JPH06230933A - Operation processor - Google Patents

Operation processor

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JPH06230933A
JPH06230933A JP5112842A JP11284293A JPH06230933A JP H06230933 A JPH06230933 A JP H06230933A JP 5112842 A JP5112842 A JP 5112842A JP 11284293 A JP11284293 A JP 11284293A JP H06230933 A JPH06230933 A JP H06230933A
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digit
circuit
subtraction
partial product
redundant
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Tamotsu Nishiyama
保 西山
Shigero Kuninobu
茂郎 國信
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent the propagation of a carry value in internal addition/ subtraction, to simplify circuit constitution and to easily perform mounting to an LSI chip by performing conversion to a digit number with a code by performing subtraction by a subtraction means. CONSTITUTION:An intermediate partial product generator 110 obtains the product of a multiplicand and the digit of a multiplier recorded by a multiplier recorder 100 and generates an intermediate partial product. A redundant subtractor 120 subtracts the adjacent odd-numbered, that is, (2k+1)-th partial product generated at the intermediate partial product generator 110 from the even-numbered, that is, (2k)-th partial product generated at the intermediate partial product generator 110 and outputs the difference in the form of redundant binary numbers for which respective digits are any values of {-1, 0, +1.} A redundant adder 130 constitutes an addition tree and performs addition in the redundant binary system of general redundant binary numbers. A redundant binary/binary converter 140 converts the redundant binary number obtained as the product to a binary number.

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、算術演算処理装置に係
り、特に内部演算に加減算を具え、LSI化に好適な高
速演算処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arithmetic operation processing device, and more particularly to a high speed operation processing device that includes addition and subtraction in internal operation and is suitable for LSI implementation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高速乗算器については、電子通信
学会論文誌,Vo1.J66−D,No6(1983年)第683
頁から第690頁に冗長2進加算木を用いた2進乗算器
が論じられている。この冗長2進加算木を用いた乗算器
では、内部計算に各桁が{-1,0,1}の要素である冗
長2進表現(一種の符号付きディジット表現)を利用し
ている。nビット乗算では、n個のnビット部分積を冗
長2進数とみなして2つずつ2分木状に冗長2進数体系
で加え合せていき、最後に冗長2進表現で求まった積を
通常の2進表現に変換する。冗長2進数体系では、2数
の加算を桁上げの伝搬なしに演算数の桁数に無関係な一
定時間で行える。従って、冗長2進加算木を用いた乗算
器では、nビット乗算を計算時間0(logn)で高速に行え
る。計算速度は、Wallace木を用いた高速乗算器と同程
度であり、従来の配列型乗算器に較べかなり高速であ
る。また、回路構造は配列型乗算器と同様に規則正し
く、Wallace木を用いた乗算器よりレイアウトが容易であ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, high-speed multipliers have been described in the Transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers, Vol.
Pages 690 to 690 discuss binary multipliers using redundant binary addition trees. In the multiplier using the redundant binary addition tree, the redundant binary expression (a kind of signed digit expression) in which each digit is an element of {-1,0,1} is used for internal calculation. In n-bit multiplication, n pieces of n-bit partial products are regarded as redundant binary numbers and are added to each other in a binary tree system in a redundant binary number system, and finally the product obtained by the redundant binary representation is converted into a normal binary product. Convert to binary representation. In the redundant binary number system, addition of two numbers can be performed in a constant time regardless of the number of digits of the operation number without propagation of carry. Therefore, in the multiplier using the redundant binary addition tree, n-bit multiplication can be performed at high speed with a calculation time of 0 (logn). The calculation speed is comparable to the high speed multiplier using the Wallace tree, which is considerably faster than the conventional array type multiplier. Moreover, the circuit structure is regular like the array type multiplier, and the layout is easier than the multiplier using the Wallace tree.

【0003】さらに、この乗算器では、2ビットBooth
の方法の適用によりハードウェア量が削減できる。2ビ
ットBoothの方法では、乗数を4進符号付きディジット
数(各桁が{−2,−1,0,1,2}の要素である4進
数)にリコードすることにより部分積の数を約半分に
し、計算の高速化とハードウェア量の削減が行える。こ
のとき、部分積の生成において、被乗数の2倍と正負の
反転が必要である。2倍は1ビットの左シフトにより行
える。正負の反転は、2の補数をとることによって行っ
たり、あるいは、冗長2進数の正負の反転が各桁毎の正
負の反転によって行えることを利用し、被乗数で1にな
っている桁を−1にすることにより行っている。
Further, in this multiplier, the 2-bit Booth
The amount of hardware can be reduced by applying the method. In the 2-bit Booth method, the number of partial products is reduced by recoding the multiplier to a digit number with a quaternary code (a quaternary number in which each digit is an element of {-2, -1, 0, 1, 2}). It can be halved to speed up the calculation and reduce the amount of hardware. At this time, in generation of the partial product, it is necessary to double the multiplicand and invert the sign. Double can be done by 1-bit left shift. Positive / negative inversion is performed by taking the 2's complement, or by utilizing the fact that the positive / negative inversion of the redundant binary number can be performed by the positive / negative inversion of each digit, the digit which is 1 in the multiplicand is -1. By doing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、部
分積の生成は容易であるが、部分積の各桁が正(つまり
1)にも負(つまり−1)にも成り得るため、加算木の
全般を同一の一般的な冗長2進加算用セルで構成する必
要があった。これは、前記冗長2進加算用セル個々のハ
ードウェア量が多い(約50トランジスタ程度)ことを
考慮すると、素子数の削減,回路構成の簡単化等の実用
化面についてあまり配慮されておらず、組合せ回路とし
て実現する場合、演算数の桁数が大きくなると素子数が
膨大かつ回路構成が複雑となり、演算処理装置を1LS
Iチップに実装することが難しくなる等の問題点があ
る。
In the above prior art, the partial product can be easily generated, but since each digit of the partial product can be positive (that is, 1) or negative (that is, -1), the addition is performed. It was necessary to configure the entire tree with the same general redundant binary addition cells. Considering that the amount of hardware of each redundant binary addition cell is large (about 50 transistors), practical considerations such as reduction of the number of elements and simplification of the circuit configuration are not taken into consideration. When implemented as a combinational circuit, the number of elements becomes large and the circuit configuration becomes complicated when the number of digits of the number of operations becomes large, and the arithmetic processing unit is reduced to 1LS.
There are problems such as difficulty in mounting on an I-chip.

