JPH0695848A - Adder and microprocessor using this adder - Google Patents
Adder and microprocessor using this adderInfo
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- JPH0695848A JPH0695848A JP4246842A JP24684292A JPH0695848A JP H0695848 A JPH0695848 A JP H0695848A JP 4246842 A JP4246842 A JP 4246842A JP 24684292 A JP24684292 A JP 24684292A JP H0695848 A JPH0695848 A JP H0695848A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、上位2ビットが互いに
等しい値の被加数と上位2ビットが互いに等しい値の加
数とを加算する加算器及びこれを用いたマイクロプロセ
ッサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adder for adding an augend whose upper two bits are equal to each other and an addend whose upper two bits are equal to each other, and a microprocessor using the adder.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3は、2進数4ビットの従来の加算器
を示す。この加算器は、互いに同一構成の1ビット全加
算器10〜13を備えている。1ビット全加算器1i
(i=0〜3)は、被加数の第iビットaiと加数の第
iビットbiと1つ下の位からのキャリciと加算し、
和の第iビットsiと、1つ上の位へのci+1とを出
力する。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a conventional 4-bit binary adder. This adder includes 1-bit full adders 10 to 13 having the same configuration. 1-bit full adder 1i
(I = 0 to 3) is added to the i-th bit ai of the augend, the i-th bit bi of the addend, and the carry ci from the next lower place,
It outputs the i-th bit si of the sum and ci + 1 to the next higher place.
【0003】1ビット全加算器1iは、図4に示す如
く、インバータ20〜22と、アンドゲート30〜36
と、オアゲート40及び41とを備えている。和の第i
ビットsiは、被加数の第iビットai、加数の第iビ
ットbi及び1つ下の位からのキャリciのうち1個又
は3個が値1のとき値1となり、1つ上の位へのキャリ
ci+1は、ai、bi及びciのうち2個以上が値1
のとき値1となる。As shown in FIG. 4, the 1-bit full adder 1i includes inverters 20 to 22 and AND gates 30 to 36.
And OR gates 40 and 41. Sum i
The bit si becomes the value 1 when one or three of the i-th bit ai of the augend, the i-th bit bi of the addend, and the carry ci from the next lower place have the value 1, and become one higher. For carry ci + 1 to the rank, two or more of ai, bi and ci have a value of 1
When, the value becomes 1.
【0004】2の補数表現の数値の加算のように、本来
の最上位の1つ上の位へ符号拡張を行った場合には、被
加数及び加数の各々について、上位2ビットが互いに等
しい値となる。When sign extension is performed to the next highest digit, such as addition of two's complement numbers, the upper two bits of each of the augend and the addend are mutually different. It becomes equal value.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来ではこの
ような上位2ビットの加算に対しても1ビット全加算器
を2個用いていたので、和の最上位ビットは1つ下の位
からの桁上げが確定するまで求めることができず、した
がって加算速度が遅くなり、また、回路が冗長になって
回路規模が大きくなり、かつ、消費電力が高くなる原因
となっていた。However, in the prior art, two 1-bit full adders have been used even for such addition of the upper 2 bits, so that the most significant bit of the sum is from the next lower position. Cannot be obtained until the carry is confirmed, and therefore the addition speed becomes slower, the circuit becomes redundant, the circuit scale becomes large, and the power consumption becomes high.
