JPS601650B2 - 1ビツト遅延型全加算器 - Google Patents
1ビツト遅延型全加算器Info
- Publication number
- JPS601650B2 JPS601650B2 JP3670677A JP3670677A JPS601650B2 JP S601650 B2 JPS601650 B2 JP S601650B2 JP 3670677 A JP3670677 A JP 3670677A JP 3670677 A JP3670677 A JP 3670677A JP S601650 B2 JPS601650 B2 JP S601650B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- main circuit
- output
- full adder
- carry
- 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.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/38—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
- G06F7/48—Methods 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
- G06F7/50—Adding; Subtracting
- G06F7/501—Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination
- G06F7/5016—Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination forming at least one of the output signals directly from the minterms of the input signals, i.e. with a minimum number of gate levels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mathematical Analysis (AREA)
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- Computing Systems (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は全加算器の加算出力、桁上げ出力をそれぞれ1
ビット遅らせる動作と等価の動作を行なう1ビット遅延
型全加算回路に関するものである。
ビット遅らせる動作と等価の動作を行なう1ビット遅延
型全加算回路に関するものである。
第1図は直並列乗算回路といわれるもので、11,12
,…lnはシリアルに変化する被乗数データXを共通入
力とし、他の入力としてROM等から乗数データy,,
y2,・・・yuを受けるアンド回路で、これらアンド
回路1,,12,…lnの出力は全加算器2,,22,
・・・2nに被加数データとして供給される。
,…lnはシリアルに変化する被乗数データXを共通入
力とし、他の入力としてROM等から乗数データy,,
y2,・・・yuを受けるアンド回路で、これらアンド
回路1,,12,…lnの出力は全加算器2,,22,
・・・2nに被加数データとして供給される。
全加算器2,は被加数データAと加数データB及び桁上
げデータを含む全加算を行ない、加算出力Sを1ビット
シフトレジスタ3,に供給し、この加算にキャリー(桁
上げ)が生じた場合にはそのキャリー信号Caを1ビッ
トシフトレジスタ4,を介して上位桁へ加算すべく帰還
させる。同様に全加算器22,23,・・・2nにおい
ても、前段の1ビットシフトレジスタ3,,32,…の
出力を受けてそれぞれ加算を行ない、この加算結果に桁
上げが生じた場合にはキャリー信号を1ビットシフトレ
ジスタ42,43,・・・4nを介して帰還させる。上
記第1図の回路は、LSB(LeastSgnifi−
cantBitつまり重みづけの一番小さなビット)か
ら始まる直列データ入力Xと並列データ入力y,,y2
,…ynを乗算する回路で、その乗算過程は、出力をU
とするとU=〔{(y,.×・Z‐1十y2・×)rl
+y3・×}Z‐1十yn−,.X〕Z‐1十yn.X
で表わされる。
げデータを含む全加算を行ない、加算出力Sを1ビット
シフトレジスタ3,に供給し、この加算にキャリー(桁
上げ)が生じた場合にはそのキャリー信号Caを1ビッ
トシフトレジスタ4,を介して上位桁へ加算すべく帰還
させる。同様に全加算器22,23,・・・2nにおい
ても、前段の1ビットシフトレジスタ3,,32,…の
出力を受けてそれぞれ加算を行ない、この加算結果に桁
上げが生じた場合にはキャリー信号を1ビットシフトレ