【0005】本発明の目的は、このような従来の問題点
を改善し、乗算器を規則正しい回路構造で、かつ素子数
の少ない組合せ回路として実現し、内部加減算における
桁上げ値の伝播を防止すると共に回路構成を簡単化する
ことによってLSIチップに実装が容易である高速な演
算処理装置を提供することにある。
An object of the present invention is to improve such conventional problems, realize a multiplier as a combinational circuit having a regular circuit structure and a small number of elements, and prevent propagation of a carry value in internal addition / subtraction. Another object of the present invention is to provide a high-speed arithmetic processing device that can be easily mounted on an LSI chip by simplifying the circuit configuration.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的は、被減数と減
数とを入力して、それらの差を符号付ディジット表現で
生成する減算手段を有し、前記減算手段が2つの演算数
(例えば、2進数)の一方から他方を減算することによ
って、各桁が負、0、正のいずれかの値である符号付デ
ィジット数へ変換することによって達成される。
The object is to have subtraction means for inputting a dividend and a subtraction and generating a difference between them by a signed digit representation, wherein the subtraction means has two operation numbers (for example, This is achieved by converting each digit into a signed digit number, where each digit is a negative, zero, or positive value by subtracting the other from one.

【0007】[0007]

【作用】2つの演算数(例えば、2進数)の一方から他
方を減算することによって、符号付ディジット数の形で
差を生成できる。この2つの演算数は、互いに対応する
各桁が共に非負か非正であるため、冗長減算(つまり、
減算結果を符号付ディジィト表現で冗長性をもたせて表
す減算)において桁上げ(または桁借り)が全く生じ
ず、この減算手段を非常に簡単な回路構成にすることが
可能である。例えば、2進数の場合には、排他的論理和
と論理積(または、論理和の論理否定)で非常に簡単に
構成できる。したがって、従来のように、2つの演算数
(例えば、2進数)を符号付ディジット表現に変換した
後、通常の符号付ディジィト加算器(減算器)で減算の
演算を行なうのに比べて大幅にハードウェア量が削減で
きる。
The difference can be generated in the form of a signed digit number by subtracting the other from one of the two calculated numbers (for example, a binary number). Since these two operands are both non-negative or non-positive in the corresponding digits, the redundant subtraction (that is,
Carrying (or borrowing) does not occur at all in the subtraction in which the result of the subtraction is represented by the signed digit expression with redundancy, and this subtracting means can be made a very simple circuit configuration. For example, in the case of a binary number, it can be configured very simply by exclusive OR and logical product (or logical NOT of logical OR). Therefore, as compared with the conventional method, after converting two operation numbers (for example, a binary number) into a signed digit representation, a subtraction operation is performed by a normal signed digit adder (subtractor). The amount of hardware can be reduced.

【0008】また、符号付ディジット表現体系における
加算器を用いる演算装置では、減算の演算と符号付ディ
ジット数への変換が同時に遅延の短い回路で実現でき、
乗算や除算等の演算における遅延時間(つまり、実行時
間)が短縮される。
Further, in the arithmetic unit using the adder in the signed digit representation system, the subtraction operation and the conversion into the number of signed digits can be realized simultaneously by a circuit with a short delay,
The delay time (that is, execution time) in operations such as multiplication and division is reduced.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。図1は、本発明を適用した乗算器の一実施例の構成
図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a multiplier to which the present invention is applied.

【0010】乗数リコード回路100は、2ビットBoot
hの方法を改良した方法を用いて乗数を各桁が{−2,−
1,0,1,2}のいずれかの値である4進符号付きデ
ィジット数にリコードする回路である。
The multiplier recoding circuit 100 has a 2-bit Boot
Each digit of the multiplier is {-2,-
It is a circuit for recoding to a digit number with a quaternary code which is any one of 1, 0, 1, 2}.

【0011】中間部分積生成器110は、乗数リコーダ
100でリコードされた乗数の桁と被乗数とからこれら
の積を求め、中間的な部分積を生成する回路である。
The intermediate partial product generator 110 is a circuit for obtaining an intermediate partial product from the product of the digit of the multiplier and the multiplicand recoded by the multiplier recorder 100.

【0012】冗長減算器120は、偶数つまり2k番目
(ただし、0も含む。)の中間部分積生成器110で生
成された部分積(ただし、各桁が非負である。)から、
その隣の奇数つまり2k+1番目の中間部分積生成器1
10で生成された部分積(ただし、各桁が非負であ
る。)を減算し、その差を各桁が{−1,0,1}のい
ずれかの値である冗長2進数の形式で出力する回路であ
る。
Redundant subtractor 120 outputs even partial, ie, 2k-th (including 0) intermediate partial product generator 110 from partial products (where each digit is non-negative).
The odd number next to it, that is, the 2k + 1th intermediate partial product generator 1
The partial product (where each digit is non-negative) generated in 10 is subtracted, and the difference is output in the form of a redundant binary number in which each digit is one of {-1, 0, 1}. It is a circuit to do.