【0006】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、加算速度を高速化し、かつ、回路規模を小さくする
ことができる加算器及びこれを用いたマイクロプロセッ
サを提供することにある。In view of such problems, an object of the present invention is to provide an adder capable of increasing the addition speed and reducing the circuit scale, and a microprocessor using the adder.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段及びその作用】本発明で
は、上位2ビットが互いに等しい値aの被加数と、上位
2ビットが互いに等しい値bの加数とを加算する加算器
において、該上位2ビットより1つ下の位からの桁上げ
をcとしたとき、a、b及びcのうち1個又は3個が値
1のとき値1を加算結果の上位2ビットの下位側ビット
として出力し、その他のとき値0を該下位側ビットとし
て出力する下位側ビット算出部と、a及びbが共に値
1、又は、a若しくはbの値が1かつcの値が0のとき
値1を該加算結果の該上位2ビットの上位側ビットとし
て出力し、その他のとき値0を該上位側ビットとして出
力する上位側ビット算出部とを備えている。According to the present invention, in the adder for adding the augend of the value a whose upper 2 bits are equal to each other and the addend of the value b whose upper 2 bits are equal to each other, When the carry from one place below the upper 2 bits is c, and when 1 or 3 of a, b and c have the value 1, the value 1 is set as the lower side bit of the upper 2 bits of the addition result. A lower bit calculator that outputs the value 0 as the lower bit in other cases, and a and b both have the value 1, or a value 1 when the value of a or b is 1 and the value of c is 0 Is output as the high-order side bits of the high-order 2 bits of the addition result, and a value 0 is output as the high-order side bits at other times.
【0008】本発明では、上位2ビットの加算を上位側
ビット算出部と下位側ビット算出部とで行っており、そ
の構成は、図4の1ビット全加算器と同程度の回路規模
であり、したがって、回路規模が従来の約1/2とな
る。さらに、上位2ビットの下位側から上位側への桁上
げの確定を待つ必要がないので、加算速度は従来の約2
倍となる。In the present invention, the addition of the higher-order 2 bits is performed by the higher-order bit calculation unit and the lower-order bit calculation unit, and the configuration thereof is about the same circuit scale as the 1-bit full adder of FIG. Therefore, the circuit scale is about half that of the conventional one. Furthermore, since it is not necessary to wait for the carry of the upper 2 bits from the lower side to the upper side to be confirmed, the addition speed is about 2
Doubled.
【0009】本発明の第1態様では、例えば図1に示す
如く、下位側ビット算出部は、値a2を反転して値*a
2を出力する第1インバータ20と、値b2を反転して
値*b2を出力する第2インバータ21と、値c2を反
転して値*c2を出力する第3インバータ22と、値a
2と値b2と値c2との論理積を出力する第1アンドゲ
ート30と、値*a2と値*b2と値c2との論理積を
出力する第2アンドゲート31と、値*a2と値b2と
値*c2との論理積を出力する第3アンドゲート32
と、値a2と値*b2と値*c2との論理積を出力する
第4アンドゲート33と、第1〜第4アンドゲート30
〜33の各出力の論理和を出力する第1オアゲート40
とを備えている。また、上位側ビット算出部は、値a2
と値b2との論理積を出力する第5アンドゲート34
と、値b2と値*c2との論理積を出力する第6アンド
ゲート37と、値a2と値*c2との論理積を出力する
第7アンドゲート38と、該第5〜第7アンドゲートの
各出力の論理和を出力する第2オアゲート41とを備え
ている。In the first aspect of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, the lower bit calculating unit inverts the value a2 to obtain the value * a.
The first inverter 20 that outputs 2, the second inverter 21 that inverts the value b2 and outputs the value * b2, the third inverter 22 that inverts the value c2 and outputs the value * c2, and the value a
A first AND gate 30 which outputs a logical product of 2 and a value b2 and a value c2, a second AND gate 31 which outputs a logical product of a value * a2 and a value * b2 and a value c2, and a value * a2 and a value Third AND gate 32 that outputs the logical product of b2 and the value * c2
And a fourth AND gate 33 that outputs a logical product of the value a2, the value * b2, and the value * c2, and the first to fourth AND gates 30.
First OR gate 40 that outputs the logical sum of each output
It has and. In addition, the higher-order bit calculation unit uses the value a2
And AND gate 34 for outputting a logical product of the value b2
A sixth AND gate 37 which outputs a logical product of the value b2 and the value * c2, a seventh AND gate 38 which outputs a logical product of the value a2 and the value * c2, and the fifth to seventh AND gates And a second OR gate 41 for outputting the logical sum of the respective outputs of
【0010】本発明のマイクロプロセッサでは、上記加
算器を算術論理演算ユニット(ALU)内の加算器とし
て用いている。In the microprocessor of the present invention, the adder is used as an adder in the arithmetic logic unit (ALU).