ジスタ42,43,・・・4nを介して帰還させる。上
記第1図の回路は、LSB(LeastSgnifi−
cantBitつまり重みづけの一番小さなビット)か
ら始まる直列データ入力Xと並列データ入力y,,y2
,…ynを乗算する回路で、その乗算過程は、出力をU
とするとU=〔{(y,.×・Z‐1十y2・×)rl
+y3・×}Z‐1十yn−,.X〕Z‐1十yn.X
で表わされる。
ところで第1図に示す直並列乗算回路を集積回路(以下
ICという)で実現する場合、その集積度を高めるため
には如何に少ない素子数で回路を構成できるかが問題に
なり、そのためには全加算器(例えば2,)、1ビット
シフトレジスタ(例えば3,,4,)で構成される1ビ
ット遅延型全加算器を最少素子数で形成できればよい。
ICという)で実現する場合、その集積度を高めるため
には如何に少ない素子数で回路を構成できるかが問題に
なり、そのためには全加算器(例えば2,)、1ビット
シフトレジスタ(例えば3,,4,)で構成される1ビ
ット遅延型全加算器を最少素子数で形成できればよい。
第2図はMOSトランジスタでMOS I C化された
従来の1ビット遅延型全加算器で、第1図と対応する個
所には同一符号を付しておく。第2図において全加算器
2,は入力A,B及び下位からの桁上げ入力Cを加算し
、加算出力S及び上位への桁上げ出力Caを得る。1ビ
ットシフトレジスタ3,,4,はダイナミック型1ビッ
トシフトレジスタで形成され、MOSトランジスタで形
成されたトランスフアゲートTr,〜Tr4はそれぞれ
対応するクロックパルス?,,?2がゲートに供給され
た時のみ信号伝達を行ない、クロック信号が供給されな
い時は後段のMOSトランジスタのゲートが有するキャ
パシタンスを利用して、クロツクパルスがなくなる直前
の状態を保持する。
従来の1ビット遅延型全加算器で、第1図と対応する個
所には同一符号を付しておく。第2図において全加算器
2,は入力A,B及び下位からの桁上げ入力Cを加算し
、加算出力S及び上位への桁上げ出力Caを得る。1ビ
ットシフトレジスタ3,,4,はダイナミック型1ビッ
トシフトレジスタで形成され、MOSトランジスタで形
成されたトランスフアゲートTr,〜Tr4はそれぞれ
対応するクロックパルス?,,?2がゲートに供給され
た時のみ信号伝達を行ない、クロック信号が供給されな
い時は後段のMOSトランジスタのゲートが有するキャ
パシタンスを利用して、クロツクパルスがなくなる直前
の状態を保持する。
従って第3図に示す如き位相の異なる2つのクロックパ
ルス?・,め2をそれぞれ書き込みパルス、読み出しパ
ルスとすれば、1ビットシフトレジスタ3・,4,はク
ロツクマ2 に同期した入力信号を1ビット遅延させて
出力側に伝える動作をする。その各点の動作波形図は第
3図に示される。しかしながらこのような従来の回路構
成では、全加算器に1ビットシフトレジスタを接続する
という方法をとっていたため、素子数は“全加算器の素
子数”十“シフトレジスタの素子数”=3針固必要で、
これでは未だ不満足なものであった。本発明は上記実情
に鑑みてなされたもので、全加算出力を1ビット遅延さ
せる機能を、従来の回路より少ない素子数でMOS集積
回路として実現することができる1ビット遅延型全加算
器を提供しようとするものである。以下第4図を参照し
て本発明の一実施例を説明する。
ルス?・,め2をそれぞれ書き込みパルス、読み出しパ
ルスとすれば、1ビットシフトレジスタ3・,4,はク
ロツクマ2 に同期した入力信号を1ビット遅延させて
出力側に伝える動作をする。その各点の動作波形図は第
3図に示される。しかしながらこのような従来の回路構
成では、全加算器に1ビットシフトレジスタを接続する
という方法をとっていたため、素子数は“全加算器の素
子数”十“シフトレジスタの素子数”=3針固必要で、
これでは未だ不満足なものであった。本発明は上記実情
に鑑みてなされたもので、全加算出力を1ビット遅延さ
せる機能を、従来の回路より少ない素子数でMOS集積
回路として実現することができる1ビット遅延型全加算
器を提供しようとするものである。以下第4図を参照し
て本発明の一実施例を説明する。
即ち本回路は、全加算の反転出力を得る主回路11と、
その被加数入力部、加数入力部及び下位からのキャリー
入力部にそれぞれ介挿されたMOSトランジスタよりな
るトランスフアゲート12,13及び14と、主回路1
1の加算出力部及び上位へのキャリー出力部にそれぞれ
介挿され全たMOSトランジスタよりなるトランスフア
ゲート15及び16と、これらトランスフアゲート15
,16の各信号伝送路にそれぞれ介挿されたィンバ−夕
17,18とを具備しており、上記トランスフアゲート
12〜14を書込みクロックパルス0,で開閉制御し、
トランスフアゲート15,16を読出しクロックパルス
?2で開閉制御するものである。上記主回路11は、ア
ンド回路19〜22、ノア回路23と、アンド回路24
