JPS603233B2 - 擬以メルセンヌ変換の発生器 - Google Patents
擬以メルセンヌ変換の発生器Info
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- JPS603233B2 JPS603233B2 JP53023693A JP2369378A JPS603233B2 JP S603233 B2 JPS603233 B2 JP S603233B2 JP 53023693 A JP53023693 A JP 53023693A JP 2369378 A JP2369378 A JP 2369378A JP S603233 B2 JPS603233 B2 JP S603233B2
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Description
本発明は、擬似メルセンヌ変換に関するものである。
最近まで、信号の処理に対するディジタル技術の適用の
開発は技術的及び経済的問題により妨げられてきた。 具体的に云えば、リアルタイム適用の開発は必要とされ
る計算能力の理由及び、従って関与する処理装置の規模
及びコストの理由で相対的に遅れていた。信号のディジ
タル処理は変調、検出、炉波、相関などの多数の基本的
な処理に分割されうる。これらの中で、相関及び炉波或
いは合成(たたみ込み、convolution)演算
はそれらに関連する計算が一般的に他の動作に関与する
計算よりも可成り大規模である点で異なった部類のもの
である。ディジタル信号を処理する問題に関連した計算
の80%以上が合成或いは相関であることは決して稀で
はない。合成及び相関の特別な重要性は、他の信号処理
動作と対比して各出力サンプルが多数の入力信号に依存
すると云う事実に起因する。 入力信号x(t)のサンプルの離散的な (discreに)列{xn}に関連した炉波処理(離
散的な列{a,}によってィンパルス応答が限定される
炉波器を用いて行う)は下記の合成演算によって表わさ
れる。 mZm=台≦;an‐X…n 同様に列{xn}と{a,}との間の相関は下式で与え
られる。 ■Zm=;≧;an‐X肘n かくて、出力信号の唯1つのサンプルzmを得るために
、N回の乗算とN−1回の加算を要することがわかる。 従って、ディジタル信号処理技術の範囲を拡大するため
には合成器及び相関器として知られた装置の効率を出来
る限り増大する手段を講じることが取りわけ重要である
。合成器はディジタル炉波器に直接使用できると云う理
由で、一般に相関器に対するよりも合成器に対して一層
関0が持たれているが、合成器に関連して開発された技
術は相関器及び長い単項式の乗算器にも適用可能である
ことに注意されたい。 現存する一層効果的な合成器の或るものは所謂「合成特
性」を持った離散的数学的変換を用いる。Zmのような
Nサンプルを作るために必要とされるN2回の乗算はN
回の乗算に減少されるので、そのような変換は、合成器
を具備した乗算器によって行なわれる演算の回数を可成
り減少することを可能にする。若しも列{a,}及び{
xn}が上述のような形式の離散的な変換発生器へ供給
されるなら、列{Ak}及び{Xk}(但しk=0、1
、・・・・・・N−1)を得る。そして項毎の積{Ak
・Xk}からもたらされる{Ck}の列の逆変換は原列
{a,}及び{xn}の合成を供与する。これらの原理
に依存する合成の効率は直接変換及び逆変換の発生器の
効率によって決る。従って、Akの限定の所与の精度に
対して最少限の手段しか必要としない変換発生器を設け
ることが望ましい。 最近まで、実際に合成器に用いられてきた唯一の離散的
な変換は下式で定義される離散的フーリエ変換であった
。Ak:憲anWk 但しk=0、1、……、N−1 .2汀 W=el玉「 この変換は、2進符号化されたサンプルを処理する装置
で使用するには特に具合が悪いので、2進講を取扱うと
き明らかに好都合である所のWが2のべきであるメルセ
ンヌ変換或いはフェルマ変換を用いるのが一般的に云っ
て望ましい。 しかし、後者の変換はそれが関与する数学的処理がモジ