【0011】[0011]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】図2は、図3と同一機能を有する4ビット
加算器を示す。この加算器は、図3と同一構成の1ビッ
ト全加算器10及び11と、図3の1ビット全加算器1
2及び13と同一機能を有する同値2ビット加算器14
とを備えている。本実施例では、被加数及び加数の各々
について上位2ビットが等しい値、すなわち、a3=a
2、b3=b2となるとする。このため、図2では被加
数の第3ビットa3及び加数の第3ビットb3の同値2
ビット加算器14への入力を省略している。FIG. 2 shows a 4-bit adder having the same function as in FIG. This adder includes 1-bit full adders 10 and 11 having the same configuration as in FIG. 3 and 1-bit full adder 1 in FIG.
Equivalent 2-bit adder 14 having the same function as 2 and 13
It has and. In the present embodiment, the higher 2 bits of each of the augend and the addend are equal, that is, a3 = a.
2, b3 = b2. Therefore, in FIG. 2, the same value 2 of the third bit a3 of the augend and the third bit b3 of the addend
The input to the bit adder 14 is omitted.
【0013】和の第2ビットs2は、a2+b2+c2
の下位ビットであり、被加数の第2ビットa2、加数の
第2ビットb2及び1ビット全加算器11からの桁上げ
c2の内1個又は3個が値1のとき値1となり、他の場
合は値0となる。すなわち、論理積を・、論理和を∪、
反転を*で表すと、 s2=(a2・b2・c2)∪(*a2・*b2・c
2)∪(*a2・b2・*c2)∪(a2・*b2・*
c2) となる。The second bit s2 of the sum is a2 + b2 + c2
Is the lower bit of the augend, the second bit a2 of the augend, the second bit b2 of the addend, and one or three of the carry c2 from the 1-bit full adder 11 have the value 1, In other cases, the value is 0. That is, the logical product is ..., the logical sum is ∪,
When the inversion is represented by *, s2 = (a2 · b2 · c2) ∪ (* a2 · * b2 · c
2) ∪ (* a2 ・ b2 ・ * c2) ∪ (a2 ・ * b2 ・ *
c2).
【0014】そこで同値2ビット加算器14は、図1の
示す如く、a2を反転して*a2を出力するインバータ
20と、b2を反転して*b2を出力するインバータ2
1と、c2を反転して*c2を出力するインバータ22
と、a2とb2とc2との論理積を出力するアンドゲー
ト30と、*a2と*b2とc2との論理積を出力する
アンドゲート31と、*a2とb2と*c2との論理積
を出力するアンドゲート32と、a2と*b2と*c2
との論理積を出力するアンドゲート33と、アンドゲー
ト30〜33の各出力の論理和を出力するオアゲート4
0とを備え、オアゲート40の出力を和の第2ビットs
2としている。Therefore, the equivalent 2-bit adder 14 has an inverter 20 that inverts a2 and outputs * a2, and an inverter 2 that inverts b2 and outputs * b2, as shown in FIG.
1 and an inverter 22 that inverts c2 and outputs * c2
AND gate 30 that outputs the logical product of a2, b2, and c2, AND gate 31 that outputs the logical product of * a2, * b2, and c2, and the logical product of * a2, b2, and * c2. AND gate 32 for outputting, a2, * b2, and * c2
AND gate 33 that outputs the logical product of AND and OR gate 4 that outputs the logical sum of the outputs of AND gates 30 to 33.
0 and the output of the OR gate 40 is the second bit s of the sum.
2
【0015】a2+b2+c2の上位ビットは、 c3=(a2・b2)∪(b2・c2)∪(b2・a
2) となる。和の第3ビットs3は、a2+b2+c3の下
位ビットとなり、その論理式を簡単化すると、 s3=(a2・b2)∪(b2・*c2)∪(*c2・
a2) となる。The upper bits of a2 + b2 + c2 are as follows: c3 = (a2 · b2) ∪ (b2 · c2) ∪ (b2 · a
2) The third bit s3 of the sum is the lower bit of a2 + b2 + c3, and if the logical expression is simplified, s3 = (a2 · b2) ∪ (b2 · * c2) ∪ (* c2 ·
a2).