〜26、ノァ回路27よりなり、第2図の全加算回路2
,内のノア出力段のィンバータのみを省略した構成であ
るから、この主回路11からは全加算の反転出力が得ら
れることは明らかである。また第4図において論理記号
で示されたゲート回路は、具体的にはMOSトランジス
タ回路で形成されている。また、キヤリー信号Ca′は
キヤリー信号Cとして帰還される。第5図は第4図の回
路の動作を示すタイミングチャートであり、少,は書込
みクロックパルス、?2は読出しクロツクパルス、Aは
被加数入力、Bは加数入力、Cは下位からのキャリー入
力、i〜rは第4図に示さられる各点の信号波形を示し
ている。
その被加数入力部、加数入力部及び下位からのキャリー
入力部にそれぞれ介挿されたMOSトランジスタよりな
るトランスフアゲート12,13及び14と、主回路1
1の加算出力部及び上位へのキャリー出力部にそれぞれ
介挿され全たMOSトランジスタよりなるトランスフア
ゲート15及び16と、これらトランスフアゲート15
,16の各信号伝送路にそれぞれ介挿されたィンバ−夕
17,18とを具備しており、上記トランスフアゲート
12〜14を書込みクロックパルス0,で開閉制御し、
トランスフアゲート15,16を読出しクロックパルス
?2で開閉制御するものである。上記主回路11は、ア
ンド回路19〜22、ノア回路23と、アンド回路24
〜26、ノァ回路27よりなり、第2図の全加算回路2
,内のノア出力段のィンバータのみを省略した構成であ
るから、この主回路11からは全加算の反転出力が得ら
れることは明らかである。また第4図において論理記号
で示されたゲート回路は、具体的にはMOSトランジス
タ回路で形成されている。また、キヤリー信号Ca′は
キヤリー信号Cとして帰還される。第5図は第4図の回
路の動作を示すタイミングチャートであり、少,は書込
みクロックパルス、?2は読出しクロツクパルス、Aは
被加数入力、Bは加数入力、Cは下位からのキャリー入
力、i〜rは第4図に示さられる各点の信号波形を示し
ている。
以下このタイミングチャートをも適宜参照して第4図の
動作を説明する。いま第5図のA,B,Cの如き入力が
主回路11は与えられたとすると、これら入力A,B,
Cは、クロツク?,の立上りタイミングで書込まれてj
,k,1の波形となり、これらはアンド回路24,25
,26のアンド入力となって、そのアンド出力をノア回
路27に供給するとその出力波形はpとなる。この出力
pは、クロック?,による半ビット遅れのキャリー反転
出力であるが、この出力はアンド回路19〜22の1入
力となり、前記信号i〜1と共にアンド回路19〜22
、ノア回路23を経て、クロックJ,による半ビット遅
れの加算反転出力mが得られる。そしてmとpの信号は
クロック◇2 のタイミングn,qの波形となり、かつ
インバータ17,18で反転されて加算出力S′(oの
波形)、キャリー出力Ca′(rの波形)が得られるも
のである。この出力S′,Ca′は入力A,B,Cの全
加算結果を1ビット遅らせたもので、第5図の点線イ,
口,…は下表の全加算真理値表と1ビット遅れで対応関
係にあることを示したものであり、1ビット遅れの全加
算動作をしていることが分る。
動作を説明する。いま第5図のA,B,Cの如き入力が
主回路11は与えられたとすると、これら入力A,B,
Cは、クロツク?,の立上りタイミングで書込まれてj
,k,1の波形となり、これらはアンド回路24,25
,26のアンド入力となって、そのアンド出力をノア回
路27に供給するとその出力波形はpとなる。この出力
pは、クロック?,による半ビット遅れのキャリー反転
出力であるが、この出力はアンド回路19〜22の1入
力となり、前記信号i〜1と共にアンド回路19〜22
、ノア回路23を経て、クロックJ,による半ビット遅
れの加算反転出力mが得られる。そしてmとpの信号は
クロック◇2 のタイミングn,qの波形となり、かつ
インバータ17,18で反転されて加算出力S′(oの
波形)、キャリー出力Ca′(rの波形)が得られるも
のである。この出力S′,Ca′は入力A,B,Cの全
加算結果を1ビット遅らせたもので、第5図の点線イ,
口,…は下表の全加算真理値表と1ビット遅れで対応関
係にあることを示したものであり、1ビット遅れの全加
算動作をしていることが分る。
また比較のため、第2図の回路構成で同機の入力信号を
加えた時の第2図のh,iの波形を第5図に示してある
。即ちこのh,iの波形とo,rの波形を比較すれば分
るように、共に相対応する波形となっている。第4図の
如き構成にすると、第2図の場合よりィンバータが4個
少なくなっているのに対し、増加しているのはトランス
フアゲート1個だけである。
加えた時の第2図のh,iの波形を第5図に示してある
。即ちこのh,iの波形とo,rの波形を比較すれば分
るように、共に相対応する波形となっている。第4図の
如き構成にすると、第2図の場合よりィンバータが4個