ュoN(但しNは所定の数)を実行しなければならない
ので、特別な回路の使用を要請する。 上述につき一層容易に理解するにはMc−Graw−H
ill社1969年刊行、仇ld及びRader共著D
igiはIPr比essmgofSig岬ls(信号の
ディジタル処理)の特に第7章、及びlEEETram
actionsonCompuにrs、C−21巻、1
2号(1972年12月)第1269頁乃至1273頁
のRaderの論文DiscreにConvoIMon
svia Me岱en肥 Transbrms(メルセ
ンヌ変換による離散的な合成)を参照されたい。 メルセンヌ変換は下記の関係に従う。 ‘3’Ak=《沫an・2《nk》》 上記の式に於て記号《》及びに汎ま囲まれた量が夫々モ
ジュロq,及びモジユop=2ql−1を取ることを意
味する。 但しq,は素数、p=2ql−1は整数である。しかし
、この変換の実際的使用は変換が適用される項anの数
即ちpと語Akの精度或いは長さとの間に密接な関係が
存在する事実によって制限される。q,項の変換のため
に、語Akはq,ビットで構成される。これは入力藷a
nが(q;)ビットよりも少なL・ビット数で構成され
、しかも変換発生器の回路の各々がq,ビットの容量を
持たなければならぬことを要請する。この夕ことは菱道
の効率にとって有害であること明白である。或る種の適
用に於ては、語anをビット直列式に処理するのが有利
なことがありうる。 そのような場合、メルセンヌ変換発生器の回路は、デー
タ0の並列処理のために必要とされる回路よりも一層複
雑である。従って、本発明の目的は合成発生器に利用可
能な離散的な変換発生器を提供することである。 本発明の他の目的は、従来必要とされた回路よ夕りも複
雑でない所のメルセンヌ族変換の発生器を提供すること
である。本発明の更に他の目的は、従来技術の装置で実
施されたものの僅か半分の容量しか必要としない計算回
路を使用しうる擬似メルセンヌ変換の発生0器を提供す
ることである。 本発明の他の目的は、直列式にデータを処理する普通の
算術回路を用いる所のメルセンヌ族の離散的変換の発生
器を提供することである。 環状の合成性質を呈するため、従って合成器に使用可能
であるようにするためにはメルセンヌ族の離散的変換に
とってq,が素数であることは必須要件でないことは知
られている。 具体的に云えば、q,=幻(但しqは素数)を選択し、
下式のような擬似メルセンヌ変換を定義することができ
る。■Ak=に鱈an・2<側nk>》22q−1合成
結果は普通のメルセンヌ変換の場合のように計算される
。 つまりモジュロ(≧専一)を実行する所の最後の1つの
演算を除きすべての演算でモジュ。(22q−1)が実
行される。若しもqの選択された値が下記のように奇の
素数であるならば、fanfMaX<書 AKの値はメルセンヌ変換A毛の発生器及び擬似フヱル
マ変換A毒の発生器を用い且つ夫々の出力を組合わせて
発生することが出来る。 舵《潟an。 2<nk>モジュ。 q)モジ印(2q−1))モジュ。22q‘5’昨《蔦
an。(−2)<nk>モジ肌q)モジュロ〈2q+1
))モジ川22q
開発は技術的及び経済的問題により妨げられてきた。 具体的に云えば、リアルタイム適用の開発は必要とされ
る計算能力の理由及び、従って関与する処理装置の規模
及びコストの理由で相対的に遅れていた。信号のディジ
タル処理は変調、検出、炉波、相関などの多数の基本的
な処理に分割されうる。これらの中で、相関及び炉波或
いは合成(たたみ込み、convolution)演算
はそれらに関連する計算が一般的に他の動作に関与する
計算よりも可成り大規模である点で異なった部類のもの
である。ディジタル信号を処理する問題に関連した計算
の80%以上が合成或いは相関であることは決して稀で
はない。合成及び相関の特別な重要性は、他の信号処理
動作と対比して各出力サンプルが多数の入力信号に依存
すると云う事実に起因する。 入力信号x(t)のサンプルの離散的な (discreに)列{xn}に関連した炉波処理(離
散的な列{a,}によってィンパルス応答が限定される
炉波器を用いて行う)は下記の合成演算によって表わさ