【0016】そこで、図1において同値2ビット加算器
14は、a2とb2との論理積を出力するアンドゲート
34と、b2と*c2との論理積を出力するアンドゲー
ト37と、a2と*c2との論理積を出力するアンドゲ
ート38と、アンドゲート34、37及び38の各出力
の論理和を出力するオアゲート41とを備え、オアゲー
ト41の出力を和の第3ビットs3としている。Therefore, in FIG. 1, the equivalent 2-bit adder 14 has an AND gate 34 which outputs a logical product of a2 and b2, an AND gate 37 which outputs a logical product of b2 and * c2, and a2 and *. An AND gate 38 that outputs a logical product with c2 and an OR gate 41 that outputs a logical sum of the outputs of the AND gates 34, 37, and 38 are provided, and the output of the OR gate 41 is the third bit s3 of the sum.
【0017】この同値2ビット加算器14は、上位2ビ
ットの加算を行うにも拘らず、その構成は図4の1ビッ
ト全加算器10と同じ回路規模であり、したがって、回
路規模が従来の1/2となる。さらに、図2の1ビット
全加算器12から1ビット全加算器13への桁上げc3
の確定を待つ必要がないので、加算速度は従来の約2倍
となる。This equivalent-value 2-bit adder 14 has the same circuit scale as the 1-bit full adder 10 of FIG. 4 in spite of performing addition of upper 2 bits, and therefore the circuit scale is the same as that of the conventional one. It becomes 1/2. Further, carry c3 from the 1-bit full adder 12 to the 1-bit full adder 13 in FIG.
Since there is no need to wait for the confirmation of, the addition speed is about twice that of the conventional one.
【0018】上記構成の加算器は、例えば、マイクロプ
ロセッサの算術論理演算ユニット(ALU)内の加算器
として用いられる。ALUは周知であるので、その説明
を省略する(例えば、『VLSI用コンピュータアーキ
テクチャ』冨澤 治編著、昭晃堂 参照)。The adder having the above configuration is used, for example, as an adder in an arithmetic logic unit (ALU) of a microprocessor. Since the ALU is well known, its description is omitted (for example, refer to "VLSI Computer Architecture" edited by Osamu Tomizawa, Shokoido).
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る加算器
及びこれを用いたマイクロプロセッサでは、上位2ビッ
トの加算を上位側ビット算出部と下位側ビット算出部と
で行っており、その構成は1ビット全加算器と同程度の
回路規模であり、したがって、回路規模が従来の約1/
2となり、さらに、上位2ビットの下位側から上位側へ
の桁上げの確定を待つ必要がないので、加算速度が従来
の約2倍となるという優れた効果を奏する。As described above, in the adder and the microprocessor using the same according to the present invention, the addition of the upper 2 bits is performed by the upper side bit calculating section and the lower side bit calculating section, and its configuration Has a circuit scale comparable to that of a 1-bit full adder, and therefore the circuit scale is about
Further, since it is not necessary to wait for the confirmation of the carry from the lower side of the upper 2 bits to the upper side, it is possible to obtain an excellent effect that the addition speed is about double that of the conventional one.
【図1】本発明の実施例に係る同値2ビット加算器の論
理回路図である。FIG. 1 is a logic circuit diagram of an equivalent 2-bit adder according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の同値2ビット加算器が用いられた4ビッ
ト加算器のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a 4-bit adder using the equivalent 2-bit adder of FIG.
【図3】従来の4ビット加算器のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a conventional 4-bit adder.
【図4】1ビット全加算器の論理回路図である。FIG. 4 is a logic circuit diagram of a 1-bit full adder.
