JPH056262A - Multi-input adder circuit - Google Patents

Multi-input adder circuit

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Publication number
JPH056262A
JPH056262A JP15703291A JP15703291A JPH056262A JP H056262 A JPH056262 A JP H056262A JP 15703291 A JP15703291 A JP 15703291A JP 15703291 A JP15703291 A JP 15703291A JP H056262 A JPH056262 A JP H056262A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adder
binary
input
redundant
redundant binary
Prior art date
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Pending
Application number
JP15703291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshimi Kobayashi
利巳 小林
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.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPH056262A publication Critical patent/JPH056262A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain the adder shortening execution time concerning the multi- input binary adder. CONSTITUTION:An inputted binary number is converted to a redundant binary number by encoding circuits 30 (30-1-30-4). The multi-input redundant binary adder combining the multiple steps of two-input redundant binary adders 32 (32-1-32-3) calculates the total sum of the converted binary numbers. A decoding circuit 34 converts the output of the multi-input redundant binary adder to a normal binary number and outputs it as a final added result. Thus, carry is not propagated for more than two digits in the redundant binary addition. Therefore, the addition can be executed at high speed in comparison with normal binary addition.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】2進数の演算回路、特に複数の2
進数データを加算する多入力加算回路に関する。
[Industrial application] Binary arithmetic circuits, especially a plurality of two
The present invention relates to a multi-input adder circuit that adds base number data.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータ技術の発達と共に2進数の
高速な演算装置が切望されている。特に基本的な演算装
置である加算器は、その性能がデジタル処理装置の全体
の性能をも決めかねないため、極めて高い性能が要求さ
れている。
2. Description of the Related Art With the development of computer technology, there has been a strong demand for a high-speed binary number arithmetic unit. Particularly, an adder, which is a basic arithmetic device, is required to have extremely high performance because its performance may determine the overall performance of the digital processing device.

【0003】また、最近では、画像データや音声データ
など膨大なデータの処理を要求される場合が多くなって
きている。そのような用途では、しばしば多数のデータ
の総和を高速に求める必要が生じる。そのほかにも高速
フーリエ変換やデジタルフィルター等、多入力加算器に
対する要求は近年非常に高まってきている。
In recent years, processing of enormous amounts of data such as image data and audio data is often requested. In such an application, it is often necessary to quickly obtain the sum of many data. In addition, the demand for multi-input adders such as fast Fourier transforms and digital filters has been greatly increasing in recent years.

【0004】図5に従来の多入力加算器の構成図を示
す。図5では、4つの2進数データを加算する例につい
て示した。図5においては、4つの2進数データをa、
b、c、dと表す。まず、加算器10−1がaとbを加
算し、a+bを出力する。次に加算器10−2がcとd
を加算し、c+dを出力する。最後に加算器10−3が
a+bとc+dを加算し、最終出力a+b+c+dを出
力する。
FIG. 5 shows a block diagram of a conventional multi-input adder. FIG. 5 shows an example in which four binary data are added. In FIG. 5, the four binary data are a,
Represented by b, c, d. First, the adder 10-1 adds a and b and outputs a + b. Next, the adder 10-2 outputs c and d.
Is added and c + d is output. Finally, the adder 10-3 adds a + b and c + d and outputs the final output a + b + c + d.

【0005】上述の三つの加算器10−1、10−2、
そして10−3は、二つの2進数を加算する加算器であ
る。通常の2進数の加算をする場合、キャリー(桁上が
り)が発生するが、最悪の場合、このキャリーは、LS
BからMSBまで伝搬していく場合がある。例えば、4
ビットの2進数「1111」と「0001」とを加算す
る場合である。この場合LSBからのキャリーによっ
て、次桁へのキャリーが発生する。そして次桁へのキャ
リーによってそのまた次の桁へのキャリーが発生する。
以下このようにして、キャリーを原因として次のキャリ
ーが発生する場合を前述のようにキャリーの伝搬と呼
ぶ。
The above-mentioned three adders 10-1, 10-2,
And 10-3 is an adder for adding two binary numbers. Carry (carry) occurs when adding a normal binary number, but in the worst case, this carry is LS.
It may propagate from B to MSB. For example, 4
This is a case where binary numbers “1111” and “0001” are added. In this case, a carry from the LSB causes a carry to the next digit. Then, a carry to the next digit causes a carry to the next digit.
Hereinafter, the case where the next carry occurs due to the carry in this manner is referred to as carry propagation as described above.