【0013】冗長加算器130は、加算木を構成してお
り、一般の冗長2進数同士の冗長2進体系での加算を行
う回路である。
The redundant adder 130 is a circuit that constitutes an addition tree and is a circuit that performs addition in a redundant binary system of general redundant binary numbers.

【0014】冗長2進・2進変換器140は、積として
求まった冗長2進数を2進数に変換する回路であり、桁
上げ先見加算器等で容易に実現できる。
The redundant binary / binary converter 140 is a circuit for converting a redundant binary number obtained as a product into a binary number, and can be easily realized by a carry lookahead adder or the like.

【0015】次に乗数リコード回路100について説明
する。2の補数表示形式の時、乗数Yは、(数1)で表
せる。ただし、ynは符号ビット、yn-1,……,y1
数値部である。今簡単のためYの長さnが偶数とする
と、(数2)と表せる。ただし、y0=0である。
Next, the multiplier recoding circuit 100 will be described. In the two's complement display format, the multiplier Y can be expressed by (Equation 1). However, y n is a sign bit, and y n-1 , ..., Y 1 is a numerical part. For the sake of simplicity, if the length n of Y is an even number, it can be expressed as (Equation 2). However, y 0 = 0.

【0016】[0016]

【数1】 [Equation 1]

【0017】[0017]

【数2】 [Equation 2]

【0018】このとき被乗数Xに対して、乗算X・Y
は、(数3)で表せる。
At this time, the multiplicand X is multiplied by X.Y.
Can be expressed by (Equation 3).

【0019】[0019]

【数3】 [Equation 3]

【0020】つまり、中間的な部分積は、jが偶数(0
も含む。)の場合には、 (y2j+y2j+1−2y2j+2)・X・22j であり、jが奇数の場合には、 (2y2j+2−y2j+1−y2j)・X・22j である。最終的な部分積は、前記jが偶数の場合の中間
的な部分積と、jが奇数の場合の中間的な部分積との減
算で求まる。したがって、乗数リコード回路100で
は、jが偶数の場合には、(数4),jが奇数の場合に
は、(数5)によって、乗数を各桁bjが{−2,−1,0,
1,2} のいずれかである4進符号付きディジット数に
リコードする。
That is, in the intermediate partial product, j is an even number (0
Also includes. ), (Y 2j + y 2j + 1 -2y 2j + 2 ) * X.2 2j , and when j is an odd number, (2y 2j + 2- y 2j + 1 -y 2j ). X.22j . The final partial product is obtained by subtracting the intermediate partial product when j is an even number and the intermediate partial product when j is an odd number. Therefore, in the multiplier recoding circuit 100, when j is an even number, (Equation 4), and when j is an odd number, the multiplication factor of each digit b j is {-2, -1, 0 according to (Equation 5). ,
Recode to a digit number with a quaternary code that is either 1, 2}.

【0021】[0021]

【数4】 [Equation 4]

【0022】[0022]

【数5】 [Equation 5]

【0023】図2,図3に乗数リコード回路100を構
成する回路(つまりセル)について説明する。まず、リ
コードされた乗数(つまり4進符号付きディジット数)
の2値信号化の一例を以下に示す。リコードされた乗数
の桁bj を(表1)に示す3ビット2値信号
A circuit (that is, a cell) forming the multiplier recoding circuit 100 will be described with reference to FIGS. First, the recoded multiplier (that is, the number of digits with a quaternary code)
An example of the binary signal conversion of is shown below. 3-bit binary signal showing recoded multiplier digit b j in (Table 1)

【0024】[0024]

【外1】 [Outer 1]

【0025】,[0025]

【0026】[0026]

【外2】 [Outside 2]

【0027】,[0027]

【0028】[0028]

【外3】 [Outside 3]

【0029】で表現する。It is expressed by

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】以上のように2値信号化を行うと、乗数リ
コード回路100におけるリコードされた乗数の第j桁
jの決定は、次の論理式によって行われる。ただし、j
は0からn/2−1までの値をとる整数である。
When the binary signal is converted as described above, the jth digit b j of the recoded multiplier in the multiplier recoding circuit 100 is determined by the following logical expression. However, j
Is an integer that takes a value from 0 to n / 2-1.

【0032】(i)jが偶数(つまりj=2k)のとき、
(数6)である。
(I) When j is an even number (that is, j = 2k),
(Equation 6)

【0033】[0033]

【数6】 [Equation 6]

【0034】(ii)jが奇数(つまりj=2k+1)のと
き、(数7)である。
(Ii) When j is an odd number (that is, j = 2k + 1), (Equation 7).

【0035】[0035]

【数7】 [Equation 7]

【0036】[0036]

【数8】 [Equation 8]

【0037】ただし、j=0のときは、簡単に、(数
8)とできる。以上の論理式において、・は論理積(A
ND),+は論理和(OR),
However, when j = 0, (Equation 8) can be easily obtained. In the above logical expression, · is the logical product (A
ND), + is a logical sum (OR),

【0038】[0038]

【外4】 [Outside 4]

【0039】は排他的論理和(EX−OR),−は論理否
定を表す演算子である。図2および図3は、それぞれ図
1の乗数リコード回路100の偶数桁部および奇数桁部
を構成する回路の一例である。つまり、図2に示す回路
はリコードされた乗数の偶数桁b2kを生成する回路であ
り、図3に示す回路はリコードされた乗数の奇数桁b
2k+1を生成する回路である。
The exclusive OR (E X -OR), - is an operator representing a logical NOT. FIG. 2 and FIG. 3 are examples of circuits forming the even digit part and the odd digit part of the multiplier recoding circuit 100 of FIG. 1, respectively. That is, the circuit shown in FIG. 2 is a circuit for generating an even digit b 2k of the recoded multiplier, and the circuit shown in FIG. 3 is an odd digit b 2 of the recoded multiplier.
This is a circuit that generates 2k + 1 .

