JPH06290022A - Shifter - Google Patents

Shifter

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JPH06290022A
JPH06290022A JP5075916A JP7591693A JPH06290022A JP H06290022 A JPH06290022 A JP H06290022A JP 5075916 A JP5075916 A JP 5075916A JP 7591693 A JP7591693 A JP 7591693A JP H06290022 A JPH06290022 A JP H06290022A
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JP
Japan
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signal line
input
output
output signal
shifter
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JP5075916A
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Masanori Izumikawa
正則 泉川
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NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve the operation speed of a shifter and to reduce power consumption. CONSTITUTION:A reference unit circuit in this shifter is constituted of a clocked inverter 1A connecting its input terminal and output terminal to an input signal line Xi and an I/O signal line Yi L, respectively, and controlled by a control signal Li, a clocked inverter 1B connecting its input terminal and output terminal to the input signal line Xi and an I/O signal line YiR, respectively, and controlled by the inversion signal of the control signal Li, a clocked inverter 1C connecting its input terminal and output terminal to an I/O signal line TiL and an output signal line Xi+1, respectively, and controlled by a control signal Ri, and a clocked inverter 1D connecting its input terminal and output terminal respectively to the I/O signal line YiR and the output signal line Xi+1.

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、シフタに関し、特にマ
イクロプロセッサ上で実現されるシフタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shifter, and more particularly to a shifter implemented on a microprocessor.

【0002】[0002]

【従来の技術】シフタは、ビット幅をもつデータに対し
て指定されたビット数だけ右もしくは左方向へシフトさ
せたり回転させたりする機能を備えた演算器である。
2. Description of the Related Art A shifter is an arithmetic unit having a function of shifting or rotating right or left by a designated number of bits for data having a bit width.

【0003】マイクロプロセッサのシフタとしては、従
来、MOSトランジスタがスイッチとして動作するクロ
スバスイッチ型のシフタがある。このシフタは規則性が
ありレイアウトが容易である反面、デコードの遅延が高
速化のネックとなる欠点がある。
As a shifter of a microprocessor, there is conventionally a crossbar switch type shifter in which a MOS transistor operates as a switch. Although this shifter has regularity and is easy to layout, it has a drawback in that the delay in decoding becomes a bottleneck in speeding up.

【0004】これに対して、図6に示すようなセレクタ
を変形した3種類の基本ユニット21C,21M,21
Lを、図2に示すようにマトリクス状に配列して構成し
たシフタがある。右シフトは左側のデータを、左シフト
では右側のデータを、それ以外のときは同じビット位置
の入力データを出力することによって、シフト動作を行
う。
On the other hand, three types of basic units 21C, 21M, 21 obtained by modifying the selector shown in FIG.
There is a shifter configured by arranging Ls in a matrix as shown in FIG. The right shift outputs the left data, the left shift outputs the right data, and otherwise outputs the input data at the same bit position to perform the shift operation.

【0005】2n ビットシフタのシフトビット数Sは、
次の式で表される。
The shift bit number S of the 2 n- bit shifter is
It is expressed by the following formula.

【0006】 [0006]

【0007】ai =1となっている桁のセレクタは被シ
フトデータを通し、ai =0の桁のセレクタは非シフト
データを通す。右シフトの場合にai に対応する信号を
iで表し、左シフトの場合はLi と表す。
The selector for the digit a i = 1 passes the shifted data, and the selector for the digit a i = 0 passes the non-shifted data. A signal corresponding to a i in the case of right shift is represented by R i , and a signal in the case of left shift is represented by L i .