少なくなっているのに対し、増加しているのはトランス
フアゲート1個だけである。
従って4×2−1=7個の素子が節約できるから、本回
路をIC化した場合の集積度が向上する。またMOSI
Cの消費電流は負荷MOSの数に比例するので、従来
の回路に比べィンバータが少ない分だけ消費電流が低減
される。また各トランスフアゲートの信号出力端は、ゲ
ート回路を構成するMOSトランジスタのゲート電極に
接続される構成となるから、各トランスフアゲートの信
号出力端での信号記憶は確実に行なわれる。第6図、第
7図はそれぞれ本発明の他の実施例で、第4図の主回路
11のみを変形させた場合の例である。第6図、第7図
の主回路11は、従釆公知の全加算回路においてその加
算出力部及びキャリー出力部のィンバータをそれぞれ1
個省略しただけのものであるから、これら第6図、第7
図の主回路11においても前実施例の場合と同様に全加
算の反転出力が得られるものであり、従って回路動作も
前実施例と同機となるので、対応する個所には同一符号
を付して説明を省略する。第8図、第9図は本発明の更
に別の効果を説明するための1ビット遅延型全加算回路
図であり、第8図が主回路11の前にトランスフアゲー
ト12〜14のある場合、第9図が主回路11の後にト
ランスフアゲート31,32のある場合を示す。図中3
3はゲート回路、34は同期回路で、ここでは同期回路
34はクロック◇2に同期させた信号を出力する。ここ
でトランスフアゲートが第8図の如く主回路11の前に
あるということは、回路の動作速度を上げるという点で
重要な意味がある。即ちトランスフアゲートが主回路1
1の前にある方が、第9図の如く後にあるよりも動作速
度を上げることができる。一般に同期回路の動作速度(
クロックの周波数)は、読み出しパルス◇2に同期した
信号が次段の書き込みパルス少,で動作するトランスフ
ァゲートに到達するまでの遅れ時間の大きさによって決
まる。
路をIC化した場合の集積度が向上する。またMOSI
Cの消費電流は負荷MOSの数に比例するので、従来
の回路に比べィンバータが少ない分だけ消費電流が低減
される。また各トランスフアゲートの信号出力端は、ゲ
ート回路を構成するMOSトランジスタのゲート電極に
接続される構成となるから、各トランスフアゲートの信
号出力端での信号記憶は確実に行なわれる。第6図、第
7図はそれぞれ本発明の他の実施例で、第4図の主回路
11のみを変形させた場合の例である。第6図、第7図
の主回路11は、従釆公知の全加算回路においてその加
算出力部及びキャリー出力部のィンバータをそれぞれ1
個省略しただけのものであるから、これら第6図、第7
図の主回路11においても前実施例の場合と同様に全加
算の反転出力が得られるものであり、従って回路動作も
前実施例と同機となるので、対応する個所には同一符号
を付して説明を省略する。第8図、第9図は本発明の更
に別の効果を説明するための1ビット遅延型全加算回路
図であり、第8図が主回路11の前にトランスフアゲー
ト12〜14のある場合、第9図が主回路11の後にト
ランスフアゲート31,32のある場合を示す。図中3
3はゲート回路、34は同期回路で、ここでは同期回路
34はクロック◇2に同期させた信号を出力する。ここ
でトランスフアゲートが第8図の如く主回路11の前に
あるということは、回路の動作速度を上げるという点で
重要な意味がある。即ちトランスフアゲートが主回路1
1の前にある方が、第9図の如く後にあるよりも動作速
度を上げることができる。一般に同期回路の動作速度(
クロックの周波数)は、読み出しパルス◇2に同期した
信号が次段の書き込みパルス少,で動作するトランスフ
ァゲートに到達するまでの遅れ時間の大きさによって決
まる。
従ってこの間のゲート回路の段数が少ないほど遅れ時間
も小さくなり、より高速な動作が可能となる。このよう
な観点から第8図と第9図において、◇2同期信号が、
ク。ックJ,で動作するトランスフアゲートに到るまで
のゲート段数を比べると、明らかに第8図の如く主回路
11の前にトランスフアゲートのある場合の方が少ない
ことが分る。つまり第9図では、主回路11のゲート段
数が加わる。従って主回路の前にトランスフアゲートが
ある方が、より高速な動作ができるものである。なお、
本発明においてはィンバータ17,18の代りにナンド
回路やノア回路を用いてもよく、要は信号反転機能を有
した回路であればよい。
も小さくなり、より高速な動作が可能となる。このよう
な観点から第8図と第9図において、◇2同期信号が、
ク。ックJ,で動作するトランスフアゲートに到るまで
のゲート段数を比べると、明らかに第8図の如く主回路
11の前にトランスフアゲートのある場合の方が少ない
ことが分る。つまり第9図では、主回路11のゲート段
数が加わる。従って主回路の前にトランスフアゲートが
ある方が、より高速な動作ができるものである。なお、
本発明においてはィンバータ17,18の代りにナンド
回路やノア回路を用いてもよく、要は信号反転機能を有