【0040】図2において、jは偶数(つまり2k,た
だし、kは0または正整数)であり、ゲート211はイ
ンバータ回路、ゲート212はNAND回路、ゲート2
21はAND−NOR複合ゲート、ゲート222はOR
−NAND複合ゲート、ゲート223は排他的OR回路
である。信号y2j+2201,y2j+1202,y2j203
はそれぞれ乗数Yの第2j+2桁、第2j+1桁、第2
j桁を表す1ビット2値信号である。ただし、jは偶数
である。また、信号
In FIG. 2, j is an even number (that is, 2k, where k is 0 or a positive integer), a gate 211 is an inverter circuit, a gate 212 is a NAND circuit, and a gate 2 is used.
21 is an AND-NOR composite gate, and gate 222 is an OR
-NAND composite gate, gate 223 is an exclusive OR circuit. Signals y 2j + 2 201, y 2j + 1 202, y 2j 203
Are respectively the 2j + 2th digit, the 2j + 1th digit, the 2nd digit of the multiplier Y.
It is a 1-bit binary signal representing j digits. However, j is an even number. Also the signal

【0041】[0041]

【外5】 [Outside 5]

【0042】231、231,

【0043】[0043]

【外6】 [Outside 6]

【0044】232、232,

【0045】[0045]

【外7】 [Outside 7]

【0046】233はリコードされた乗数の第j桁bj
を表す3ビット信号である。なお、信号
233 is the j-th digit b j of the recoded multiplier
Is a 3-bit signal representing Signal

【0047】[0047]

【外8】 [Outside 8]

【0048】は、OR−NAND複合ゲート222およ
びインバータ回路211で構成される回路によって生成
され、信号
Is generated by the circuit composed of the OR-NAND composite gate 222 and the inverter circuit 211,

【0049】[0049]

【外9】 [Outside 9]

【0050】は排他的OR回路223によって決定さ
れ、信号
Is determined by the exclusive OR circuit 223, and the signal

【0051】[0051]

【外10】 [Outside 10]

【0052】はAND−NOR複合ゲート221および
インバータ回路211で構成される回路によって決定す
る。
Is determined by a circuit composed of an AND-NOR composite gate 221 and an inverter circuit 211.

【0053】図3は、jが奇数(つまり2k+1)の場
合のリコード回路図である。同図中、ゲート261,2
62,272および273は、それぞれ図2におけるイ
ンバータ回路211、NAND回路212,OR−NA
ND複合ゲート222および排他的OR回路223と同
様であり、ゲート263および273は、NOR回路で
ある。また、信号y2j+2251,y2j+1252,y2j
53はそれぞれ乗数Yの第2j+2桁,第2j+1桁,
第2j桁を表す1ビット2値信号である。ただし、jは
奇数である。さらに信号
FIG. 3 is a recoding circuit diagram when j is an odd number (that is, 2k + 1). In the figure, gates 261 and 261
62, 272 and 273 are the inverter circuit 211, the NAND circuit 212, and the OR-NA in FIG.
Similar to the ND composite gate 222 and the exclusive OR circuit 223, the gates 263 and 273 are NOR circuits. Also, the signals y 2j + 2 251, y 2j + 1 252, y 2j 2
53 is the 2j + 2th digit, 2j + 1th digit, and
This is a 1-bit binary signal representing the 2j-th digit. However, j is an odd number. Further signal

【0054】[0054]

【外11】 [Outside 11]

【0055】281,281,

【0056】[0056]

【外12】 [Outside 12]

【0057】282,282

【0058】[0058]

【外13】 [Outside 13]

【0059】283はリコードされた乗数の第j桁bj
を表す3ビット信号である。なお、図3において、信号
283 is the j-th digit b j of the recoded multiplier
Is a 3-bit signal representing In FIG. 3, the signal

【0060】[0060]

【外14】 [Outside 14]

【0061】282および282 and

【0062】[0062]

【外15】 [Outside 15]

【0063】283を決定する回路は図2のものと同じ
であるが、信号
The circuit that determines 283 is the same as that of FIG.

【0064】[0064]

【外16】 [Outside 16]

【0065】281はNOR回路263および271で
構成される回路によって決定される。次に、中間部分積
生成器110について説明する。
281 is determined by a circuit formed of NOR circuits 263 and 271. Next, the intermediate partial product generator 110 will be described.

【0066】中間的な部分積は、bjの値によって−2
X,−X,0,X,2Xのいずれかとなる。ただし、重
み2jは省いている。また2Xは被乗数Xの2倍を意味
する。この被乗数Xの2倍は、1ビットのシフトをすれ
ば実現でき、組合せ回路で簡単に作れる。一方正負の符
号反転は、2の補数表示するために被乗数Xの(各桁毎
に)論理否定
The intermediate partial product is -2 depending on the value of b j.
It will be one of X, -X, 0, X and 2X. However, the weight 2 j is omitted. 2X means twice the multiplicand X. Twice the multiplicand X can be realized by shifting 1 bit, and can be easily made by a combinational circuit. On the other hand, the sign inversion of positive and negative is the logical negation (for each digit) of the multiplicand X in order to display the two's complement.

