記ナンドゲート151
の出力と入力データS1とのナンド論理を得るナンドゲ
ート160と、上記ナンドゲート151の出力と入力デ
ータS1とのオア論理を得るオアゲート158と、この
オアゲート158の出力と上記ナンドゲート160の出
力とのナンド論理を得るナンドゲート159とによっ
て、ナンドゲート151の出力と入力データS1との加
算出力S1’が求められ、さらに、入力データS0とS1
とのナンド論理を得るためのナンドゲート155と、そ
れの後段に配置されたインバータ156と、このインバ
ータ156の出力とキャリー信号C0とのアンド論理を
得るアンドゲート157とによって桁上げのためのキャ
リー出力C1が得られるようになっている。このキャリ
ー出力C1は、当該加算ブロック15−1の上位ブロッ
クとされる加算ブロック15−2のキャリー入力とさ
れ、それがハイレベルの場合に桁上げが行われるように
なっている。
The carry adder 15 has a plurality of addition blocks 15-1, 15-2, ... As shown in FIG.
…,including. Those addition blocks 15-1, 15-2,
, Are all of the same configuration, and as one of them is representatively shown, a NAND gate 151 for obtaining a NAND logic of the carry signal C0 indicating the carry and the input data S0, and the carry signal C0. An OR gate 152 for obtaining an OR logic with the input data S0, a NAND gate 153 for obtaining a NAND logic between the output of the OR gate 152 and the output of the NAND gate 151, and an inverter 154 for inverting the output of the NAND gate 153.
And the addition output S0 'of the carry signal C0 and the input data S0 is obtained by
NAND gate 160 for obtaining the NAND logic between the output of the AND gate and the input data S1, an OR gate 158 for obtaining the OR logic of the output of the NAND gate 151 and the input data S1, and a NAND logic of the output of the OR gate 158 and the output of the NAND gate 160. AND gate 159 which obtains the sum of the output of NAND gate 151 and the input data S1 to obtain an addition output S1 ', and further the input data S0 and S1.
A carry output for carry by a NAND gate 155 for obtaining a NAND logic of the following, an inverter 156 arranged at the subsequent stage thereof, and an AND gate 157 for obtaining an AND logic of the output of this inverter 156 and the carry signal C0. C1 can be obtained. The carry output C1 is used as a carry input of an addition block 15-2 which is an upper block of the addition block 15-1 and carries a carry when it is at a high level.

【0023】上記入力データS0,S1,S2,S3,…
…,は、上記インバータ回路14の出力とされ、上記S
0,S1’,S2’,S3’,……,は、当該算術論理演算
器ALU2の出力ALUOUTとされる。
The input data S0, S1, S2, S3, ...
, Is the output of the inverter circuit 14, and S
0, S1 ', S2', S3 ', ... Are output ALUOUT of the arithmetic and logic unit ALU2.

【0024】図5には図4に示される上記演算回路を適
用したISDN対応LSIとしてのエコーキャンセル方
式波形等化LSI(以下単にエコーキャンセルLSIと
も記す)が示される。このエコーキャンセルLSI20
は、電話回線を用いてベーシックレートである2B+D
(64Kbpsの音声チャネル2系統と、16Kbps
のデータチャネル1チャンネル)のディジタルデータ伝
送を全二重で行うためのLSIであり、送信データの出
力、受信データの識別、及び送信データの受信部への回
り込みのキャンセル(エコーキャンセル)を、状態遷移
制御を介してディジタル信号処理などで行う。特に制限
されないが、このエコーキャンセルLSIは80KHz
の周波数で規定されるサイクルを1データ分の処理期間
(ユニット・インターバル)とし、各インターバルにお
いて遷移状態の検出と状態設定、並びにディジタル信号
処理などを行う。
FIG. 5 shows an echo cancellation type waveform equalization LSI (hereinafter also simply referred to as an echo cancellation LSI) as an ISDN-compatible LSI to which the arithmetic circuit shown in FIG. 4 is applied. This echo cancellation LSI 20
Is a basic rate of 2B + D using a telephone line.
(2 audio channels of 64 Kbps and 16 Kbps
This is an LSI for performing full-duplex digital data transmission (data channel 1 channel) of transmission data, output of transmission data, identification of reception data, and cancellation (echo cancellation) of wraparound of transmission data to the receiving unit. It is performed by digital signal processing through transition control. Although not particularly limited, this echo cancellation LSI is 80 KHz
The cycle defined by the frequency is set as a processing period (unit interval) for one data, and the transition state is detected, the state is set, and the digital signal is processed in each interval.

