JPS58158740A - Pipeline type multiplier - Google Patents

Pipeline type multiplier

Info

Publication number
JPS58158740A
JPS58158740A JP57041272A JP4127282A JPS58158740A JP S58158740 A JPS58158740 A JP S58158740A JP 57041272 A JP57041272 A JP 57041272A JP 4127282 A JP4127282 A JP 4127282A JP S58158740 A JPS58158740 A JP S58158740A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
stage
register
adder
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP57041272A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruyasu Yamada
山田 晴保
Kenichi Hasegawa
謙一 長谷川
Toshiki Mori
俊樹 森
Kunitoshi Aono
邦年 青野
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP57041272A priority Critical patent/JPS58158740A/en
Publication of JPS58158740A publication Critical patent/JPS58158740A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/48Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
    • G06F7/52Multiplying; Dividing
    • G06F7/523Multiplying only
    • G06F7/53Multiplying only in parallel-parallel fashion, i.e. both operands being entered in parallel
    • G06F7/5306Multiplying only in parallel-parallel fashion, i.e. both operands being entered in parallel with row wise addition of partial products
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2207/00Indexing scheme relating to methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F2207/38Indexing scheme relating to groups G06F7/38 - G06F7/575
    • G06F2207/3804Details
    • G06F2207/386Special constructional features
    • G06F2207/3884Pipelining

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the power consumption of a pipeline type multiplier remarkably, by connecting an injector of the preceding stage to a ground terminal of the succeeding stage and transmitting a signal to the function block of the succeeding stage from the function block of the preceding stage. CONSTITUTION:Shift registers 1, 2, decoders 5, 6 and selectors 11, 12 delaying a Y input signal are arranged between an injector 52 at the lowermost stage and a ground 51. An adder 15 is arranged between an injector 53 of the 2nd stage and the ground 52. Further, a decoder 7, a selector 13, a shift register 9, and a register 18 are arranged between an injector 54 of the 3rd stage and a ground 53. Similarly, an adder 16 is arranged, a decoder 8, a selector 14, a shift register 10 and a register 19 are arranged on the adder 16, and an adder 17 and a register 20 are arranged finally and an injector 58 of the register 20 is connected to a constant voltage source 56.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はI I L (Integrated Inj
ection Logic )構成の低電力化をはかっ
たパイプライン型乗算器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is an integrated inj.
This invention relates to a pipeline type multiplier with a low power consumption structure.

第1図はブース(Booth )のアルゴリズムに基ず
くパイプライン型乗算器の構成を示す。まずブースのア
ルゴリズムについて簡単に説明する。乗算器への8ビツ
トの2の補数表示の信号x、YのYを次の様に変形する
FIG. 1 shows the configuration of a pipelined multiplier based on Booth's algorithm. First, I will briefly explain Booth's algorithm. The 8-bit two's complement signals x and Y to the multiplier are transformed as follows.

Y ニー、V、27+、!/626+W525+!/4
2’+、Y323+ff222+、Y、2’+、Vo=
(y5+、!/6−2y、)26+(y3+、!/4−
2.!15)2’+(y、 +y2−2!/3)22+
(y  、 +yo−2y、)−Σ (y2□−4+y
2.−2y2l+1)・221     (1)i=Q このYVcXを乗算した積Pは となる。(y2t−1+y2.−2y2l+1)・22
i−xが部分積で式(2)から明らかな様に4ケの部分
積のシフト加算で積Pが得られる。
Y knee, V, 27+,! /626+W525+! /4
2'+, Y323+ff222+, Y, 2'+, Vo=
(y5+,!/6-2y,)26+(y3+,!/4-
2. ! 15) 2'+(y, +y2-2!/3)22+
(y, +yo-2y,)-Σ (y2□-4+y
2. -2y2l+1)・221 (1)i=Q The product P obtained by multiplying this YVcX is as follows. (y2t-1+y2.-2y2l+1)・22
i−x is a partial product, and as is clear from equation (2), the product P can be obtained by shifting and adding four partial products.

(y2 i−1+’2 i−2’21−1−1 )は連
続した3ビツトの値に応じて、0.±1.±2の値を取
る。従って、部分積は0.±X、±2x のいずれかの
値となる。
(y2 i-1+'2 i-2'21-1-1) is 0. ±1. Takes a value of ±2. Therefore, the partial product is 0. The value will be either ±X or ±2x.