【0006】すなわち、キャリーの伝搬は最大、入力す
る2進数の桁数に及ぶ。したがって、従来の2進数加算
器においては、その計算時間は入力の桁数に比例して増
えていく。
That is, the carry propagation reaches the maximum number of input binary digits. Therefore, in the conventional binary number adder, the calculation time increases in proportion to the number of digits of the input.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の多入力加算器は
以上のように2入力の加算器を多段接続して構成されて
いた。そのため、上述したようにキャリーが伝搬してい
く従来の加算器を用いて多入力加算器を構成した場合、
演算を高速に実行することは容易ではなかった。
As described above, the conventional multi-input adder is constructed by connecting two-input adders in multiple stages. Therefore, when a multi-input adder is configured using a conventional adder in which carry propagates as described above,
It was not easy to execute the operation at high speed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために、2入力冗長2進加算回路を多段接続し
て、多入力加算回路を構成した。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a multi-input adder circuit in which two-input redundant binary adder circuits are connected in multiple stages.

【0009】本発明では、入力2進数は符号化回路によ
って冗長2進数に変換される。2入力冗長2進加算器を
多段接続して構成した多入力冗長2進加算回路は、前記
符号化回路の出力である冗長2進数を加算しその加算出
力を得る。この加算出力は、復号化回路によって、通常
の2進数に変換される。
In the present invention, the input binary number is converted into a redundant binary number by the encoding circuit. A multi-input redundant binary adder circuit, which is configured by connecting two-input redundant binary adders in multiple stages, adds the redundant binary number output from the encoding circuit and obtains the addition output. The addition output is converted into a normal binary number by the decoding circuit.

【0010】[0010]

【作用】冗長2進数を用いた加算では、キャリーが2桁
以上の上位には伝搬しない。このため、従来の通常の2
進数加算器より加算結果が出力されるまでの時間が短く
なる。
In the addition using the redundant binary number, the carry does not propagate to the upper digits of two or more digits. For this reason, the conventional 2
The time until the addition result is output from the base number adder is shortened.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は、本発明の一実施例を示す構成図で
ある。図1は、従来例と同様4つの2進数を加算する例
について示した。図1においては、4つの2進数データ
をa、b、c、dと表す。各2進数データは、符号化回
路30−1、30−2、30−3、30−4によって、
冗長2進数に変換される。変換された冗長2進数をそれ
ぞれ、a* 、b* 、c* 、d* と表す。まず、冗長2進
加算器32−1がa* とb* を加算し、a* +b* を出
力する。次に、冗長2進加算器32−2がc* とd*
加算し、c* +d* を出力する。さらに、冗長2進加算
器32−3がa* +b* とc* +d* を加算し、a*
* +c* +d* を出力する。最後にa* +b* +c*
+d* は、復号化回路34によって、冗長2進数から通
常2進数へ変換され最終出力a+b+c+dとなる。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an example in which four binary numbers are added as in the conventional example. In FIG. 1, four binary data are represented as a, b, c, d. Each binary data is encoded by the encoding circuits 30-1, 30-2, 30-3, 30-4.
Converted to redundant binary number. The converted redundant binary numbers are represented as a * , b * , c * , and d * , respectively. First, the redundant binary adder 32-1 adds the a * and b *, and outputs the a * + b *. Next, a redundant binary adder 32-2 adds the c * and d *, and outputs the c * + d *. Further, the redundant binary adder 32-3 adds a * + b * and c * + d * to obtain a * +
b * + c * + d * is output. Finally, a * + b * + c *
+ D * is converted from the redundant binary number to the normal binary number by the decoding circuit 34 and becomes the final output a + b + c + d.

【0013】本実施例においては、従来の多入力加算器
と比べて、符号化回路30と、復号化回路34が新たに
加えられている。したがって、その分、計算時間が増え
るが、冗長2進加算器32は、従来の加算器に比較して
計算時間が短いので、入力2進数の個数が増え、組み合
わされる2入力の(冗長2進)加算器の段数が十分に大
きければ、全体としての計算時間は従来に比べて短くな
る。
In this embodiment, an encoding circuit 30 and a decoding circuit 34 are newly added as compared with the conventional multi-input adder. Therefore, although the calculation time increases by that amount, the calculation time of the redundant binary adder 32 is shorter than that of the conventional adder, so that the number of input binary numbers increases and the combination of two input (redundant binary ) If the number of stages of the adder is sufficiently large, the calculation time as a whole becomes shorter than the conventional one.

【0014】ここで、従来の計算時間と本発明の計算時
間とを具体的に比較する。本発明者は、実際のゲートア
レイLSIの設計値を用いて具体的な時間を算出した。
以下にその回路例とその計算値を比較して示す。
Here, the conventional calculation time and the calculation time of the present invention will be concretely compared. The present inventor calculated a specific time by using a design value of an actual gate array LSI.
The circuit example and the calculated value are shown below in comparison.