【0025】このエコーキャンセルLSI20は、アナ
ログ・フロントエンド・ユニット21、ディジタル・シ
グナル・プロセッシング・ユニット22、イベント・イ
ンフォメーション・レジスタ・ファイル23、プロトコ
ル・コントロール・ユニット24、タイマ・カウンタ・
ユニット25、タイミングジェネレータ26、アナログ
・フェーズ・ロックド・ループ回路27、U点インタフ
ェース回路28、及びS点インタフェース回路29を含
み、例えば公知のBi−CMOSプロセスなどによって
シリコン基板のような1個の半導体基板に形成される。
The echo canceling LSI 20 includes an analog front end unit 21, a digital signal processing unit 22, an event information register file 23, a protocol control unit 24, a timer counter
A unit 25, a timing generator 26, an analog phase locked loop circuit 27, a U-point interface circuit 28, and an S-point interface circuit 29, and one semiconductor such as a silicon substrate by a known Bi-CMOS process, for example. Formed on a substrate.

【0026】上記ディジタル・シグナル・プロセッシン
グ・ユニット22は、命令制御回路と演算回路によって
構成され、演算回路には図4に示される演算回路が適用
される。命令制御部はイベント・インフォメーション・
レジスタ・ファイル23を参照し、所定の手順に従って
マイクロプログラムを実行し、その演算回路を適応フィ
ルタなどとして機能させてエコーキャンセルなどを実現
する。上記アナログ・フロントエンド・ユニット21は
送信信号のA/D変換及び受信信号のD/A変換などを
行う。U点インタフェース回路28は図示しないハイブ
リッドトランス若しくはバランシングネットワーク回路
を介して交換局側に接続される。上記イベント・インフ
ォメーション・レジスタ・ファイル23は、ディジタル
・シグナル・プロセッシング・ユニット22及びプロト
コル・コントロール・ユニット24で発生する遷移状態
を保持するレジスタであり、それらユニット22,24
はそれに設定されている遷移状態を検出して動作を決定
する。プロトコル・コントロール・ユニット24はフレ
ーム処理、スクランブル、及び同期化などのプロトコル
処理を行う。タイマ・カウンタ・ユニット25は状態遷
移制御などに用いられ、タイミングジェネレータ26は
エコーキャンセルLSIの各種動作クロック信号を生成
する。アナログ・フェーズ・ロックド・ループ回路27
は外部から供給されるシステムクロック信号を逓倍して
タイミングジェネレータ26に供給する。S点インタフ
ェース回路29は加入者側とインタフェースされる。
The digital signal processing unit 22 is composed of an instruction control circuit and an arithmetic circuit, and the arithmetic circuit shown in FIG. 4 is applied to the arithmetic circuit. The command controller is the event information
By referring to the register file 23, the microprogram is executed according to a predetermined procedure, and the arithmetic circuit is made to function as an adaptive filter or the like to realize echo cancellation or the like. The analog front end unit 21 performs A / D conversion of a transmission signal and D / A conversion of a reception signal. The U-point interface circuit 28 is connected to the exchange side via a hybrid transformer or a balancing network circuit (not shown). The event information register file 23 is a register for holding transition states generated in the digital signal processing unit 22 and the protocol control unit 24.
Detects the transition state set in it and determines the operation. The protocol control unit 24 performs protocol processing such as frame processing, scrambling, and synchronization. The timer / counter unit 25 is used for state transition control and the like, and the timing generator 26 generates various operation clock signals for the echo cancellation LSI. Analog Phase Locked Loop Circuit 27
Supplies the timing generator 26 with the system clock signal supplied from the outside. The S-point interface circuit 29 interfaces with the subscriber side.