ここで、部分積の生成については、2xは1ビ、フトの
シフトをすればよく、−X 、−2X1dX 、2Xの
インバートした値に1を加えれば良いので容易に作るこ
とができる。このアルゴリズムに従って構成したのが第
1図である。1〜2は連続した3ビツトの値を作るシフ
トレジスタ、5〜8は’zi−+ ”2i”zi。、の
値を出力するデコーダで、デコーダ5は(、!/−1+
yo−2.!/、)lデコーダ6は(W、 + !/2
2 ys ) lデコーダ7は(y、+、y4−2yJ
5)。
Here, the partial product can be easily generated by shifting 2x by 1 foot and adding 1 to the inverted values of -X, -2X1dX, and 2X. FIG. 1 shows a configuration according to this algorithm. 1 to 2 are shift registers that create consecutive 3-bit values, and 5 to 8 are 'zi-+"2i"zi. The decoder 5 outputs the value of (,!/-1+
yo-2. ! /, )l decoder 6 is (W, +!/2
2 ys ) l decoder 7 is (y, +, y4-2yJ
5).

デコーダ8は(y5+y6−2y7)をそれぞれ出力す
る。
The decoder 8 outputs (y5+y6-2y7), respectively.

9〜10は信号Xのシフトレジスタ、11〜14は(’
2i +y2i ”、”2i−1−2)・Xを出力する
セレクタ、15〜17は部分積を加算するアダーである
。セレクタ11〜14の出力は重み2 に従って、それ
ぞれ0ビツト、1ビツト、2ビツト、3ビツトシフトさ
れたものがアダー16〜17に印加される。18〜20
はレジスタである。21はY信号入力端子、22はX信
号入力端子、23は積Pを出力する端子である。
9 to 10 are shift registers for signal X, and 11 to 14 are ('
Selectors 15 to 17 output selectors 2i +y2i'', 2i-1-2).X, and adders 15 to 17 add partial products. The outputs of selectors 11-14 are shifted by 0 bits, 1 bit, 2 bits, and 3 bits according to weight 2, respectively, and applied to adders 16-17. 18-20
is a register. 21 is a Y signal input terminal, 22 is an X signal input terminal, and 23 is a terminal for outputting the product P.

まず、端子21より入力された信号Yから3ビツト毎に
(都+y(1,、!/1)と(!1+ y2 + y3
 )の組がつくられ、それぞれデコーダ6.6に入力さ
れる。
First, for every 3 bits from the signal Y input from the terminal 21, (to+y(1,,!/1) and (!1+y2+y3
) are created and each input to a decoder 6.6.

y−1は常に0である。デコーダ5,6からそれぞれ(
y 、 +yo−2,!/、)と(3/、+412−2
.!/3)の値が出力されセレクタ11.12に入力さ
れる。
y-1 is always 0. From decoders 5 and 6 respectively (
y, +yo−2,! /, ) and (3/, +412-2
.. ! /3) is output and input to selectors 11 and 12.

一方、信号Xは端子22より入力されセレクタ11と1
2に印加される。ここで前記デコーダ6゜6からの信号
により、O9±Xあるいは1ビツト左シフトした力2x
のいずれかの部分積が出力される。セレクタ11の部分
積とセレクタ12の部分積の1ビツト左シフトしたもの
はアダー16に印加されて加算され、この結果はレジス
タ18にラッチされる。以上の動作が1クロツクの間に
実行される。
On the other hand, signal X is input from terminal 22 and selector 11 and 1
2. Here, depending on the signal from the decoder 6°6, the power 2x is shifted to O9±X or 1 bit to the left.
One of the partial products of is output. The partial product of selector 11 and the partial product of selector 12 shifted one bit to the left are applied to adder 16 and added, and this result is latched in register 18. The above operations are executed during one clock.

次のクロックではまずY信号から(!5 、y4 t 
y5 )のビット分をシフトレジスタ1で1クロツク遅
延し、この信号をデコーダ7に入力しく、!/3+、!
/4−2.!15)の値を得る。この出力はセレクタ1
3に入力される。
In the next clock, first start with the Y signal (!5, y4 t
y5) by one clock in shift register 1, and input this signal to decoder 7. /3+,!
/4-2. ! 15). This output is selector 1
3 is input.

一方、入力信号Xをシフトレジスタ9で1クロツク分遅
延したものをセレクタ13に入力し、前記デコーダ7の
信号に従って、or −x、2Xのいずれかの部分積を
出力し、2ビツトシフトしてアダー16に入力する。こ
こで、レジスタ18の出力と加算されレジスタ19にラ
ッチされる。
On the other hand, the input signal 16. Here, it is added to the output of register 18 and latched in register 19.

次のクロックではまずY信号から(W5 J6 + W
ア)のビット分をシフトレジスタ2で2クロツク遅延し
、デコーダ8に入力する。ここで(y5+y6−2y7
)の値ヲセレクタ14に入力する。
In the next clock, first start with the Y signal (W5 J6 + W
The bits in a) are delayed by two clocks in the shift register 2 and input to the decoder 8. Here (y5+y6-2y7
) is input to the selector 14.