れる。 mZm=台≦;an‐X…n 同様に列{xn}と{a,}との間の相関は下式で与え
られる。 ■Zm=;≧;an‐X肘n かくて、出力信号の唯1つのサンプルzmを得るために
、N回の乗算とN−1回の加算を要することがわかる。 従って、ディジタル信号処理技術の範囲を拡大するため
には合成器及び相関器として知られた装置の効率を出来
る限り増大する手段を講じることが取りわけ重要である
。合成器はディジタル炉波器に直接使用できると云う理
由で、一般に相関器に対するよりも合成器に対して一層
関0が持たれているが、合成器に関連して開発された技
術は相関器及び長い単項式の乗算器にも適用可能である
ことに注意されたい。 現存する一層効果的な合成器の或るものは所謂「合成特
性」を持った離散的数学的変換を用いる。Zmのような
Nサンプルを作るために必要とされるN2回の乗算はN
回の乗算に減少されるので、そのような変換は、合成器
を具備した乗算器によって行なわれる演算の回数を可成
り減少することを可能にする。若しも列{a,}及び{
xn}が上述のような形式の離散的な変換発生器へ供給
されるなら、列{Ak}及び{Xk}(但しk=0、1
、・・・・・・N−1)を得る。そして項毎の積{Ak
・Xk}からもたらされる{Ck}の列の逆変換は原列
{a,}及び{xn}の合成を供与する。これらの原理
に依存する合成の効率は直接変換及び逆変換の発生器の
効率によって決る。従って、Akの限定の所与の精度に
対して最少限の手段しか必要としない変換発生器を設け
ることが望ましい。 最近まで、実際に合成器に用いられてきた唯一の離散的
な変換は下式で定義される離散的フーリエ変換であった
。Ak:憲anWk 但しk=0、1、……、N−1 .2汀 W=el玉「 この変換は、2進符号化されたサンプルを処理する装置
で使用するには特に具合が悪いので、2進講を取扱うと
き明らかに好都合である所のWが2のべきであるメルセ
ンヌ変換或いはフェルマ変換を用いるのが一般的に云っ
て望ましい。 しかし、後者の変換はそれが関与する数学的処理がモジ
ュoN(但しNは所定の数)を実行しなければならない
ので、特別な回路の使用を要請する。 上述につき一層容易に理解するにはMc−Graw−H
ill社1969年刊行、仇ld及びRader共著D
igiはIPr比essmgofSig岬ls(信号の
ディジタル処理)の特に第7章、及びlEEETram
actionsonCompuにrs、C−21巻、1
2号(1972年12月)第1269頁乃至1273頁
のRaderの論文DiscreにConvoIMon
svia Me岱en肥 Transbrms(メルセ
ンヌ変換による離散的な合成)を参照されたい。 メルセンヌ変換は下記の関係に従う。 ‘3’Ak=《沫an・2《nk》》 上記の式に於て記号《》及びに汎ま囲まれた量が夫々モ
ジュロq,及びモジユop=2ql−1を取ることを意
味する。 但しq,は素数、p=2ql−1は整数である。しかし
、この変換の実際的使用は変換が適用される項anの数
即ちpと語Akの精度或いは長さとの間に密接な関係が
存在する事実によって制限される。q,項の変換のため
に、語Akはq,ビットで構成される。これは入力藷a
nが(q;)ビットよりも少なL・ビット数で構成され
、しかも変換発生器の回路の各々がq,ビットの容量を
持たなければならぬことを要請する。この夕ことは菱道
の効率にとって有害であること明白である。或る種の適
用に於ては、語anをビット直列式に処理するのが有利
なことがありうる。 そのような場合、メルセンヌ変換発生器の回路は、デー
タ0の並列処理のために必要とされる回路よりも一層複
雑である。従って、本発明の目的は合成発生器に利用可
能な離散的な変換発生器を提供することである。 本発明の他の目的は、従来必要とされた回路よ夕りも複
雑でない所のメルセンヌ族変換の発生器を提供すること
である。本発明の更に他の目的は、従来技術の装置で実
施されたものの僅か半分の容量しか必要としない計算回
路を使用しうる擬似メルセンヌ変換の発生0器を提供す
ることである。 本発明の他の目的は、直列式にデータを処理する普通の