【0027】図6には上記エコーキャンセルLSI20
をエコーキャンセラとして機能させる場合の一例が示さ
れる。同図において40はバランシング・ネットワーク
回路である。上記プロトコル・コントロール・ユニット
24から出力される送信データはD/A変換されてバラ
ンシング・ネットワーク回路40に与えられ、バランシ
ングネットワーク回路40に入力される受信アナログ信
号はディジタル信号にA/D変換されてディジタル・シ
グナル・プロセッシング・ユニット22に供給される。
エコーキャンセルLSI20は送信と受信を並行して全
二重で行うことができる。このとき、上記バランシング
ネットワーク回路40は、トランス42のインピーダン
スR1と抵抗R2によって得られる抵抗分圧比に等しい
抵抗分圧比を持つ直接抵抗R3,R4を備え、前者の分
圧電圧から後者の分圧電圧を減算することにより、回線
41からトランス42に与えられる電圧成分から送信ア
ナログ信号の電圧成分を除去するようになっている。す
なわち、D/A変換を経て送信される信号の一部がトラ
ンス42を介してA/D変換側に回り込むことを防止す
る。このバランシングネットワーク回路40は、例えば
回線41のインピーダンスをどこでも135Ωのような
一定の値にするという規格に従って上記抵抗分圧比が決
定されている。このため、実際には回線のインピーダン
スには誤差があり、また回線の状態も経時的に変化し、
且つどのような状態の回線に接続されるかは全く予想す
ることができないため、送信側から受信側に回り込んで
くるエコー成分を確実に除去するためにエコーキャンセ
ラ43が必要とされる。このエコーキャンセラ43は適
応フィルタのアルゴリズムを実現するものであり、その
エコー成分Dは信号Yによってキャンセルされる。
FIG. 6 shows the echo cancellation LSI 20.
An example is shown in the case of functioning as an echo canceller. In the figure, reference numeral 40 is a balancing network circuit. The transmission data output from the protocol control unit 24 is D / A converted and given to the balancing network circuit 40, and the received analog signal input to the balancing network circuit 40 is A / D converted into a digital signal. The signal is supplied to the digital signal processing unit 22.
The echo cancellation LSI 20 can perform transmission and reception in parallel with full duplex. At this time, the balancing network circuit 40 includes direct resistors R3 and R4 having a resistance voltage division ratio equal to the resistance voltage division ratio obtained by the impedance R1 and the resistance R2 of the transformer 42. Is subtracted from the voltage component applied to the transformer 42 from the line 41 to remove the voltage component of the transmission analog signal. That is, a part of the signal transmitted through the D / A conversion is prevented from sneaking into the A / D conversion side via the transformer 42. In the balancing network circuit 40, for example, the resistance division ratio is determined according to the standard that the impedance of the line 41 is set to a constant value such as 135Ω everywhere. Therefore, the impedance of the line actually has an error, and the state of the line also changes with time,
In addition, since it is impossible to predict what kind of state the line is connected to, the echo canceller 43 is required in order to reliably remove the echo component sneaking around from the transmitting side to the receiving side. The echo canceller 43 realizes an adaptive filter algorithm, and the echo component D is canceled by the signal Y.

【0028】図7には上記エコーキャンセルLSI20
を利用したディジタル加入者伝送システムの概略が示さ
れる。同図において31は交換局、32は交換機、33
は交換機32と回線Uを接続するためのオフィース・チ
ャネル・ユニット、34は加入者局、30は加入者局3
4を回線Uに接続するためのディジタル・サービス・ユ
ニットである。エコーキャンセルLSI20は加入者局
34と交換局31の夫々に配置される。加入者側のエコ
ーキャンセルLSI20を含めた伝送装置例えばディジ
タル・サービス・ユニット30が交換局31からの給電
によって全て動作されなければならないとき、給電は例
えば伝送線路Uに直流を重畳した形式で行われる。従っ
て、エコーキャンセルLSI20で消費可能な電力の配
分には限りがある。このとき、バランシングネットワー
ク回路と回線とのインピーダンス・ミスマッチングなど
によって送信側から受信側に回り込んでくるエコー成分
をキャンセルするためのエコーキャンセルは、任意に接
続される通信回線との間でのインピーダンス・ミスマッ
チングという不確定な要素に対処しなければならないた
め、比較的タップ数の多い適応フィルタで実現されなけ
ればならないから、特に単位時間あたりの高い処理能力
が要求されると共に、これに応じて電力消費も多くなる
ことが予想される。
FIG. 7 shows the echo cancellation LSI 20.
An outline of a digital subscriber transmission system utilizing the above is shown. In the figure, 31 is an exchange station, 32 is an exchange, and 33
Is an office channel unit for connecting the exchange 32 and the line U, 34 is a subscriber station, 30 is a subscriber station 3
4 is a digital service unit for connecting 4 to the line U. The echo cancellation LSI 20 is arranged in each of the subscriber station 34 and the exchange station 31. When the transmission device including the echo cancellation LSI 20 on the subscriber side, for example, the digital service unit 30 must be entirely operated by the power supply from the exchange 31, the power supply is performed, for example, in the form of superimposing DC on the transmission line U. .. Therefore, the distribution of power that can be consumed by the echo cancellation LSI 20 is limited. At this time, echo cancellation for canceling the echo component that wraps around from the transmission side to the reception side due to impedance mismatch between the balancing network circuit and the line is the impedance between the communication line that is arbitrarily connected.・ Because it is necessary to deal with the uncertain factor of mismatching and to realize it with an adaptive filter with a relatively large number of taps, particularly high processing capacity per unit time is required, and in response to this It is expected that power consumption will increase.

