JPS58213341A - 加算回路 - Google Patents

加算回路

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JPS58213341A
JPS58213341A JP9641882A JP9641882A JPS58213341A JP S58213341 A JPS58213341 A JP S58213341A JP 9641882 A JP9641882 A JP 9641882A JP 9641882 A JP9641882 A JP 9641882A JP S58213341 A JPS58213341 A JP S58213341A
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Masaru Uya
宇屋 優
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • 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
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    • G06F7/501Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F2207/38Indexing scheme relating to groups G06F7/38 - G06F7/575
    • G06F2207/3804Details
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数桁の2つの数を加算する加算[回路に関し
、特に0MO8)ランジスタ(相補型絶縁ゲート電界効
果トランジスタ)を用いて構成するのに最適な加算回路
に関するものである。
従来の加算回路を第1図、第2図に示す。
第1図は公知の全加算器であり、第1桁目の加算数ム1
.第i桁目の被加算数Bi  、第1桁11への桁−ト
げ信sC1を入力して、第1桁[+Iの和Si。
第1−1−1桁LJへの桁上げ信号Ci+tを出力する
機能のものである。ちなみに、SlとCi伺は、Si=
ムi■Bi■C1 C1+にA1B1十〇i(ムi■Bi)で示される。尚
、同図において、aは排他的論理和(EXOR)ゲート
、bはWANDゲートである。
第2図は、第1図の全加算器を用いて、加算数ム。
被加算数Bが共に4ビツトの場合の加算回路を示し、第
1図と同一部分は同一記号を用いており、Ll〜L4は
全加算器である。即ち、加算数(ム4゜ム3ム2ムl)
と被加算数(14B3B2Bl ’)と第1桁[1への
桁にげ(+i 号C1を入力して、4ビツトの和(S4
S3S2Sl)と第4桁11からの桁上げ信号C5を出
力する回路である。
加算数ムi 、被加算数Bi、桁トげ信号CIが同時に
人力されたとすれば、和SiはKXORゲート(排他的
論理和ゲート)2段、CZはEXORゲート1段とNA
NDゲート2段の遅延時間が必要で、EXORゲートを
0MO8トランジスタで構成したとき、NAND又はN
ORゲート2段相当の遅延時間とみなせるから、和5l
td、ゲート4段分の遅延、最終の桁上げtgsasは
ゲート10段分の遅延時間を待って得られる。一般に、
nビット数同志の加算の場合、クリティカルパスである
桁上げ信号On+1を得るためには、ゲート2n1−2
段分の遅延時間が必要となる。
本発明は、従来の加算回路の長いクリティカルバスを大
幅に短縮し、高速に加算することのできる加算回路を提
供しようとするものである。
以下図面を参照して本発明の実在例をttQ明する。
第3図は本発明の加算回路に用いる全加算器の一実施例
である。同図aはタイプ1の全加算器であり、第1桁目
の加算数ムi 、第1桁[1の被加算数Bi 、第1桁
目への桁上げ信号Ciを入力し。
第1桁目の和Siと第i+1桁目への桁上げ信号Ci+
tを出力する機能を有するものである。叉、同図bHタ
イプ2の全加算器であり、加算数ムi。
被加算数Bi  、桁−ヒげ信号Ciを人力し、和Si
と第1+1桁目への桁−ヒげQj号Gin を出力する
機能を有するものである。このタイプ1,2の回路を交
互に接続して従来の半分遅延時間ですむ加算回路を構成
出来る。同図中、1.8はEXOR(排他的論理和)ゲ
ート、2,9,141,142はインバータである。3
,1oはPチャネル・トランジスタ、4.11はNチャ
ネル・トランジスタであって、3と4,1oと11でそ
れぞれトランスファ・ゲートを構成している。71rJ
−*  ’1 =Bi=o(低論理レベル)のとき、出
力=1゜ム1=Bi=1(高論理レベル)のとき、出力
=Oとなり、ムi=o、Bi=1又はAi==1 、B
i:Qのときには、出力が高イン2ビーグンスとなる。
倫理ゲートである。14け、ム1=Bi−○のとき、出
カー〇、ム1=Bi=1のとき、出力=1となり、Ai
=O、Bi=1又はム1==1 、 Bi:Q t7.