算術回路を用いる所のメルセンヌ族の離散的変換の発生
器を提供することである。 環状の合成性質を呈するため、従って合成器に使用可能
であるようにするためにはメルセンヌ族の離散的変換に
とってq,が素数であることは必須要件でないことは知
られている。 具体的に云えば、q,=幻(但しqは素数)を選択し、
下式のような擬似メルセンヌ変換を定義することができ
る。■Ak=に鱈an・2<側nk>》22q−1合成
結果は普通のメルセンヌ変換の場合のように計算される
。 つまりモジュロ(≧専一)を実行する所の最後の1つの
演算を除きすべての演算でモジュ。(22q−1)が実
行される。若しもqの選択された値が下記のように奇の
素数であるならば、fanfMaX<書 AKの値はメルセンヌ変換A毛の発生器及び擬似フヱル
マ変換A毒の発生器を用い且つ夫々の出力を組合わせて
発生することが出来る。 舵《潟an。 2<nk>モジュ。 q)モジ印(2q−1))モジュ。22q‘5’昨《蔦
an。(−2)<nk>モジ肌q)モジュロ〈2q+1
))モジ川22q
【6’kの各値に対・して式Aモ及び
A乳よ、同じ2のべきによって乗算される同じ項anを
含むことが実証される。しかし、A後‘こ於ては2の奇
数べさと関連付けられた項anは負の正負記号を持つ。
‘7’舵芸潟an〔2<nk>十(−2><nX>〕■
B登=季潟an〔2<nk>−(−2)<nk>〕上式
からAi=B毛十B毒及びA蓬=Bモ−B葦力ミ得られ
る。従って、本発明の擬似メルセンヌ変換の発生器は第
1図に従って設計されうる。 サンプルanは式{7手及び脚の演算を実行する所の重
みづけ兼累算装置COM円 B支(参照番号1)及びC
OMP Bも*(参照番号2)へ同時に供給される。こ
れらの装鷹は普通の算術回路によって実施可能である(
その回路はモジュロを考慮に入れるには及ばない)。か
くて、本発明は簡単且つ容易に入手しうる回路の使用を
可能にすると云う2重の利点を提供する。B差及びB登
の出力は然る後AD1(参照番号3)に於て相互にモジ
ュロ2q一1加算され且つAD2(参照番号4)に於て
相互にモジュロ2q十1減算されてAI及びA登を得る
ようにする。 得られた両項は装置RES(参照番号5)へ入力され、
そこで所謂下記の剰余演算の目的で必要とされる重み付
けされた加算が行なわれる。Ak=《;入A三十仏A奪
》モジユ。く22q−・)・但し入=(2q+1)雁こ
びモジュロ(2q−1)・w=(2q−1)雁亡びモジ
ュo(2q十1)ここまで達成された所の変換Akの発
生により、必要とされる計算能力の削減は余り重要では
なくなった。 しかし、特別に興味ある設計の成就が如何にして可能に
されるかが理解される。既知の通り若しもgがqの原始
根を指示するも4のとすれば、iが1からq−1までの
すべての整数値を順次取るとき、くgi>モジュoqは
同じ値を取るがしかし異なった位数(順序)となる。列
<g;>の位数は原始視に関連されると云える。例えば
q=7、g=3のとき下記が得られる。 <,一123456<3i> 3 2 6 4 51 若しも k=<gV> 及び n=<gu> と道くと、u及びvが順序的位数1、2、3、4、5、
6と変化するとき<gV>及び<gu>の位数は変化す
る。 即ち3、2、6、4「 5、1は原始線に関連されてい
ると云われる。係数が2のべきでありその指数が1から
q−1までのすべての整数値を取る所の機軸炉波器に於
てト項AI<gV>−ao及び蟹<gV>−aoが項a
<gu>の循環からもたらされる。 Aoだけは別個に決定されなければならない。第2図に
示されたように、q=7及びg=3の変換発生器が実例
として選ばれている。 k三0のとき項A去及びA鶴ま下記の関係に従う。Aき
−ao=a32十a2ぞ+熱が十a4ぞ+魚2十a,汐
A卓−父=a.Z+a3ぞ+a22十a6ぞ+a42十
a5汐A客一念=a5亥十a,が十a32十a2夕十も
2十a4ぞA車−ろ:a4夕+魚ぞ+a,2十a3交+
a22十も汐Aき−ao=も夕十a4が十も〆十a,夕
十a32十a2がA圭一a。 =a22十a6が−a4ぞ+魚が十a,2十a3汐A善
一ao=a3が十a2汐十も〆−a4ぞ−a52−a,