【0015】図2は、従来の通常2進数の2入力加算器
のブロック回路図である。図2において、a0 〜a3
0 〜b3は、それぞれ4ビットの入力2進数を示す。
また、y0 〜y3 は、加算結果である4ビットの2進数
である。Cout は、上位桁へのキャリーである。a0
3 とb0 〜b3 はまず、桁ごとにHA(HalfAd
der)に入力する。HAの出力は、CLA(Carr
y Look Ahead)回路に入力している。最後
にCLA回路の出力と、HAの和出力とを、EX−OR
(Exclusive−OR)することにより、y0
3 が得られる。また上位桁へのCout は、CLA回路
から出力される。
FIG. 2 is a block circuit diagram of a conventional normal binary 2-input adder. In FIG. 2, a 0 to a 3 and b 0 to b 3 respectively represent 4-bit input binary numbers.
In addition, y 0 to y 3 are 4-bit binary numbers that are addition results. C out is a carry to the upper digit. a 0 ~
First, a 3 and b 0 to b 3 are HA (HalfAd
der). The output of HA is CLA (Carr
y Look Ahead) circuit. Finally, the output of the CLA circuit and the sum output of HA are EX-ORed.
By performing (Exclusive-OR), y 0 ~
y 3 is obtained. Further, C out to the upper digit is output from the CLA circuit.

【0016】このような回路を用いた場合、例えば実行
時間は、HAが3ns、CLA回路が4ns、EX−O
Rゲートが3nsとなり、全体の実行時間は、 3(ns)+4(ns)+3(ns)=10 (ns) となる。これは、入力2進数が4ビットの場合である
が、ビット幅が増えた場合、CLA回路の分だけ時間が
増加する。CLA回路は、4ビットごとに設けられるの
で、4kビット(k=1,2,3,...)の加算器の
実行時間Td を計算すると、 Td =4k+6 (ns) となる。この2入力加算器をm段に接続した場合の実行
時間Tdmは、 Tdm=m(4k+6) (ns) となる。
When such a circuit is used, for example, the execution time is 3 ns for HA, 4 ns for CLA circuit, and EX-O.
The R gate is 3 ns, and the total execution time is 3 (ns) +4 (ns) +3 (ns) = 10 (ns). This is the case where the input binary number is 4 bits, but when the bit width increases, the time increases by the amount of the CLA circuit. Since the CLA circuit is provided for every 4 bits, when the execution time T d of the 4 k-bit (k = 1, 2, 3, ...) Adder is calculated, T d = 4 k + 6 (ns). The execution time T dm when this 2-input adder is connected in m stages is T dm = m (4k + 6) (ns).

【0017】図3は、冗長2進数を用いた2入力加算器
のブロック回路図である。図3において、aとbは、そ
れぞれ4kビットの入力2進数を示す。また、yは、加
算結果である4kビットの2進数である。Cout は、上
位桁へのキャリーである。aとbはまず、符号化回路4
0によって冗長2進数に変換される。変換された冗長2
進数は、2入力冗長2進加算器42に入力する。2入力
冗長2進加算器42は、変換された冗長2進数を加算し
その加算結果を出力する。冗長2進数である加算結果は
復号化回路44によって通常2進数に変換され出力され
る。
FIG. 3 is a block circuit diagram of a 2-input adder using redundant binary numbers. In FIG. 3, a and b each represent an input binary number of 4k bits. Further, y is a 4k-bit binary number that is the addition result. C out is a carry to the upper digit. First, a and b are encoded circuits 4
Converted to a redundant binary number by 0. Redundant converted 2
The binary number is input to the 2-input redundant binary adder 42. The 2-input redundant binary adder 42 adds the converted redundant binary numbers and outputs the addition result. The addition result, which is a redundant binary number, is converted into a normal binary number by the decoding circuit 44 and output.

【0018】このような回路を用いた場合、例えば実行
時間は、符号化回路40が3ns、冗長2進加算器42
が8ns、復号化回路44が(4k+6)ns、とな
り、全体の実行時間は、 3(ns)+8(ns)+4k+6(ns)=4k+17 (ns) となる。冗長2進数の加算の場合、前述したようにキャ
リーが2桁以上伝搬しないという性質があるため、その
冗長2進加算器42の実行時間はビット数(桁数)に依
存せず8nsとなる。しかし、復号化回路44は通常の
2進数の加算器と同様の構成を取るため、その実行時間
は前述の通常2進加算器と同一の式となっている。した
がって、この2入力冗長2進加算器42をm段に接続し
た場合の実行時間Tdm-rは、 Tdm-r=(4k+9)+8m (ns) となる。
When such a circuit is used, for example, the execution time is 3 ns for the encoding circuit 40 and the redundant binary adder 42.
Is 8 ns and the decoding circuit 44 is (4 k + 6) ns, and the total execution time is 3 (ns) +8 (ns) +4 k + 6 (ns) = 4 k + 17 (ns). In the case of redundant binary number addition, since the carry does not propagate by two digits or more as described above, the execution time of the redundant binary adder 42 is 8 ns regardless of the number of bits (number of digits). However, since the decoding circuit 44 has a configuration similar to that of a normal binary adder, its execution time is the same as that of the above-described normal binary adder. Therefore, when the 2-input redundant binary adder 42 is connected in m stages, the execution time T dm-r is T dm-r = (4k + 9) + 8m (ns).