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、図6
に示す基本ユニット回路に対して、ファンアウト数が少
なくより高速で動作し、しかも素子数が少なくより低消
費電力性に優れた基本ユニット回路を用いたシフタを提
供することである。
The object of the present invention is as shown in FIG.
It is an object of the present invention to provide a shifter using a basic unit circuit which has a smaller number of fan-outs, operates at a higher speed, has a smaller number of elements, and has lower power consumption, as compared with the basic unit circuit shown in FIG.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のシフタは、一本
の入力信号線と、一本の出力信号線と、第1および第2
の二本の入出力信号線と、互いに反転関係にある第1お
よび第2の制御信号線によってそれぞれ制御される第1
および第2のクロックドインバータ並びに互いに反転関
係にある第3および第4の制御信号線によってそれぞれ
制御される第3および第4のクロックドインバータとを
含み、前記第1のクロックドインバータは、入力端を前
記入力信号線に接続し、出力端を前記第1の入出力信号
線に接続し、前記第2のクロックドインバータは、入力
端を前記入力信号線に接続し、出力端を前記第2の入出
力信号線に接続し、前記第3のクロックドインバータ
は、入力端を前記第1の入出力信号線に接続し、出力端
を前記出力信号線に接続し、前記第4のクロックドイン
バータは、入力端を前記第2の入出力信号線に接続し、
出力端を前記出力信号線に接続するように構成した回路
を基本ユニットとして用いることを特徴とする
A shifter according to the present invention includes one input signal line, one output signal line, and first and second output signal lines.
Two input / output signal lines and the first and second control signal lines, which are in an inverse relationship with each other, respectively.
And a second clocked inverter, and third and fourth clocked inverters respectively controlled by third and fourth control signal lines which are in an inversion relationship with each other, and the first clocked inverter has an input An end is connected to the input signal line, an output end is connected to the first input / output signal line, and the second clocked inverter has an input end connected to the input signal line and an output end connected to the first input / output signal line. The second clocked inverter is connected to the second input / output signal line, the third clocked inverter has an input end connected to the first input / output signal line, an output end connected to the output signal line, and the fourth clock The inverter has an input terminal connected to the second input / output signal line,
A circuit configured to connect the output terminal to the output signal line is used as a basic unit.

【実施例】次に、本発明の好適な実施例について、図面
を参照して説明する。図1(a)から(c)は、本発明
の一実施例のシフトレジスタに用いられる基本ユニット
回路の回路図である。また、図2は、上記基本ユニット
回路を用いたシフタのブロック図である。図1(a)に
おいて、1A,1B,1Cおよび1Dはそれぞれクロッ
クドインバータを、Ri はi桁目の右シフト信号を、L
i はi桁目の左シフト信号を、Yi RおよびYi Lはそ
れぞれ被シフト信号転送のための入出力信号を、Xi
非シフト信号を、Xi+1 はシフト結果信号を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A to 1C are circuit diagrams of a basic unit circuit used in a shift register according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a shifter using the above basic unit circuit. In FIG. 1A, 1A, 1B, 1C and 1D are clocked inverters, R i is a right shift signal at the i-th digit, and L i is a right shift signal.
i is a left shift signal at the i- th digit, Y i R and Y i L are input / output signals for transferring the shifted signal, X i is a non-shifted signal, and X i + 1 is a shift result signal. .

【0010】左シフトを行う場合は、LSB側からシフ
トビット数分を0にセットする必要がある。同様に、右
シフトを行う場合はMSB側からシフトビット数分を符
号拡張または0拡張する必要がある。このため、MSB
側2i ビットに図1(b)に示すMSB用基本ユニット
回路2Mを、LSB側2i ビットに図1(c)に示すL
SB用基本ユニット回路2Lを用いる。
When performing the left shift, it is necessary to set 0 for the number of shift bits from the LSB side. Similarly, when performing right shift, it is necessary to sign-extend or zero-extend the number of shift bits from the MSB side. Therefore, the MSB
The side 2 i bit is the MSB basic unit circuit 2M shown in FIG. 1B, and the LSB side 2 i bit is the L shown in FIG. 1C.
The SB basic unit circuit 2L is used.