【0067】[0067]

【外17】 [Outside 17]

【0068】を生成し、そのGenerate the

【0069】[0069]

【外18】 [Outside 18]

【0070】の最下位桁に1を加えればよい。しかし、
1を加える操作を中間部分積生成器110でやると、ハ
ードウェア量が多くなるだけでなく、部分積の生成に多
くの時間を費やす。そこで、
One may be added to the least significant digit of. But,
If the operation of adding 1 is performed by the intermediate partial product generator 110, not only the amount of hardware increases but also a large amount of time is spent for generating partial products. Therefore,

【0071】[0071]

【外19】 [Outside 19]

【0072】の最下位桁に1を加える操作を中間部分積
生成器110で行わずに、以後の部分積の加算部にまわ
せば、ハードウェアも増えずに高速化が可能である。ま
た、冗長加算器130での補正項1を加える操作を容易
にするため、中間部分積生成器110において、下位桁
の部分で補正(すなわち、1を加えること)を含めて予
め若干計算しておくとよい。具体的には、中間部分積生
成器110において、最下位1桁を計算しておき最下位
から2桁目に補正(すなわち1の加算)を行うようにす
ればよい。
If the operation of adding 1 to the least significant digit is not performed by the intermediate partial product generator 110 and is added to the subsequent partial product adding section, the hardware can be increased and the speed can be increased. Further, in order to facilitate the operation of adding the correction term 1 in the redundant adder 130, the intermediate partial product generator 110 slightly calculates in advance including the correction (that is, adding 1) in the lower digit part. It is good to put it. Specifically, the intermediate partial product generator 110 may calculate the least significant one digit and perform correction (that is, addition of 1) to the second least significant digit.

【0073】このとき、リコードされた乗数の第j桁b
jに対応する中間的な部分積の第i桁は(数9)によっ
て決定される。
At this time, the j-th digit b of the recoded multiplier
The i th digit of the intermediate partial product corresponding to j is determined by (Equation 9).

【0074】[0074]

【数9】 [Equation 9]

【0075】ただし、c2は第2桁へ加える補正項を表
し、これは、加算木の部分で足し込む。なお、z1
i,c2は共に添字jを省略している。
However, c 2 represents a correction term to be added to the second digit, which is added in the addition tree portion. Note that z 1 ,
The subscript j is omitted for both z i and c 2 .

【0076】図4は、図1の中間部分積生成器110に
おける部分積の中間桁(つまり、第2桁から第n桁ま
で)の各桁に対応する部分を構成する回路の一例であ
る。同図は特にリコードされた乗数の第j桁bjに対応
する中間的部分積の第2桁から第n桁の間にある第i桁
iを生成する回路である。図中、ゲート411はAN
D−NOR回路であり、ゲート421は排他的NOR回
路である。また、信号
FIG. 4 is an example of a circuit forming a portion corresponding to each of the intermediate digits (that is, the second digit to the nth digit) of the partial product in the intermediate partial product generator 110 of FIG. The figure shows a circuit for generating an i- th digit z i between the second digit and the n-th digit of the intermediate partial product corresponding to the j-th digit b j of the recoded multiplier. In the figure, the gate 411 is AN
It is a D-NOR circuit, and the gate 421 is an exclusive NOR circuit. Also the signal

【0077】[0077]

【外20】 [Outside 20]

【0078】401,401,

【0079】[0079]

【外21】 [Outside 21]

【0080】402および402 and

【0081】[0081]

【外22】 [Outside 22]

【0082】403はリコードされた乗数の第j桁を表
す3ビット2値信号である。ただし、jは0からn/2
−1までの整数である。信号zi431は中間的な部分
積の第i桁を表す1ビット2値信号である。ただし、i
は1からnまで整数である。なお、z1,zn+1およびc
2を生成する回路も容易に構成できる。
Reference numeral 403 is a 3-bit binary signal representing the j-th digit of the recoded multiplier. However, j is 0 to n / 2
It is an integer up to -1. The signal z i 431 is a 1-bit binary signal representing the i-th digit of the intermediate partial product. However, i
Is an integer from 1 to n. Note that z 1 , z n + 1 and c
A circuit for generating 2 can be easily constructed.

【0083】次に、冗長減算器120について説明す
る。本減算器120において、リコードされた乗数の偶
数桁b2kに対応する部分積から奇数桁b2k+1に対応する
部分積の減算値を冗長2進数で表現し、減算の際、桁上
げ(あるいは桁借り)の伝播をなくしている。したがっ
て回路が非常に簡単に構成できる。
Next, the redundant subtractor 120 will be described. In the subtractor 120, the subtraction value of the partial product corresponding to the odd digit b 2k + 1 from the partial product corresponding to the even digit b 2k of the recoded multiplier is represented by a redundant binary number, and a carry ( Or borrowing) has been eliminated. Therefore, the circuit can be constructed very easily.

【0084】冗長2進数の桁riを(表2)に示す2ビ
ット2値信号
2-bit binary signal showing redundant binary digit r i as shown in (Table 2)

【0085】[0085]

【外23】 [Outside 23]

【0086】,,

【0087】[0087]

【外24】 [Outside 24]

【0088】で表現すると、冗長減算器120における
減算の第i桁は(表2)のように決定される。
Expressed as, the i-th digit of the subtraction in the redundant subtractor 120 is determined as shown in (Table 2).

【0089】[0089]

【表2】 [Table 2]

【0090】偶数桁b2kに対応する中間的な部分積の第
i桁ziおよび奇数桁b2k+1に対応する中間的な部分積
の第i−2桁wi-2に対して、減算値の第i桁riは、
(数10)で決定される。
For the i th digit z i of the intermediate partial product corresponding to the even digit b 2k and the i-2 th digit w i-2 of the intermediate partial product corresponding to the odd digit b 2k + 1 , The i-th digit r i of the subtraction value is
It is determined by (Equation 10).