10〜13 1ビット全加算器 14 同値2ビット加算器 20〜22 インバータ 30〜38 アンドゲート 40、41 オアゲート 10-13 1-bit full adder 14 Equivalent 2-bit adder 20-22 Inverter 30-38 AND gate 40, 41 OR gate
Claims (3)
数と、上位2ビットが互いに等しい値bの加数とを加算
する加算器において、該上位2ビットより1つ下の位か
らの桁上げをcとしたとき、 a、b及びcのうち1個又は3個が値1のとき値1を加
算結果の上位2ビットの下位側ビットとして出力し、そ
の他のとき値0を該下位側ビットとして出力する下位側
ビット算出部(20〜22、30〜33、40)と、 a及びbが共に値1、又は、a若しくはbの値が1かつ
cの値が0のとき値1を該加算結果の該上位2ビットの
上位側ビットとして出力し、その他のとき値0を該上位
側ビットとして出力する上位側ビット算出部(34〜3
8、41)と、を有することを特徴とする加算器。1. An adder for adding an augend of a value a whose upper two bits are equal to each other and an addend of a value b whose upper two bits are equal to each other, wherein When the carry is c, when one or three of a, b and c have the value 1, the value 1 is output as the lower side bit of the upper 2 bits of the addition result, and at other times, the value 0 is the lower side. Lower side bit calculation unit (20 to 22, 30 to 33, 40) that outputs as a side bit, and a and b both have a value of 1 or a value of 1 when a or b has a value of 1 and c has a value of 0. Is output as the higher-order bits of the higher-order 2 bits of the addition result, and the value 0 is output as the higher-order bits at other times.
8 and 41), and an adder.
して値*aを出力する第1インバータ(20)と、値b
を反転して値*bを出力する第2インバータ(21)
と、値cを反転して値*cを出力する第3インバータ
(22)と、値aと値bと値cとの論理積を出力する第
1アンドゲート(30)と、値*aと値*bと値cとの
論理積を出力する第2アンドゲート(31)と、値*a
と値bと値*cとの論理積を出力する第3アンドゲート
(32)と、値aと値*bと値*cとの論理積を出力す
る第4アンドゲート(33)と、該第1〜第4アンドゲ
ートの各出力の論理和を出力する第1オアゲート(4
0)とを有し、 前記上位側ビット算出部は、値aと値bとの論理積を出
力する第5アンドゲート(34)と、値bと値*cとの
論理積を出力する第6アンドゲート(37)と、値aと
値*cとの論理積を出力する第7アンドゲート(38)
と、該第5〜第7アンドゲートの各出力の論理和を出力
する第2オアゲート(41)とを有する、 ことを特徴とする請求項1記載の加算器。2. The lower bit calculator calculates a value * a by inverting a value a and outputs a value * a, and a value b.
Second inverter (21) that inverts and outputs the value * b
And a third inverter (22) that inverts the value c and outputs the value * c, a first AND gate (30) that outputs a logical product of the value a, the value b, and the value c, and the value * a. A second AND gate (31) that outputs a logical product of the value * b and the value c, and the value * a
And a third AND gate (32) that outputs a logical product of the value b and the value * c, and a fourth AND gate (33) that outputs a logical product of the value a, the value * b, and the value * c, A first OR gate (4 that outputs a logical sum of outputs of the first to fourth AND gates)
0), and the higher-order bit calculation unit outputs a logical product of a fifth AND gate (34) that outputs a logical product of a value a and a value b and a logical product of a value b and a value * c. Sixth AND gate (37) and a seventh AND gate (38) which outputs a logical product of the value a and the value * c
The adder according to claim 1, further comprising: a second OR gate (41) that outputs a logical sum of outputs of the fifth to seventh AND gates.
演算ユニット内の加算器として用いたことを特徴とする
マイクロプロセッサ。3. A microprocessor using the adder according to claim 1 or 2 as an adder in an arithmetic logic operation unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4246842A JPH0695848A (en) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | Adder and microprocessor using this adder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4246842A JPH0695848A (en) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | Adder and microprocessor using this adder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0695848A true JPH0695848A (en) | 1994-04-08 |
Family
ID=17154520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4246842A Withdrawn JPH0695848A (en) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | Adder and microprocessor using this adder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0695848A (en) |
-
1992
- 1992-09-16 JP JP4246842A patent/JPH0695848A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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