)ときVこは、出力が高インピーダンスとなる論理ゲー
トである。6.6.12.13は第4図に示すようなト
ライステート・インバータである。同図において、同図
すは同図aの詳細回路図である。
第4図において、イネ−グル制御信号Eを・・インベル
(高論理レベル)、■をローレベル(低論理レベル)に
したとき、入力信号INが反転されて低インピーダンス
で出力0LTTに伝達され、イネーブル制御信号Xをロ
ーレベル、Eを71イレベルにしたとき、出力OUTは
高インピーダンスとなる。さて、第3図aのタイプ1全
加算器、bのタイプ2全加算器の真理値表をそれぞれ第
1表。
第2表に示す。
第   1   表 第   2   表 第3図aから、ム1とBiの排他的論理和AVi)Bi
二〇ノとき、5i=Ci  、、Cil+−1(Ai=
Bi=O)、10 (ムi、Jsi=1)となり、Ai
(すB1:1のとき、5i=Ci、Ci−++−=Ci
とeるようK、EXORゲート1が、トランスファ・ゲ
ート3,4とトライステート・インバータ6を相補的に
イネーブル・ティスエープル制御していることがわかる
また、ムi■B1に1のとき、トライステート・イノバ
ータロはイネーブル、論理ゲート7の出力は高インピー
ダンス状態となり、Ai■Bi二〇のとキ、トライステ
ート・インバータ6はテイスエーブル、論理ゲート7の
出力は低インピーダンス状態となる。
同様に、第3図すでは、IEXOR/7’ −ト8が、
トランスファ・ゲート1o、11とトライステート・イ
ンバータ12を相補的にイネーブルディスエーブル制御
する。また、トライステート・インバータ13と、倫理
ゲート14との関係は、上記aタイプ1の場合と同様で
あって、ム1■Bi=oのとき、Si二[i、Ciトt
=o(ムt=st=o)/1(ムiニBi=1)となり
、Ai(すBに1のとき、Si  Ci、G1n=−C
1となるように構成されていることがわかる1、第5図
に本発明による4ピント加算回路の実施例を示す。第5
図の51.53は第3図aのタイプ1全加算器であり、
52.54は第3図すのタイプ2全加算器であって、奇
数ビット1−1にタイプ1の、偶数ビット[」にタイプ
2の全加算器がそれぞれ配置された構成になっている。
タイプ1全加算器51.タイプ2全加算器63中の7.
14は、それぞれ第3図a、b中の同番号の論理ゲート
と全く同じものである。
第5図の回路は、加算数(ム4ム3ム2ムI)、被加算
数(84B382B1)、桁上げ自号C1を入力し、4
ビツトの和(8483828l)と第4桁目からの桁上
げ信!−1C5を出力する。各ブロック51〜64の動
作が、第3図の説明で明らかであるから、詳細な説明は
省略する。さて、加算数A1.被加算数Bi 、桁上げ
信号CIが同時に人力されたとすれば、和StはEXO
Rゲート1段とイノパー22段、CzはKXO11段と
インバータ1段の遅延時間で得られ、クリディカルパス
である桁上げイ旨しC5は、C2からcs4でイノバー
23段分のノ?延時間となるから、EXOR1段とイン
バータ4段の遅延時間だけで得られる。とれはゲート換
算で6段分の遅延時間となる。
一般に、nビット数同志の加算の場合、クリテイ力Iレ
バスである桁−トげ(A ’yJCn + 1は、ゲー
トn12段分の遅延時間だけで得られる。これは、第2
図の従来回路のクリティカルパス遅延時間、ゲー ト2
 n −) 2段分と比べて、約半分に短縮された値と
なる。即ち、従来の回路に対して、2倍の加算速度で加
算できることになる。
桁上げ信号C1−H、Ci+1 id トライステート
・インバータでドライブされているため1例えば、トラ
ンスファ・ゲートを直列接続した構成の桁上げ(t’j
’J伝搬径路の伝搬遅延よりも小さい遅延時間で桁上げ
信号を伝搬させるように設計することが容易に可能であ
る。
なお、第3図の実施例で、トライステート・インバニタ
5,6,12,13.1−ランスファ・ゲ−ト(3と4
)、(10と11)をイネーブル・ディスエーブル制御
するのに、それぞれEXORゲート1とインバータ2 
、EXORゲート8とインバータ9を用いているが、1
.8に1!:XN0R(イクスクルーシブ・ノア)ゲー
トを用いて、トライステートeイノバータ5,6,12
,13゜トランスフ−r・ゲート(3と4)、(10と
11)のイネーブル、ディスエーブル制御入力を交換(
第4図のE、Eに入力されている入力線を交換し、Pチ
ャネル・トランジスタ3.10とNチャネル・トランジ
スタ4.11のゲート人力線を交換)しても同様に実現
できる。(図示せず)第6図は、第3図すのタイプ2全
加算器の他の実施例である。図中、9〜13は第3図す
に記載されている構成物と全く同じものであり、同じ番
号を附記しである。60はNORゲート、61はムND
−NOR複合ゲートであって、複合ゲート61の出力に
は、ム1■Biが得られる。即ち、ゲートであり、63
;64はそれぞれPチャネル。
Nチャネル・トランジスタである。60,62゜63.