一方、入力信号Xをシフトレジスタ1oでさらに1クロ
ツク分遅延したものをセレクタ14に入力し、前記デコ
ーダ8の信号に従って、O,X。
On the other hand, the input signal X further delayed by one clock in the shift register 1o is input to the selector 14, and according to the signal from the decoder 8, the signal is outputted as O,X.

”−2xのいずれかの部分積を出力し、3ビットシフト
シてアダー17に入力する。
”-2x is output, shifted by 3 bits, and inputted to the adder 17.

ここでレジスタ19の出力と加算されレジスタ2oにラ
ッチされる。この出力が入力信号XとYの積であり次の
クロックで出力端子23に出力される。以上がブースの
アルゴリズムを使ったパイプライン乗算器の動作である
Here, it is added to the output of register 19 and latched in register 2o. This output is the product of input signals X and Y, and is output to the output terminal 23 at the next clock. The above is the operation of a pipeline multiplier using Booth's algorithm.

第2図にこの乗算器に使用するIIL構成のフルアダー
を示す。同図に示すものは1ビツト分を示すもので31
.32.33は2出力のIILゲート、34〜4oは1
出力のIILゲート、41゜42ば5出力のIILゲー
トである、IILでは出力が独立なのでワイヤードAN
Dが出来、第2図に示す如く適宜ワイヤードANDが取
られている。
FIG. 2 shows a full adder with an IIL configuration used in this multiplier. What is shown in the figure shows 1 bit.
.. 32.33 is a 2-output IIL gate, 34-4o is 1
Output IIL gate, 41° 42 is an IIL gate with 5 outputs. In IIL, the outputs are independent, so wired AN
D is completed, and wired AND is performed as appropriate as shown in FIG.

入力は各々部分積の入力端子(x + yと表示)とキ
ャリー信号入力端子(Cと表示)とから成り、出力は3
つの入力信号を加算した結果をIILゲート41から出
力するサム信号出力端子(8と表示)とキャリーの有無
をIILゲート42から出力するキャリー信号出力端子
(c/と表示)の2出力から成る。
Each input consists of a partial product input terminal (denoted as x + y) and a carry signal input terminal (denoted as C), and the output is 3.
It consists of two outputs: a sum signal output terminal (indicated by 8) which outputs the result of adding two input signals from the IIL gate 41, and a carry signal output terminal (indicated by c/) which outputs the presence or absence of carry from the IIL gate 42.

SUM信号信号口ジック式は部分積信号をム。The SUM signal signal is a partial product signal.

入力SUM信号をB、キャリー人力信号をCと表すと、 5=ABC+ABC+ABC+ムB O,(3)となり
第2図のロジック結線も(1)式を表現する様になって
おり、ゲート41より出力される。
If the input SUM signal is represented by B and the carry human input signal is represented by C, then 5 = ABC + ABC + ABC + MBO, (3), and the logic connection in Figure 2 also expresses equation (1), and the output from gate 41 be done.

キャリー信号C′のロジック式は C’=A B−4−B C十A C(4)と表現される
ので、ロジック結線も2式を表わしている。出力端子が
6個となっているのは、IIL構造の出力が必要数だけ
独立に設ける形式になっているためである。このキャリ
ーは上位ビットの5個のIILゲートに入力するだめ出
力も5個となっている。第1図のアダーではビット数分
の第2図のフルアダーで構成される。
Since the logic formula for the carry signal C' is expressed as C'=A B-4-B C0A C (4), the logic connections also represent two formulas. The reason why there are six output terminals is that the required number of outputs of the IIL structure are provided independently. Since this carry is input to the five IIL gates of the upper bits, there are also five outputs. The adder in FIG. 1 is composed of the full adder in FIG. 2 for the number of bits.

一方、IILの動作電圧は約o、s’vとTTL、。On the other hand, the operating voltage of IIL is approximately o, s'v and TTL.

KCL等に比べて低くまた1ゲート当りの電流も低いの
で低消費電力である。またIILはバイポーラトランジ
スタの製造工程で作ることができるので、素子面積の小
さいIILとバイポーラトランジスタを複合化して集積
度を高めることができる。ところで、バイポーラトラン
ジスタを使った通常の半導体集積回路(IC)において
電圧がO,SVでは動作が困難で一般にはTTLではs
V。
Compared to KCL, etc., the current per gate is also low, resulting in low power consumption. Furthermore, since the IIL can be manufactured in the process of manufacturing bipolar transistors, the degree of integration can be increased by combining the IIL with a small element area and the bipolar transistor. By the way, in a normal semiconductor integrated circuit (IC) using bipolar transistors, it is difficult to operate when the voltage is O or SV, and in general, TTL is s
V.