【0011】以下に、本実施例のシフト動作を、1桁目
(21 ビット)のデータのセレクト状態を示す図3,図
4および図5を用いて説明する。 シフトしない場合(図3参照) 右シフトも左シフトも行わない場合は、R1 =L1 =0
である。従って、クロックドインバータ1B/1Dが出
力信号線をドライブするので、図3中に黒の太線で示し
たようにデータが流れる。つまり、R1 =L1 =0のと
きは、非シフトデータを通す。 右2ビットシフトの場合(図4参照) 右2ビットシフトを行う場合は、R1 =1,L1 =0で
ある。従って、クロックドインバータ1B/1Cが出力
信号線をドライブするので、図4中に黒の太線および白
の太線で示したようにデータが流れる。X2 〔7〕,X
2 〔6〕には符号拡張ビットSIGNが出力される。つ
まり、右2ビットシフトが行われる。 左2ビットシフトの場合(図5参照) 左2ビットシフトを行う場合は、R1 =0,L1 =1で
ある。従って、クロックドインバータ1A/1Dが出力
信号線をドライブするので、図5中に黒の太線および白
の太線で示したようにデータが流れる。X2
[0011] Hereinafter, the shift operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 4 and 5 showing a selected state of the data of the first digit (2 1 bit). When no shift is performed (see FIG. 3) When neither right shift nor left shift is performed, R 1 = L 1 = 0
Is. Therefore, the clocked inverters 1B / 1D drive the output signal lines, so that data flows as shown by the thick black line in FIG. That is, when R 1 = L 1 = 0, non-shifted data is passed. Right 2 bit shift (see FIG. 4) When right 2 bit shift is performed, R 1 = 1 and L 1 = 0. Therefore, since the clocked inverters 1B / 1C drive the output signal lines, data flows as shown by the thick black line and the thick white line in FIG. X 2 [7], X
2 The sign extension bit SIGN is output to [6]. That is, right 2 bit shift is performed. Left 2 bit shift (see FIG. 5) When left 2 bit shift is performed, R 1 = 0 and L 1 = 1. Therefore, the clocked inverters 1A / 1D drive the output signal lines, so that data flows as shown by the thick black lines and the thick white lines in FIG. X 2

〔0〕,X
2 〔1〕は0になる。つまり、左2ビットシフトが行わ
れる。
[0], X
2 [1] becomes 0. That is, left 2 bit shift is performed.

【0012】以上の説明から明かなように、図6に示す
基本ユニット回路ではファンアウト数が3であるのに対
して、図1に示す本実施例による基本ユニット回路では
2であるので、動作がより高速になる。
As is clear from the above description, the basic unit circuit shown in FIG. 6 has three fan-outs, whereas the basic unit circuit according to this embodiment shown in FIG. Will be faster.

【0013】又、本実施例の基本ユニット回路を構成す
るトランジスタ数は、従来技術による基本ユニット回路
におけるよりも大幅に少くなる。すなわち、図2に示す
8ビットのシフタを従来技術による基本ユニット回路を
用いて構成した場合のトランジスタ数は、(10×1
6)+(7×14)+(7×18)=444(個)であ
るのに対して、本実施例の基本ユニット回路を用いる
と、(10×16)+(7×8)+(7×20)=35
6(個)で済み、約20%減少するので、その分消費電
力が少なくなる。
Also, the number of transistors forming the basic unit circuit of this embodiment is significantly smaller than that in the basic unit circuit of the prior art. That is, when the 8-bit shifter shown in FIG. 2 is configured using the basic unit circuit according to the conventional technique, the number of transistors is (10 × 1).
6) + (7 × 14) + (7 × 18) = 444 (pieces), while using the basic unit circuit of this embodiment, (10 × 16) + (7 × 8) + ( 7 × 20) = 35
The number is 6 (pieces), which is reduced by about 20%, and the power consumption is reduced accordingly.

【0014】更に、クロックドインバータの制御には反
転関係にある制御信号が必要になるので、従来技術によ
る基本ユニット回路では合計6本の制御線が必要になる
のに対して、本実施例では4本で済み、そのレイアウト
に与える効果は大きい。
Further, since control signals having an inversion relation are required for controlling the clocked inverter, a total of 6 control lines are required in the basic unit circuit according to the prior art, whereas in the present embodiment. Only four lines are needed, and the effect on the layout is great.