【0091】[0091]

【数10】 [Equation 10]

【0092】なお、偶数桁b2kに対する中間的な部分積
の第i桁ziから奇数桁b2k+1に対する中間的な部分積
の第i−2桁wi-2を減算するのは、それらの部分積が
jが偶数の場合と奇数の場合とで2桁(つまり、重み
が22だけ)ずれているためである。また、zn+3,z
n+2は、zn+3=zn+1,zn+2=zn+1と決定できる。
The subtraction of the i-2th digit w i-2 of the intermediate partial product for odd-numbered digits b 2k + 1 from the i-th digit z i of the intermediate partial product for even-numbered digits b 2k is as follows: This is because the partial products are shifted by two digits (that is, the weight is 2 2 ) depending on whether b j is even or odd. Also, z n + 3 , z
n + 2 can be determined as zn + 3 = zn + 1 and zn + 2 = zn + 1 .

【0093】図5は、図1における冗長減算器120を
構成する冗長減算用回路であり、各桁i毎の被減数zi
と減数wiとの減算を行う回路の一例を示す。図中、ゲ
ート511はNAND回路、ゲート521はインバータ
回路、ゲート522はOR−NAND回路であり、信号
FIG. 5 shows a circuit for redundant subtraction which constitutes the redundant subtractor 120 shown in FIG. 1, and has a minuend z i for each digit i.
An example of a circuit for performing the subtraction between the subtraction factor w i and In the figure, a gate 511 is a NAND circuit, a gate 521 is an inverter circuit, and a gate 522 is an OR-NAND circuit.

【0094】[0094]

【外25】 [Outside 25]

【0095】501は、偶数番目の(つまり、b2kに対
応する)中間的な部分積の第i桁をz iの論理否定を表
す1ビツト信号であり、信号wi502は、奇数番目の
(つまり、b2k+1に対応する)中間的な部分積の第i−
2桁を表す1ビット信号である。ただし、i=1,2に
対しては減数wiが常に0となるため、被減数ziをその
まま減算結果とすればよい。また、i=n+3のときに
は入力信号の被減数ziと減数wiとを入れ換えることに
よって、図5の減算用回路を使用できる。さらに、信号
501 is an even-numbered (that is, b2kAgainst
Z) is the i th digit of the intermediate partial product iThe logical negation of
1 bit signal, signal wi502 is an odd number
(That is, b2k + 1I- of the intermediate partial product
It is a 1-bit signal that represents two digits. However, for i = 1, 2
For the reduction wiSince it is always 0, the minuend ziThat
The subtraction result may be used as it is. When i = n + 3,
Is the minuend z of the input signaliAnd reduction wiTo replace and
Therefore, the subtraction circuit of FIG. 5 can be used. Furthermore, the signal

【0096】[0096]

【外26】 [Outside 26]

【0097】531および531 and

【0098】[0098]

【外27】 [Outside 27]

【0099】532は減算値、つまり乗数4ビット当り
の部分積(すなわち、冗長2進数)の第i桁riを表す
2ビット2値信号である。なお、図5の回路の代りに、
2入力NOR回路と排他的NOR回路によって減算用回
路を容易に構成できることは自明である。ここで、図5
における中間的な部分積の桁ziの論理否定
Reference numeral 532 is a subtracted value, that is, a 2-bit binary signal representing the i-th digit r i of the partial product (that is, redundant binary number) per 4 bits of the multiplier. In addition, instead of the circuit of FIG.
It is obvious that the subtraction circuit can be easily configured by the 2-input NOR circuit and the exclusive NOR circuit. Here, FIG.
The logical negation of the intermediate partial product digit z i in

【0100】[0100]

【外28】 [Outside 28]

【0101】501は、図4における排他的NOR回路
421を排他的OR回路で置き替えることにより、ゲー
ト段数を増すことなく、容易に得られる。
501 can be easily obtained by replacing the exclusive NOR circuit 421 in FIG. 4 with an exclusive OR circuit without increasing the number of gate stages.

【0102】また、偶数番目の(つまり、b2kに対応す
る)中間的部分積の補正項の足し込みは、前記冗長減算
を行う際に計算しておくと、加算木での足し込みが非常
に容易になる。つまり、偶数番目の中間的な部分積の第
2桁z2とその補正項c2との加算は(数11),(数1
2)で決定される。中間的な部分積の第2桁は(数1
1)となり、および、第3桁への補正項(つまり桁上
げ)t3は(数12)となる。この補正項t3および奇数
番目の中間的な部分積の第2桁への補正項−c2は加算
木で容易に足し込むことができる。ただし、奇数番目の
中間的な部分積は偶数番目のものから減算するため、そ
の補正項はc2ではなく、−c2となる。
Further, the addition of the correction terms of the even-numbered intermediate partial products (that is, corresponding to b 2k ) is calculated at the time of performing the redundant subtraction, the addition in the addition tree is extremely difficult. To be easier. In other words, the addition of the second digit z 2 of the even-numbered intermediate partial product and the correction term c 2 is (Equation 11), (Equation 1)
Determined in 2). The second digit of the intermediate partial product is (Equation 1
1), and the correction term (that is, carry) t 3 to the third digit becomes (Equation 12). The correction term t 3 and the correction term −c 2 for the second digit of the odd-numbered intermediate partial product can be easily added by the addition tree. However, since the odd-numbered intermediate partial product is subtracted from the even-numbered ones, the correction term rather than c 2, the -c 2.

【0103】[0103]

【数11】 [Equation 11]

【0104】[0104]

【数12】 [Equation 12]

【0105】最後に加算木を構成する冗長加算器130
について説明する。冗長加算器130における桁上げの
伝播が高々1桁となる加算規則を(表3)に示す。
Finally, the redundant adder 130 that forms the addition tree
Will be described. Table 3 shows an addition rule in which the carry propagation in the redundant adder 130 is at most one digit.