リニアICでは1ov前後である。従って、通常のバイ
ポーラトランジスタとIILを一体化した複合化ICで
は電源が2系統必要となる。しかし、IILは定電流駆
動であるから、0.8vと印加すれば良いというもので
はなく低電流電源か抵抗を直列に入れて電流を制限して
使用することになる。
For linear ICs, it is around 1ov. Therefore, a compound IC that integrates a normal bipolar transistor and an IIL requires two power supply systems. However, since IIL is a constant current drive, it is not enough to just apply 0.8V, but a low current power supply or a resistor must be connected in series to limit the current.

一般に複合ICではバイポーラトランジスタ回路に使用
している電源に直列に抵抗を接続して使用することが多
い。この場合には大部分の電力はこの直列抵抗で消費さ
れ、IILの低消費電力のメリットは生かされなくなる
Generally, in a composite IC, a resistor is often connected in series with the power supply used in the bipolar transistor circuit. In this case, most of the power is consumed by this series resistor, and the advantage of low power consumption of IIL is not utilized.

第1図のパイプライン形乗算器の電流を求めてみる。第
2図に示すフルアダーは1ビツトを示し、そのゲート数
は31〜42.12個であるので、16ビツトのアダー
とすると12X16=192ゲートが必要となる。
Let's find the current in the pipeline multiplier shown in Figure 1. The full adder shown in FIG. 2 represents 1 bit and has 31 to 42.12 gates, so if it is a 16-bit adder, 12.times.16=192 gates are required.

同様に他のブロックについてもゲート数を計算し、合計
すると約1100ゲートになる。1ゲート当りの電流を
0.1mAとするとトータルの電流工、は I、 =o、1 xl 100=110mAとなり、乗
算器の周辺回路の電流を含めると非常に大きな値となる
。電源電圧を6vとすると約550 mWの電力となる
Similarly, the number of gates for other blocks is calculated, and the total number is about 1100 gates. If the current per gate is 0.1 mA, the total current consumption is I, = o, 1 xl 100 = 110 mA, which becomes a very large value if the current of the peripheral circuit of the multiplier is included. If the power supply voltage is 6V, the power will be approximately 550 mW.

本発明の乗算器は上記従来構成の欠点に鑑み、回路電流
を大幅に減少させ低電力化をはかったパイプライン形乗
算器に関するものである。即ち、乗算器内部の信号伝達
が一方向だけで帰還がないことを利用し、IIL・で構
成されたブロックを積み上げる回路構成として電源から
グランドに至る電流バスを大幅に減少させるものである
The multiplier of the present invention is concerned with a pipeline multiplier that significantly reduces circuit current and achieves low power consumption in view of the drawbacks of the conventional configurations described above. That is, by utilizing the fact that the signal transmission inside the multiplier is only unidirectional and there is no feedback, the circuit configuration is made by stacking up blocks made up of IIL, which greatly reduces the number of current buses from the power supply to the ground.

本発明のパイプライン形8ビット乗算器の実施例を第3
図に示す。
A third embodiment of the pipeline type 8-bit multiplier of the present invention is described below.
As shown in the figure.

第3図は第1図と同じ機能の乗算器を示すもので、7段
に積み上げた回路構造になっている。同図において、第
1図と同一番号は同一物を示し、51〜58は共通ライ
ンを示す。
FIG. 3 shows a multiplier with the same function as that in FIG. 1, and has a circuit structure stacked in seven stages. In this figure, the same numbers as in FIG. 1 indicate the same parts, and 51 to 58 indicate common lines.