【0029】それに対して、エコーキャンセル用の適応
フィルタを実現するためのディジタル・シグナル・プロ
セッシング・ユニット22の演算回路は、上記のように
入力データの演算と、その演算結果の絶対値取得を1マ
シンサイクルで可能とする算術論理演算器ALU2を備
えているので、LSIの動作クロック周波数を下げて動
作速度を低下させてもそのときの単位時間あたりの処理
能力を低下させないようにすることができる。したがっ
て、単位時間あたりの高い処理能力が要求されると共
に、これに応じて電力消費も多くなることが予想される
エコーキャンセル用の適応フィルタを実現するためのデ
ィジタル・シグナル・プロセッシング・ユニット22に
おいて、動作クロック周波数を下げることにより、単位
時間当たりの処理能力を保証して低消費電力化を図るこ
とができるようになる。
On the other hand, the arithmetic circuit of the digital signal processing unit 22 for realizing the adaptive filter for echo cancellation performs the arithmetic operation of the input data and the absolute value acquisition of the arithmetic result as described above. Since the arithmetic logic unit ALU2 that can be used in the machine cycle is provided, even if the operating clock frequency of the LSI is lowered to lower the operating speed, the processing capacity per unit time at that time can be prevented from being lowered. .. Therefore, in the digital signal processing unit 22 for realizing the adaptive filter for echo cancellation, which is required to have a high processing capacity per unit time, and the power consumption is expected to increase accordingly. By lowering the operating clock frequency, it is possible to guarantee the processing capacity per unit time and achieve low power consumption.

【0030】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは言うまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Yes.

【0031】また、以上の説明では主として本発明者に
よってなされた発明をその背景となった利用分野である
ISDN用のエコーキャンセルLSIに適用した場合に
ついて説明したが、本発明はそれに限定されるものでは
なく、音声圧縮、音声合成、無線伝送、画像強調などの
処理を行うための演算回路や適応フィルタさらにはこれ
を実現するためのLSIなど、各種半導体集積回路に広
く適用することができる。
In the above description, the invention mainly made by the present inventor is applied to the echo canceling LSI for ISDN which is the field of use which is the background of the invention, but the present invention is not limited thereto. Instead, it can be widely applied to various semiconductor integrated circuits such as an arithmetic circuit for performing processing such as voice compression, voice synthesis, wireless transmission, and image enhancement, an adaptive filter, and an LSI for realizing this.

【0032】本発明は、少なくとも命令をデコードして
得られる情報に基づいて所定の演算処理が実行されるこ
とを条件に適用することができる。
The present invention can be applied on condition that a predetermined arithmetic processing is executed based on at least information obtained by decoding an instruction.

【0033】[0033]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0034】すなわち、演算回路の後段に配置された絶
対値演算回路によって当該演算回路の出力の絶対値が算
出され、それにより、上記演算回路での絶対値演算につ
いての処理が不要とされるので、所定演算結果の絶対値
を1マシンサイクルで得ることができ、さらに単位時間
当たりの処理能力を保証して低消費電力化を図ることが
できる。
That is, the absolute value of the output of the arithmetic circuit is calculated by the absolute value arithmetic circuit arranged in the subsequent stage of the arithmetic circuit, whereby the processing for the absolute value calculation in the arithmetic circuit becomes unnecessary. The absolute value of the predetermined calculation result can be obtained in one machine cycle, and the processing capacity per unit time can be guaranteed to reduce the power consumption.