した回路であればよい。
また第4図のo点、r点が別回路におけるゲート回路の
MOSトランジスタのゲート電極に接続される場合は、
そこで信号保持がなされるためーその場合はトランスフ
アゲート15とィンバータ17、トランスフアゲート1
6とインバータ18をそれぞれ置き替えることができる
。以上説明した如く本発明によれば、使用素子数の低減
、消費電力の低減等が可能であるから、MOS I C
化するのに適し、また回路の動作速度が向上する1ビッ
ト遅延型全加算器が提供できるものである。
MOSトランジスタのゲート電極に接続される場合は、
そこで信号保持がなされるためーその場合はトランスフ
アゲート15とィンバータ17、トランスフアゲート1
6とインバータ18をそれぞれ置き替えることができる
。以上説明した如く本発明によれば、使用素子数の低減
、消費電力の低減等が可能であるから、MOS I C
化するのに適し、また回路の動作速度が向上する1ビッ
ト遅延型全加算器が提供できるものである。
第1図は直並列乗算回路図、第2図は同回路で使用する
従釆の1ビット遅延型全加算回路図、第3図は同回路の
動作を示すタイミングチャート、第4図は本発明の一実
施例の回路図、第5図は同回路の動作を示すタイミング
チャート、第6図、第7図は本発明の他の実施例の回路
図、第8図、第9図は本発明の効果を説明するための1
ビット遅延型全加算回路図である。 11・・・・・・主回路、12〜16・・・・・1トラ
ンスフアゲート、17,18……インバータ。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図
従釆の1ビット遅延型全加算回路図、第3図は同回路の
動作を示すタイミングチャート、第4図は本発明の一実
施例の回路図、第5図は同回路の動作を示すタイミング
チャート、第6図、第7図は本発明の他の実施例の回路
図、第8図、第9図は本発明の効果を説明するための1
ビット遅延型全加算回路図である。 11・・・・・・主回路、12〜16・・・・・1トラ
ンスフアゲート、17,18……インバータ。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図
Claims (1)
- 1 全加算の反転出力を得る主回路と、この主回路の被
加数入力部、加数入力部及び下位からのキヤリー入力部
にそれぞれ介挿されたトランスフアゲートと、前記主回
路の加算出力部及び上位へのキヤリー出力部にそれぞれ
介挿されたトランスフアゲートと、該トランスフアゲー
トの各信号伝送路にそれぞれ介挿された信号反転回路と
を具備し、前記主回路の各入力部側トランスフアゲート
を書込みクロツクパルスで開閉制御しかつ主回路の各出
力部側トランスフアゲートを読出しクロツクパルスで開
閉制御することを特徴とする1ビツト遅延型全加算器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3670677A JPS601650B2 (ja) | 1977-03-31 | 1977-03-31 | 1ビツト遅延型全加算器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3670677A JPS601650B2 (ja) | 1977-03-31 | 1977-03-31 | 1ビツト遅延型全加算器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53121532A JPS53121532A (en) | 1978-10-24 |
| JPS601650B2 true JPS601650B2 (ja) | 1985-01-16 |
Family
ID=12477206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3670677A Expired JPS601650B2 (ja) | 1977-03-31 | 1977-03-31 | 1ビツト遅延型全加算器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS601650B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02259926A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-22 | Hitachi Ltd | 加算制御方式 |
-
1977
- 1977-03-31 JP JP3670677A patent/JPS601650B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53121532A (en) | 1978-10-24 |
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