IILを積み重ねた場合、出力の信号は上の段に伝達し
易いので第3図の信号の流れは第1図と逆の下から上に
なっている。最下段のグランド51は全体のグランドに
接続されるが、インジェクター52はアダー16のグラ
ンドに接続する。同様にアダー15のインジェクター5
3はその上の段のグランド64に接続し、最後のレジス
タ20のインジェクター68は電源に接続される、各段
とも出来るだけゲート数を合せて1ゲート当りの電流を
一様にする必要がある。そのだめ本実施例において、ゲ
ート数の多いアダーの段はアダーだけになり、最上段の
レジスタ20は出力段なのでゲート電流が多くなる様に
レジスタ2oのみで1段構成されている。最下段のイン
ジェクター52とグランド61の間には、Y入力信号を
遅延するシフトレジスタ1,2、デコーダ6.6、セレ
クタ11.12が配置される。2段目、のインジェクタ
ー63、グランド620間にはアダー16を配置する。
When IILs are stacked, the output signal is easily transmitted to the upper stage, so the signal flow in FIG. 3 is from bottom to top, which is the opposite of FIG. 1. The ground 51 at the bottom is connected to the overall ground, and the injector 52 is connected to the ground of the adder 16. Similarly, injector 5 of adder 15
3 is connected to the ground 64 of the stage above it, and the injector 68 of the last resistor 20 is connected to the power supply.It is necessary to match the number of gates in each stage as much as possible to make the current per gate uniform. . Therefore, in this embodiment, the only adder stage having a large number of gates is the adder, and since the register 20 at the top stage is an output stage, one stage is composed of only the register 2o so that the gate current is large. Shift registers 1 and 2 for delaying the Y input signal, a decoder 6.6, and a selector 11.12 are arranged between the lowest injector 52 and the ground 61. An adder 16 is placed between the injector 63 and the ground 620 in the second stage.

、3段目のインジェクター5・4とグランド63の間に
はデコーダ7、セレクタ13、シフトレジスタ9、レジ
スタ18を配置する。同様にして次はアダー16のみ、
その上にデコーダ8、セレクタ14、シフトレジスタ1
0、レジスタ179を配置し、最後にアダー1了とレジ
スタ2oを配!してこのレジスタ2oのインジェクター
68は定電流源66に接続される。
, a decoder 7, a selector 13, a shift register 9, and a register 18 are arranged between the third-stage injectors 5 and 4 and the ground 63. Similarly, next time, adder 16 only.
On top of that, decoder 8, selector 14, shift register 1
0, place register 179, and finally place adder 1 and register 2o! The injector 68 of this resistor 2o is connected to a constant current source 66.

次に、各ブロックについてより詳しく説明する。Next, each block will be explained in more detail.

第4図にY入力信号のシフトレジスタ1〜2の構成を示
す。第3図のシフトレジスタ1〜2は第4図では点線で
示す。61は1ビツトのシフトレジスタである。、yO
〜y7は入力信号Yの各ビットを表わし、出力、y、、
、y′4.、y;はシフトレジスタ61によシックロッ
ク分遅延したものであり、y51 、y61゛y7は2
7クロツク分遅延した信号である。yo〜y3は遅延す
ることなく直接使用する。y−4は常に0である。ここ
で6、Y信号を遅延させるのはアダー15〜16での加
算が(2)式の重み22iに応じて順次行なわれるから
である。
FIG. 4 shows the configuration of shift registers 1 and 2 for Y input signals. Shift registers 1-2 in FIG. 3 are indicated by dotted lines in FIG. 61 is a 1-bit shift register. ,yO
~y7 represents each bit of the input signal Y, and the output, y, .
,y′4. , y; are delayed by the thick lock by the shift register 61, and y51, y61゛y7 are 2
This is a signal delayed by 7 clocks. yo to y3 are used directly without delay. y-4 is always 0. 6. The reason why the Y signal is delayed is that the additions in the adders 15 and 16 are performed sequentially according to the weight 22i in equation (2).

第5図はデコーダ1〜4のうちの1デコ一ダ分を示す。FIG. 5 shows one decoder among decoders 1-4.

IILではワイヤードORが出来るので各ビットの入力
は4人力である。71,72,73゜は3出力のインバ
ータであり、74.75.76゜77.78.79は1
出力のインバータである。
IIL allows wired OR, so each bit can be input by four people. 71, 72, and 73° are 3-output inverters, and 74.75.76° and 77.78.79 are 1-output inverters.
This is an output inverter.

このロジックにより(2)式の(’2i−1+y2i 
−2y214−+ )を計算し出力端子80,81.8
2.83にそれぞれ1,2.−2.−1の各信号が得ら
れる。即ち1で端子80が”H”、2なら端子81が”
all、−2なら端子82がH’、−1なら端子83が
”H” と々る。
With this logic, ('2i-1+y2i
-2y214-+) and output terminals 80, 81.8
1 and 2 on 2.83 respectively. -2. -1 signals are obtained. That is, if it is 1, the terminal 80 is "H", if it is 2, the terminal 81 is "H"
If all, -2, the terminal 82 goes high; if -1, the terminal 83 goes high.