【0015】尚、上述の実施例は8ビットの場合につい
て説明したが、23 ,24 ,…を加えることにより、容
易に拡張可能である。又、図1に示す基本ユニット回路
において、クロックドインバータの代りにトランスミッ
ションゲートを用いても同様の効果が得られる。
[0015] Incidentally, the above embodiment has been described for the case of 8-bit, 2 3, 2 4, by adding ... it is easily scalable. Further, in the basic unit circuit shown in FIG. 1, the same effect can be obtained by using a transmission gate instead of the clocked inverter.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシフタに
用いられる基本ユニット回路は、入力端が共通に入力デ
ータ線に接続された2つのクロックドインバータと、出
力端が共通に出力データ線に接続された2つのクロック
ドインバータとを、整流用ダイオードブリッジ形式に接
続して、入力データ線および出力データ線が接続される
一対の節点とは異なる他の一対の節点のそれぞれを被シ
フトデータの入出力点とし、互いに対辺どうしに配置さ
れたクロックドインバータが同時に動作するように制御
する構成となっている。
As described above, the basic unit circuit used in the shifter of the present invention has two clocked inverters whose input terminals are commonly connected to the input data line and the output data line whose output terminal is commonly used. And two clocked inverters connected to each other in a rectifying diode bridge form, and each of the other pair of nodes different from the pair of nodes to which the input data line and the output data line are connected is shifted data. The clocked inverters arranged on opposite sides of each other are controlled to operate simultaneously.

【0017】これにより本発明によれば、基本ユニット
回路におけるファンアウト数を従来よりも少なくするこ
とができるので、従来より高速でしかも低消費電力のシ
フタが得られる。
As a result, according to the present invention, the number of fan-outs in the basic unit circuit can be made smaller than in the conventional case, so that a shifter which is faster than the conventional case and consumes less power can be obtained.

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

【図1】本発明のシフタに用いられる基本ユニット回路
の一例の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an example of a basic unit circuit used in a shifter of the present invention.

【図2】図1に示す基本ユニット回路を用いた8ビット
シフタのブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of an 8-bit shifter using the basic unit circuit shown in FIG.

【図3】本発明の実施例において、シフトしないときの
動作を説明するためのブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram for explaining an operation when not shifting in the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例における右2ビットシフトの動
作を説明するためのブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram for explaining an operation of right 2 bit shift in the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例における左2ビットシフトの動
作を説明するためのブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram for explaining an operation of shifting left 2 bits in the embodiment of the present invention.

【図6】従来のシフタに用いられる基本ユニット回路の
一例の回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of an example of a basic unit circuit used in a conventional shifter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A,1B,1C,1D クロックドインバータ 2C,2M,2L 基本ユニット回路 21C,21M,21L 基本ユニット回路 1A, 1B, 1C, 1D Clocked inverter 2C, 2M, 2L basic unit circuit 21C, 21M, 21L basic unit circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一本の入力信号線と、一本の出力信号線
と、第1および第2の二本の入出力信号線と、互いに反
転関係にある第1および第2の制御信号線によってそれ
ぞれ制御される第1および第2のクロックドインバータ
並びに互いに反転関係にある第3および第4の制御信号
線によってそれぞれ制御される第3および第4のクロッ
クドインバータとを含み、 前記第1のクロックドインバータは、入力端を前記入力
信号線に接続し、出力端を前記第1の入出力信号線に接
続し、 前記第2のクロックドインバータは、入力端を前記入力
信号線に接続し、出力端を前記第2の入出力信号線に接
続し、 前記第3のクロックドインバータは、入力端を前記第1
の入出力信号線に接続し、出力端を前記出力信号線に接
続し、 前記第4のクロックドインバータは、入力端を前記第2
の入出力信号線に接続し、出力端を前記出力信号線に接
続するように構成した回路を基本ユニットとして用いる
ことを特徴とするシフタ。
1. A single input signal line, a single output signal line, first and second two input / output signal lines, and first and second control signal lines which are in an inverted relationship with each other. The first and second clocked inverters respectively controlled by the first and second clocked inverters and the third and fourth clocked inverters respectively controlled by the third and fourth control signal lines which are in inverse relation to each other, The clocked inverter has an input end connected to the input signal line, an output end connected to the first input / output signal line, and the second clocked inverter has an input end connected to the input signal line. The output end is connected to the second input / output signal line, and the third clocked inverter has an input end connected to the first input / output signal line.
And an output end connected to the output signal line, and the fourth clocked inverter has an input end connected to the second
A shifter characterized by using as a basic unit a circuit configured to be connected to the input / output signal line of and the output terminal thereof to be connected to the output signal line.
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