64の構成で、第3図す中の論理ゲート14と全く同じ
機fEをイJし、等価となる。従って、第6図と第3図
すの回路は等価となる。第3図の論理ゲート14の出力
(C:iN に接続される)は、Pチャネル、Nチャネ
ル・トランジスタ共に縦積2段の出力段となっているの
に対し、第6図の回路では、Pチャネル、Nチャネル・
トランジスタ63.64が共に1段(出力端子から固定
電位点の間にトランジスタ1個)であるため、Ci+−
1の負荷をドライブするのに、第3図すの場合に比べて
約゛ト分のゲート幅のトランジスタ(63,64)でよ
く、従って、ドレイン容量が約半分となってより高速の
加算器を構成することができる。
以ヒ説明したように本発明によれば、簡単な回路構成で
、クリティカルパスである桁上げ信号伝搬径路を大幅に
短縮して、高速加算動作が可能な3
【図面の簡単な説明】 第1図は全加算器の従来例を示す図、第2図は4ビツト
加算回路の従来例を示す図、第3図a。 bは、それぞれ本発明のタイプ1 、タイプ2′iも加
算器の実施例を示す回路図、第4図a、bは第3図中の
トライステート・インバータの概略回路図及び具体的回
路図、第5図は本発明の4ビツト加算回路の実施例を示
す回路図、第6図はタイプ2全加算器の他の実施例を示
す回路図である。 1.8−・・・・・KXORゲート、6,6・・・・・
トライステート・インバータ、3,4,10.11・・
・・・・トランスファ・ゲート。 代理人の氏名 弁理t 中 尾 赦 男 ほか1名#4
4 図 第5図 l

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)第1.第2の入力信号を入力とする第1.第2の
    論理ゲートと、−ト記第1の論理ゲートの出力信号に対
    応して制御されるトランスファ・ゲート、第1.第2の
    トライステート・インバータとを具備し、上記トランス
    ファ・ゲートの出力と上記第1のトライステート・イン
    バータの出力とを共通接続し、上記第2の論理ゲー十の
    出力と上記第2のトライステート・インバータの出力と
    を共通接続し、第3の入力信号を、上記トランスファ・
    ゲートと第1.第2のトライステート・インバータに入
    力して、上記トランスファ・ゲートと上記第1のトライ
    ステート・インバータとが互いに相補的に制御されるよ
    うに構成したことを特徴とする加算回路。 (2)第1の論理ゲートが排他的オアゲートであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の加算回路。 (3)第1の論理ゲートが排他的ノア・ゲートであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の加算回路。 (4)第2の論理ゲートが、土器箱1.第2の入力信号
    が共に低論理レベルのとき、高論理レベルの出力信号を
    出力し、上記第1.第2の入力信号が共に高論理レベル
    のとき、低論理レベルの出力信号を出力し、上記第1.
    第2の入力信号のうち、一方が低論理レベル、他方が高
    論理レベルノトキ、高インピーダンス出力状態となるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の加算回路。 (6)第2の論理ゲートが、ホ梶第1 、第2の入力1
    8号が共に低論理レベルのとき、低論理レベルの出力信
    号を出力し、上記第1.第2の入力信号が共に高論理レ
    ベルのとき、高論理レベルの出力信号を出力し、上記第
    1.第2の入力信号のうち、一方が低論理レベル、他方
    が高論理レベルのとき、高インピーダンス出力状態とな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の加算回
    路。
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JPS6170636A (ja) * 1984-09-10 1986-04-11 レイセオン カンパニ− 全加算器回路
JPS6242230A (ja) * 1985-08-20 1987-02-24 Fujitsu Ltd スタテイツクキヤリ−回路
JPH07261983A (ja) * 1994-01-28 1995-10-13 Goldstar Electron Co Ltd 算術論理演算回路

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