第6図はセレクタ11.12,13.14の1個を示す
、端子91.92.93.94は入力信号Xの各ビット
入力端子で、それぞれX。、x、、x2゜I7が入力さ
れる。、95.96.97.98は第6図に示すデコー
ダからのゲート信号入力端子で、それぞれ1,2.−2
.−1が入力される、内部の記号は出力1〜3のIIL
インバータ、出力端子99,100,101.102,
103は部分積の出力端子である。又、104はインバ
ータ回路である。
FIG. 6 shows one of the selectors 11.12, 13.14. Terminals 91.92.93.94 are input terminals for each bit of the input signal X, respectively. , x, , x2°I7 are input. , 95, 96, 97, 98 are gate signal input terminals from the decoder shown in FIG. 6, respectively. -2
.. -1 is input, the internal symbol is IIL of outputs 1 to 3
Inverter, output terminals 99, 100, 101.102,
103 is a partial product output terminal. Further, 104 is an inverter circuit.

入力信号Xの各ビットx。−x7は各々3人力になって
おり、1つはインバータ104で2〜3ケの反転信号が
作られる。
Each bit x of input signal X. -x7 are each powered by three people, and one is an inverter 104 that generates two to three inverted signals.

これらのXi倍信号Y信号で作ったゲート信号でコント
ロールされ出力される。即ちゲート信号が1ならXi倍
信号そのまま出力され、ゲート信号が2ならxi倍信号
1ビツト左シフトされて出力され、入力信号Xが2倍さ
れた部分積が出力される。
It is controlled and output by a gate signal made from these Xi times signal Y signal. That is, if the gate signal is 1, the xi-fold signal is output as is, and if the gate signal is 2, the xi-fold signal is shifted to the left by 1 bit and output, and a partial product obtained by doubling the input signal X is output.

第7図は入力信号Xのシフトレジスターを示す。FIG. 7 shows a shift register for input signal X.

点線で示す部分がそれぞれ第3図のシフトレジスタ9,
10である。記号106はシフトレジスタである。入力
信号型の各ビットはシフトレジスタ105により1クロ
ック分遅延したあと第3図のセレクタ13にさらに1ク
ロツク遅延されて第3図のセレクタ14に入力される。
The parts indicated by dotted lines are the shift register 9 and the shift register 9 in FIG.
It is 10. Symbol 106 is a shift register. Each bit of the input signal type is delayed by one clock by the shift register 105, then further delayed by one clock by the selector 13 of FIG. 3, and then input to the selector 14 of FIG.

以上が本発明の構成であるが次にこのパイプライン乗算
器の電力を考えてみる。上段のインジェクター電流はこ
の段のグランド端子を通って下段のインジェクター電流
となるので各段とも電流は等しくなる。今アダー15,
16,17.1ヶ分のインジェクター電流をl1njと
し、各段にかかる電圧をVinjとすると全体の消費電
力PdはPd =7 X Itnj XVinj =7
 l1nj mVinjとなる。Mini =0.8と
すると最上段のインジェクタの電圧は、7 Vinj 
=5,6 Vとなる。一般に、電源は電源Vccで、こ
れにシリーズ抵抗を入れて定電流としているとすれば、
Vcc = 7 Vとすると全体の消費電力Pdは Pd = Vcc X l1nj = 71injとな
る。今従来のIIL構成の様に積み上げがないとすると
、Vcc=5Vとして、消費電力P2はP 2 = V
cc X 7 l1nj = 35 l1njとなる。
The above is the configuration of the present invention. Next, let us consider the power of this pipeline multiplier. The injector current in the upper stage passes through the ground terminal of this stage and becomes the injector current in the lower stage, so the current is equal in each stage. Now Adder 15,
If the injector current for 16 and 17.1 months is l1nj and the voltage applied to each stage is Vinj, the total power consumption Pd is Pd = 7 X Itnj XVinj = 7
l1nj mVinj. If Mini = 0.8, the voltage of the top injector is 7 Vinj
=5.6V. Generally, the power source is Vcc, and if a series resistor is connected to this to create a constant current, then
When Vcc = 7 V, the total power consumption Pd is Pd = Vcc X l1nj = 71inj. Now, assuming that there is no stacking like in the conventional IIL configuration, when Vcc = 5V, the power consumption P2 is P 2 = V
cc X 7 l1nj = 35 l1nj.

従って本発明の消費電力は従来構成の殆となり、大幅な
低電力化がはかれる。
Therefore, the power consumption of the present invention is almost the same as that of the conventional configuration, and a significant reduction in power consumption can be achieved.

次に、下段から上段への信号伝達の方法を、第8図のセ
レクタからアダーへの信号伝達を例に説明する。同図で
は第3図のセレクタ13からアダー16への信号伝達の
1ビット分を示すものである。53,54.55は第3
図と同様にそれぞれ2段目、3段目、4段目のインジェ
クターであり、かつ3段目、4段目、5段目のグランド
でもある。
Next, a method of transmitting signals from the lower stage to the upper stage will be explained using the signal transmission from the selector to the adder in FIG. 8 as an example. This figure shows one bit of signal transmission from the selector 13 to the adder 16 in FIG. 53, 54.55 is the third
As shown in the figure, these are the injectors of the second, third, and fourth stages, and are also the grounds of the third, fourth, and fifth stages, respectively.