【0106】[0106]

【表3】 [Table 3]

【0107】このとき、被加数の第i桁xiと加数の第
i桁yiとの組合せ状態を表す信号p iを(数13)で導
入し、このpiを用いて(表3)の中間桁上げciおよび
中間和siに(数14)で関係づけられる変数ui,vi
および中間和siの絶対値
At this time, the i-th digit x of the augendiAnd the addend of
i digit yiSignal p that represents the combination state with iIs derived by (Equation 13)
Enter this piUsing the intermediate carry c of (Table 3)iand
Intermediate sum siA variable u that is related toi, Vi
And intermediate sum siAbsolute value of

【0108】[0108]

【外29】 [Outside 29]

【0109】は、それぞれ、(数15)で決定できる。
また最終和ziは(数16)で表わされる2ビット信号
Each can be determined by (Equation 15).
The final sum z i is a 2-bit signal represented by (Equation 16).

【0110】[0110]

【外30】 [Outside 30]

【0111】,,

【0112】[0112]

【外31】 [Outside 31]

【0113】で与えられる。Is given by

【0114】[0114]

【数13】 [Equation 13]

【0115】[0115]

【数14】 [Equation 14]

【0116】[0116]

【数15】 [Equation 15]

【0117】[0117]

【数16】 [Equation 16]

【0118】図6は、図1における冗長加算器130の
一例を示す回路図である。図中、ゲート311はNOR
回路、ゲート312,351はNAND回路、ゲート3
13は排他的OR回路、ゲート332は排他的NOR回
路、ゲート352はインバータ回路、ゲート331はA
ND−NOR複合ゲート、ゲート352はOR−NAN
D複合ゲートである。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of redundant adder 130 in FIG. In the figure, the gate 311 is NOR
Circuit, gates 312 and 351 are NAND circuits, gate 3
13 is an exclusive OR circuit, gate 332 is an exclusive NOR circuit, gate 352 is an inverter circuit, and gate 331 is A.
ND-NOR composite gate, gate 352 is OR-NAN
It is a D composite gate.

【0119】また、信号Also, the signal

【0120】[0120]

【外32】 [Outside 32]

【0121】301および301 and

【0122】[0122]

【外33】 [Outside 33]

【0123】302は被加数である冗長2進数の第i桁
iを表す2ビット信号、
302 is a 2-bit signal representing the i-th digit x i of the redundant binary number which is the augend;

【0124】[0124]

【外34】 [Outside 34]

【0125】303および303 and

【0126】[0126]

【外35】 [Outside 35]

【0127】304は加数である冗長2進数の第i行304 is the i-th row of the redundant binary number which is the addend

【0128】[0128]

【外36】 [Outside 36]

【0129】を表す2ビット信号、1ビット信号321
は第i桁における前記被加数と加数の状態信号piを表
し、1ビット信号323は第i−1桁における前記被加
数と加数の状態信号pi-1を表し、1ビット信号322
は第i桁における中間和の絶対値を表す信号
2-bit signal representing 1-bit signal 321
Represents the augend and addend status signal p i at the i-th digit, and the 1-bit signal 323 represents the augend and addend status signal p i-1 at the i−1-th digit, 1 bit Signal 322
Is a signal representing the absolute value of the intermediate sum at the i-th digit

【0130】[0130]

【外37】 [Outside 37]

【0131】である。信号341は第i桁における前記
中間桁上げに関係する信号viであり、信号343は第
i−1桁からの前記中間桁上げに関係する信号vi-1
あり、信号342は第i桁における前記中間和に関係す
る信号uiの論理否定信号
It is The signal 341 is the signal v i related to the intermediate carry at the i th digit, the signal 343 is the signal v i-1 related to the intermediate carry from the i−1 th digit, and the signal 342 is the i th position. Logical negation signal of the signal u i related to said intermediate sum in digits

【0132】[0132]

【外38】 [Outside 38]

【0133】である。出力信号It is Output signal

【0134】[0134]

【外39】 [Outside 39]

【0135】361および361 and

【0136】[0136]

【外40】 [Outside 40]

【0137】362は前記最終和の第i桁ziを表す2
ビット信号である。以上の図2〜図6に示した回路図に
おいて、図中の排他的OR回路はインバータとの種々の
組合せによって排他的NOR回路に置き換えたり、NA
ND回路をインバータと組合せてNOR回路に置き換え
たり、複合ゲートや排他的OR回路等をNAND回路、
NOR回路あるいはインバータの組合せで構成したり、
あるいは、それらの逆を容易に行い得ることは既知であ
る。
362 is 2 which represents the i-th digit z i of the final sum
It is a bit signal. In the circuit diagrams shown in FIGS. 2 to 6 above, the exclusive OR circuit in the drawings is replaced with an exclusive NOR circuit by various combinations with an inverter, or an NA is used.
An ND circuit is combined with an inverter to replace it with a NOR circuit, or a composite gate, an exclusive OR circuit, or the like is a NAND circuit,
Composed of NOR circuit or combination of inverters,
Alternatively, it is known that the reverse can easily be done.

【0138】なお、本実施例はCMOS回路を意識した
2値論理で実現したが、他のテクノロジ(例えば、NM
OS,ECL,TTL,IIL等)あるいは多値論理を
利用しても容易に実現できる。
Although the present embodiment is realized by the binary logic in consideration of the CMOS circuit, other technologies (for example, NM) are used.
(OS, ECL, TTL, IIL, etc.) or multi-valued logic can be easily used.