【0019】以上の計算結果のグラフの一例を図4に示
す。横軸は、2入力加算器の段数であり、縦軸は実行時
間(ns)である。このグラフでは、2進数の桁数が8
ビットと16ビットの例を示した。このグラフからわか
るように、8ビットの場合では3段以上で、本発明によ
る実施例のほうが実行時間を短くすることができる。ま
た16ビットの場合では2段以上で、本発明による実施
例のほうが実行時間を短くすることができた。
An example of the graph of the above calculation results is shown in FIG. The horizontal axis represents the number of stages of the 2-input adder, and the vertical axis represents execution time (ns). In this graph, the number of binary digits is 8.
Bit and 16-bit examples are shown. As can be seen from this graph, in the case of 8 bits, the number of stages is 3 or more, and the execution time can be shortened in the embodiment of the present invention. In the case of 16 bits, the number of stages is two or more, and the execution time can be shortened in the embodiment according to the present invention.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通常の多入力加算器と比較して、実行時間を短くするこ
とができる。さらにその効果はビット幅が大きいほど顕
著である。
As described above, according to the present invention,
The execution time can be shortened as compared with a normal multi-input adder. Further, the effect is more remarkable as the bit width is larger.

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

【図1】本発明による多入力加算器の一実施例を示す構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a multi-input adder according to the present invention.

【図2】従来の2入力加算器のブロック回路図である。FIG. 2 is a block circuit diagram of a conventional 2-input adder.

【図3】本発明による2入力加算器のブロック回路図で
ある。
FIG. 3 is a block circuit diagram of a 2-input adder according to the present invention.

【図4】従来の多入力加算器と本発明による多入力加算
器の一実施例との実行時間を比較したグラフである。
FIG. 4 is a graph comparing execution times of a conventional multi-input adder and an embodiment of the multi-input adder according to the present invention.

【図5】従来の多入力加算器の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional multi-input adder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10−1,10−2,10−3 加算器 30−1,30−2,30−3 符号化回路 32−1,32−2,32−3 冗長2進加算器 34,44 復号化回路 40−1,40−2 符号化回路 42 冗長2進加算器 10-1, 10-2, 10-3 Adder 30-1, 30-2, 30-3 Encoding circuit 32-1, 32-2, 32-3 Redundant binary adder 34, 44 Decoding circuit 40 -1,40-2 Encoding circuit 42 Redundant binary adder

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数の2進数データを入力し、それらの
総和を求める多入力加算回路において、通常の2進数か
らなる入力2進数を冗長2進数に変換する符号化回路
と、前記符号化回路の冗長2進数出力を加算する多入力
冗長2進加算器と、前記冗長2進数加算器の冗長2進数
出力を通常の2進数に変換する復号化回路と、を有し、
前記多入力冗長2進加算器は、二つの冗長2進数を加算
する2入力冗長2進加算器を、多段接続することによっ
て形成されていることを特徴とする多入力加算回路。
Claim: What is claimed is: 1. A multi-input adder circuit for inputting a plurality of binary number data and calculating a sum thereof, an encoding circuit for converting an input binary number consisting of a normal binary number into a redundant binary number. A multi-input redundant binary adder for adding the redundant binary number output of the encoding circuit, and a decoding circuit for converting the redundant binary number output of the redundant binary number adder into a normal binary number. ,
A multi-input adder circuit, wherein the multi-input redundant binary adder is formed by connecting two-input redundant binary adders for adding two redundant binary numbers in multiple stages.
JP15703291A 1991-06-27 1991-06-27 Multi-input adder circuit Pending JPH056262A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8341203B2 (en) 2004-11-08 2012-12-25 Zhizhong Li Computer technical solution of the digital engineering method of hybrid numeral carry system and carry line

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8341203B2 (en) 2004-11-08 2012-12-25 Zhizhong Li Computer technical solution of the digital engineering method of hybrid numeral carry system and carry line

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