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

【図1】本発明の一実施例にかかる算術論理演算器の構
成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram of an arithmetic logic unit according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記算術論理演算器における主要部の詳細な回
路図である。
FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a main part of the arithmetic logic unit.

【図3】適応フィルタによって対象系の出力を推定する
応用モデルの一例説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of an applied model for estimating an output of a target system by an adaptive filter.

【図4】上記算術論理演算器が適用される適応フィルタ
構成用演算回路の構成ブロック図である。
FIG. 4 is a configuration block diagram of an adaptive filter configuration operation circuit to which the arithmetic logic operation unit is applied.

【図5】上記適応フィルタ構成用演算回路が適用される
エコーキャンセルLSIの構成ブロック図である。
FIG. 5 is a configuration block diagram of an echo cancellation LSI to which the adaptive filter configuration arithmetic circuit is applied.

【図6】上記エコーキャンセルLSIをエコーキャンセ
ラとして機能させる場合の構成ブロック図である。
FIG. 6 is a configuration block diagram when the echo canceling LSI is caused to function as an echo canceller.

【図7】上記エコーキャンセルLSIを利用したディジ
タル加入者伝送システムの概略説明図である。
FIG. 7 is a schematic explanatory diagram of a digital subscriber transmission system using the echo cancellation LSI.

【符号の説明】 1 適応フィルタ 2 対象系 D 対象系出力 Y フィルタ出力 ER 誤差信号 5 出力演算処理系 6 更新演算処理系 MULT1 乗算器 RG レジスタ ALU1 算術論理演算器 ACC アキュムレータ MULT2 乗算器 SHIFT シフタ RDLT レジスタ ALU2 算術論理演算器 DRM データメモリ 10 専用バス 11 共通内部バス 12 演算回路 13 絶対値演算回路 14 インバータ回路 15 キャリー加算器 20 エコーキャンセルLSI 22 ディジタル・シグナル・プロセッシング・ユニッ
ト 43 エコーキャンセラ
[Description of symbols] 1 Adaptive filter 2 Target system D Target system output Y Filter output ER Error signal 5 Output calculation processing system 6 Update calculation processing system MULT1 Multiplier RG register ALU1 Arithmetic logic calculator ACC Accumulator MULT2 Multiplier SHIFT shifter RDLT register ALU2 Arithmetic logic operation unit DRM data memory 10 Dedicated bus 11 Common internal bus 12 Operation circuit 13 Absolute value operation circuit 14 Inverter circuit 15 Carry adder 20 Echo cancellation LSI 22 Digital signal processing unit 43 Echo canceller

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 命令をデコードして得られる情報に基づ
いて制御される算術論理演算器であって、入力データの
演算処理を行うための演算回路と、この演算回路の後段
に配置され、当該演算回路の出力の絶対値を求めるため
の絶対値演算回路とが、一つの半導体基板に形成された
算術論理演算器。
1. An arithmetic logic operation unit controlled on the basis of information obtained by decoding an instruction, comprising an arithmetic circuit for performing arithmetic processing of input data, and an arithmetic circuit arranged after the arithmetic circuit. An arithmetic logic operation unit in which an absolute value operation circuit for obtaining an absolute value of the output of the operation circuit is formed on one semiconductor substrate.
【請求項2】 上記絶対値演算回路は、上記演算回路の
出力に含まれる符号ビットに応じて当該演算回路の出力
の論理状態を反転するための反転手段と、この反転手段
の出力を2の補数に変換するための変換手段とを含む請
求項1記載の算術論理演算器。
2. The absolute value arithmetic circuit includes an inverting means for inverting the logical state of the output of the arithmetic circuit according to a sign bit included in the output of the arithmetic circuit, and an output of the inverting means. The arithmetic logic unit according to claim 1, further comprising conversion means for converting into a complement.
【請求項3】 送信側から受信側に回り込んでくるエコ
ー成分をキャンセルするためのエコーキャンセラに含ま
れる適応フィルタ構成用演算回路とされる請求項1又は
2記載の算術論理演算器。
3. The arithmetic logic operation unit according to claim 1, which is an arithmetic circuit for adaptive filter configuration included in an echo canceller for canceling an echo component that wraps around from a transmission side to a reception side.
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