【0139】本実施例では冗長2進加算木を利用した乗
算器について説明したが、本発明はWallace木を用いた
乗算器あるいは配列型乗算器等へも容易に適用できる。
In this embodiment, the multiplier using the redundant binary addition tree has been described, but the present invention can be easily applied to the multiplier using the Wallace tree or the array type multiplier.

【0140】本実施例によれば、簡単な構成の冗長減算
用回路を付加することにより、部分積の数を従来のBoot
hの方法による場合に較べて約半数にできるので、例え
ば冗長2進加算木を用いた乗算器では加算木の段数が一
段減るため、実行に要する遅延において2〜3ゲート段
短縮され、素子数において約4割程度削減できる等の効
果がある。
According to this embodiment, the number of partial products can be reduced by adding a redundant subtraction circuit having a simple structure to the conventional Boot.
The number can be reduced to about half compared with the case of the method of h. For example, in a multiplier using a redundant binary addition tree, the number of stages in the addition tree is reduced by one stage, so the delay required for execution is reduced by 2 to 3 gate stages, and There is an effect such as a reduction of about 40%.

【0141】[0141]

【発明の効果】本発明によれば、簡単な回路構成の減算
手段などを付加することにより、2つの演算数を入力と
する演算と符号付ディジット数への変換とが行なえ、演
算器の個数を削減できるので、(1)演算処理装置の素子
数が削減でき、(2)演算処理装置の高速化が図れ、(3)回
路構成を比較的簡単化でき、(4)演算処理装置のLSI
化が容易かつ経済的になる、等の効果がある。
According to the present invention, by adding a subtracting means having a simple circuit configuration, it is possible to perform an operation that takes two operation numbers as an input and a conversion into a number of digits with a sign, and the number of operation units. Therefore, (1) the number of elements of the arithmetic processing unit can be reduced, (2) the speed of the arithmetic processing unit can be increased, (3) the circuit configuration can be relatively simplified, and (4) the LSI of the arithmetic processing unit.
It has the effect of making it easy and economical.

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

【図1】本発明の一実施例を適用した乗算器の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a multiplier to which an embodiment of the present invention is applied.

【図2】乗数リコード回路の偶数部を構成する回路の回
路図
FIG. 2 is a circuit diagram of a circuit forming an even part of a multiplier recoding circuit.

【図3】乗数リコード回路の奇数部を構成する回路の回
路図
FIG. 3 is a circuit diagram of a circuit forming an odd part of a multiplier recoding circuit.

【図4】中間部分積生成器を構成する回路の回路図FIG. 4 is a circuit diagram of a circuit forming an intermediate partial product generator.

【図5】冗長減算器を構成する回路の回路図FIG. 5 is a circuit diagram of a circuit forming a redundant subtractor.

【図6】冗長加算器を構成する加算用セルを示す回路図FIG. 6 is a circuit diagram showing an addition cell forming a redundant adder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 乗数リコード回路 110 中間部分積生成器 120 冗長減算器 130 冗長加算器 140 冗長2進・2進変換器 100 multiplier recoding circuit 110 intermediate partial product generator 120 redundant subtractor 130 redundant adder 140 redundant binary / binary converter

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被減数と減数とを入力して、それらの差を
符号付ディジット表現で生成する減算手段を有し、 前記減算手段が減算することによって符号付ディジット
数へ変換することを特徴とする演算処理装置。
1. A subtraction means for inputting a dividend and a subtraction and generating a difference between them by a signed digit representation, wherein the subtracting means subtracts to convert into a signed digit number. An arithmetic processing unit.
【請求項2】(a)被減数と減数とを入力して、それら
の差を符号付ディジット表現で生成する減算手段と、 (b)前記減算手段の出力である符号付ディジット数を
入力の少なくとも一方として入力し、符号付ディジット
数を出力する符号付ディジット加算手段とを有し、 前記減算手段が減算することによって符号付ディジット
数へ変換することを特徴とする演算処理装置。
2. A subtraction means for inputting a subtraction and a reduction, and generating a difference between them by a signed digit representation, and (b) at least a signed digit number output from the subtraction means. An arithmetic processing unit comprising: a signed digit addition means for inputting as one side and outputting a signed digit number; and a subtraction means for converting into a signed digit number.
【請求項3】請求項1または2記載の減算手段が被減数
と減数との一桁ずつを入力して、それらの差を符号付デ
ィジット表現した桁を生成する手段を有することを特徴
とする演算処理装置。
3. An arithmetic operation characterized in that the subtracting means according to claim 1 or 2 has a means for inputting each digit of the subtracted number and the subtraction and generating a digit in which the difference between them is represented by a signed digit. Processing equipment.
【請求項4】請求項1または2記載の減算手段が、各1
桁を共にそれぞれ1ビットで表せる被減数と減数とを入
力することを特徴とする演算処理装置。
4. The subtracting means according to claim 1 or 2,
An arithmetic processing unit characterized by inputting a minuend and a subtraction, each of which can represent each digit by 1 bit.
【請求項5】各1桁が1ビットで表せる2つの演算数を
入力し、符号付ディジット数を生成する手段を備え、前
記手段が、 (a)前記2つの演算数の一桁xi,yiを入力してそれ
らの排他的論理和またはその論理否定で表せる情報を出
力する手段と、 (b)前記2つの桁xi,yiを入力してそれらの論理積
または論理和で表せる情報あるいはその論理否定を出力
する手段とを有することを特徴とする演算処理装置。
5. A means for inputting two operation numbers each of which can be represented by one bit and generating a number of signed digits, said means comprising: (a) one digit x i of said two operation numbers; means for outputting their exclusive or information expressed by the logical negation to input y i, expressed by a logical product or logical sum thereof to input (b) the two digit x i, y i An arithmetic processing unit comprising: means for outputting information or its logical NOT.
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