各ゲートのPNP l−ランジスタ構成の定電流源は省
略しである。1例としてフルアダー16のゲート31に
PNP )ランジスタの定電流源106を示す。ここで
、アダー16のゲート31〜42の番号は第2図のゲー
トに相当して付しである。同様に、セレクタ13のゲー
ト104a〜104dの番号も第6図のゲートに相当し
て付けである。
A constant current source having a PNP l-transistor configuration for each gate is omitted. As an example, a constant current source 106 of a PNP transistor is shown at the gate 31 of the full adder 16. Here, the numbers for the gates 31 to 42 of the adder 16 correspond to the gates in FIG. 2, and are assigned accordingly. Similarly, the gates 104a to 104d of the selector 13 are numbered to correspond to the gates in FIG.

107は人力信号Yより作られたコントロール信号入力
端子、108はX入力信号のうちiビットとi+1ビッ
トの入力端子、ゲート109はセレクタの出力ゲート、
110はレジスタ18の出力ゲート、111は下位ビッ
トからのキャリー入力端子、112は上位ビットへのキ
ャリー出力端子、113はアダーのSUM出力端子であ
る。キャリ−の入力ゲート42は下位ビットのキャリー
出力ゲートである。
107 is a control signal input terminal created from the human input signal Y, 108 is an input terminal for i bit and i+1 bit of the X input signal, gate 109 is an output gate of a selector,
110 is an output gate of the register 18, 111 is a carry input terminal from the lower bit, 112 is a carry output terminal to the upper bit, and 113 is a SUM output terminal of the adder. The carry input gate 42 is a carry output gate for the lower bit.

セレクタの出力ゲート109のコレクタはフルアダーの
ゲート31,33.34.38.40のベースに接続す
ることにより信号を上の段に伝達できる。ゲートを反転
するにはそのベースをグランドすなわちエミッタ電位と
同じにすればよい。
By connecting the collector of the output gate 109 of the selector to the bases of the gates 31, 33, 34, 38, and 40 of the full adder, a signal can be transmitted to the upper stage. To invert a gate, its base should be at ground or emitter potential.

従って、このIILの構成ではゲート109のトランジ
スタがオンした場合には、ゲート31のベースはl’L
ぼ3段目のグランド53と同じ電位になるので、ゲート
31のトランジスタは完全にカットオフする、このとき
のゲート31のベース電圧はエミッタに対して一〇、S
V程度となる。従って、ベースの振幅は通常の2倍とな
る。
Therefore, in this IIL configuration, when the transistor of gate 109 is turned on, the base of gate 31 is l'L
Since the potential is almost the same as that of the third stage ground 53, the transistor of the gate 31 is completely cut off. At this time, the base voltage of the gate 31 is 10, S with respect to the emitter.
It will be about V. Therefore, the amplitude of the base is twice the normal amplitude.

このため寄生容量の充電時間が長くなりスイッチング時
間がこれに比例して長くなる。そこでスイッチング時間
が問題になる場合にはゲー)109のコレクタとゲート
31等のベースの間にダイオードを入れてゲート310
ベース振幅を小さくする回路構成にしてもよい。
Therefore, the time required to charge the parasitic capacitance becomes longer, and the switching time becomes proportionally longer. If switching time becomes a problem, insert a diode between the collector of gate 109 and the base of gate 31, etc.
A circuit configuration that reduces the base amplitude may be used.

以上、本発明の乗算器は、乗算器の信号の伝達に帰還が
ないことと、積み上げ方式のIIL構造で信号の上方伝
達の回路が簡単であるということを利用し、パイプライ
ン形乗算器の大幅な消費電力の削減をはかることが出来
るので工業的価値が高い。
As described above, the multiplier of the present invention utilizes the fact that there is no feedback in the signal transmission of the multiplier and the fact that the circuit for upward transmission of the signal is simple in the stacked IIL structure, and the multiplier is a pipeline type multiplier. It has high industrial value because it can significantly reduce power consumption.

以上の実施例では7段積の乗算器であるが、電源電圧が
5v程度と低い場合は、第3図の構成で組合せを変える
ことで積上げ段数を減らすこともできる。
Although the above embodiment is a seven-stage multiplier, if the power supply voltage is as low as about 5 V, the number of stacked stages can be reduced by changing the combination in the configuration shown in FIG.

また各ゲートを流れるインジェクター電流にウェイトを
もたし、全体として同じ電流でスピードアップをはかる
こともできることは言うまでもない。
It goes without saying that it is also possible to weight the injector current flowing through each gate and speed up the overall process with the same current.

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

第1図は8ビツトパイプライン形乗算器の従来の構成図
、第2図はIIL構成のフルアダー図、第3図は本発明
の積み上げIIL構成のパイプライン形乗算器の回路図
、第4図はX入力信号遅延のシフトレジスタ構成図、第
5図はテコーダ構成図、第6図はセレクタ回路の構成図
、第7図はX入力信号遅延のシフトレジスタ構成図、第
8図は本発明の積上げNIL構成の具体的回路図を示す
。 1〜2・・・・・・シフトレジスタ、6〜8・・・・・
・デコーダ、9〜1o・・・・・・シフトレジスタ、1
1〜14・・・・・・セレクタ、16〜17・・・・・
・アダー、18〜20・・・・・・レジスタ、21・・
・・・・Y入力端子、22・・・・X入力端子、23・
・・・・・乗算出力端子、51〜58・・・・・・共通
ライン。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名11
2図 4j 第4図 −N  〜  〜
Figure 1 is a conventional configuration diagram of an 8-bit pipelined multiplier, Figure 2 is a full adder diagram of an IIL configuration, Figure 3 is a circuit diagram of a pipelined multiplier with a stacked IIL configuration of the present invention, and Figure 4. is a shift register configuration diagram for X input signal delay, FIG. 5 is a Tecoder configuration diagram, FIG. 6 is a configuration diagram of a selector circuit, FIG. 7 is a shift register configuration diagram for X input signal delay, and FIG. 8 is a diagram of the shift register configuration diagram of the present invention. A specific circuit diagram of a stacked NIL configuration is shown. 1-2...Shift register, 6-8...
・Decoder, 9-1o...Shift register, 1
1-14...Selector, 16-17...
・Adder, 18-20...Register, 21...
...Y input terminal, 22...X input terminal, 23.
...Multiply output terminal, 51-58...Common line. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person11
Figure 2 4j Figure 4-N ~ ~

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] IIL構成の機能ブロックを複数段に積み上げた構造と
し、前段目のインジェクターを次段目の接地端子に接続
し、かつ前段目の機能ブロックから次段目の機能ブロッ
クへ信号を伝達することを特徴とするパーイブライン型
乗算器。
It has a structure in which functional blocks of IIL configuration are stacked in multiple stages, the injector of the previous stage is connected to the ground terminal of the next stage, and the signal is transmitted from the functional block of the previous stage to the functional block of the next stage. A parve line multiplier with .
JP57041272A 1982-03-15 1982-03-15 Pipeline type multiplier Pending JPS58158740A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57041272A JPS58158740A (en) 1982-03-15 1982-03-15 Pipeline type multiplier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57041272A JPS58158740A (en) 1982-03-15 1982-03-15 Pipeline type multiplier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS58158740A true JPS58158740A (en) 1983-09-21

Family

ID=12603798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57041272A Pending JPS58158740A (en) 1982-03-15 1982-03-15 Pipeline type multiplier

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58158740A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05150949A (en) * 1983-08-05 1993-06-18 Texas Instr Inc <Ti> Method and device for executing digital multiplication

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05150949A (en) * 1983-08-05 1993-06-18 Texas Instr Inc <Ti> Method and device for executing digital multiplication

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0370249B2 (en)
US5805491A (en) Fast 4-2 carry save adder using multiplexer logic
JPS60116034A (en) Adding circuit
US20060294178A1 (en) Carry-ripple adder
EP0238091A2 (en) Logic circuit
US4325129A (en) Non-linear logic module for increasing complexity of bit sequences
JPS58158740A (en) Pipeline type multiplier
JP2519227B2 (en) Parallel rebinary adder circuit with grouping stages including dynamic logic circuit for increasing carry propagation speed
JPH11143686A (en) Partial product generation circuit
JPH0460251B2 (en)
JPH033418B2 (en)
JP2632512B2 (en) Semiconductor integrated circuit
JPH03228297A (en) Shift register circuit
JPH0677792A (en) Multiplexer circuit and demultiplexer circuit
JPS6170634A (en) Shifting circuit
JP2614496B2 (en) Size comparison circuit
JPH0460252B2 (en)
JPS6045842A (en) Multiplier circuit
JPH04227534A (en) Array multiplier
JP3155026B2 (en) Accumulator
JPH08212057A (en) Full adder
JPS643408B2 (en)
JPS63306718A (en) Serial access circuit
JPH07118630B2 (en) Signal processing circuit for multiplication
KR950007878B1 (en) Adding method