友A喜一念=a,亥+a3夕十a2ぞ−を慶一a42M
も汐A善一a。=a5夕+a,汐十a32−a2ぞ−a
62−a4がA葦一念=a4夕+魚ぞ+a,界−a3が
−a22一熱交 3A旨−a。=格ぞ+a42十a5ぞ
−a,交−a32−a2汐A字−a。=a22十熱が十
a42−a5炎−a,2−a3夕3項a,乃至a6はシ
フトレジスタSROへ給送され「そこから原始根に関連
した位数で他のシフトレジスタSR′0へ送られる。 SR′○の出力はその入力へフィードバックされる。レ
ジスタSROは1組の乗算器へ接続されたタップを備え
ている。その葉多算器はタップで入手される項を係数夕
「饗し亥、交、2及びそで重みづけをする。タップから
受取られた項を2の偶数べきで重みづけした車産器の出
力は21で合算される(21はaoのための付加的入力
を持っている)。他の乗算器の出力は22に於て合算さ
れる。従って21及びヱ2は夫々項BIくgV>及び浮
くgV>を供孫台する。その装置の残りの部分は第1図
の相当する回路と同様な回路AD1、AD2、及びRE
Sから成っている。回路RESは項A<gY>、即ちk
=3、2「 6、4、5、1に対する変換Akを供給す
る。所望の結果を得るのに必要とされるすべてのことは
、これらの変換を順序的位数に再配列し且つ別途決定さ
れた所のAoをそれに加算することである。この回路の
形式は語をビット直列式に処理するとき取りわけ有用で
ある。 このため重みづけ装置は各々加算器及びレジスタより成
る累算器によって贋検される。第3図に示されるように
唯1つの加算器(ADDI)が実際に使用され、この加
算器は項B;及びB毒を作るため2位置チイッチの粗S
W21こよって複合化されている。第3図に示された装
置は更にSR川こ収容された項の2つの連続ビットが同
時に処理されうるように設計されている。入力INは2
位置スイッチSWIの接点の1つに接続される。 SW畳の可動腕はシフトレジスタSR亀の入力へ接続さ
れ、その出力はSW亀の第2の接点に接続される。レジ
ス夕SR川ま後で述べる位数で2位置スイッチの細SW
2へ接続されたタップを備えている。SW2スイッチの
可動腕はqビット2追加算器ADO亀の入力へ接続され
ている。ADD翼の出力は滋ビット位置を持つレジスタ
RIへ接続され「その出力はR亀と同じ容量を持つレジ
スタR2へ接続される。R2の出力はスイッチSW3の
1つの入力へ接続される。スイッチSW傘及びモジュロ
22q−1加算機ADD2が変換発生器の入力に設けら
れる。スイッチSW4は1語の容量を持っているシフト
レジスタP3へ接続される。蟹3のビット位置の並列出
力はスイッチSW3の入力へ接続される。スイッチSW
3は夫々ADD竃及びR貴へ接続される2つの並列出力
を持つ。ADD舞の出力はシフトレジスタR鰭の入力へ
接続され〜その直列出力はADD2の第2の入力へフィ
ードバックされる。項Bも及び8毛はR傘の出力に於て
得られるのに対して項んは累算器ADDれ R&の出力
に於て得られる。偽?a・’a59 a4? a6,a
29 a3の順に配列されているものと仮定される所の
サンプルanは最少有効重みから開始してビット直列式
に入力Wへ供給される。項ろはスイッチSWI及びSW
4によってR3及びR4へ向ってそらされ、SRIへは
入力されない。レジスタR3は熱を非直列化する。レジ
ス夕SRI中のq−1サンプルはSWIを介してその中
を循環する。前述の通りこれらのサンプルは前に定義さ
れた2のべきによって乗算されなければならないくその
指数はすべて1からq−1までの整数をとる)。上記の
例ではこれらは1から6に及ぶ。2のべきは第2図に示
されたのと同じ位数で則ちぞ,炎,公,夕,2,夕の順
に配列される。 項(Aキーも)を発生するために必要とされる重みづけ
操作及び累算は、SRIに収容された議に関係する同じ
重みのビットをADD】の適当な入力へ供給することに
より実行できる。しかし、項(A奪m熱)に注目するな
らば「減算が考慮されなければならない。これは幾つも
の方法で実行できる。この実例では項B章及びB葦を瓶
に入手する方法を選んだ。それ故ト項B去及びB登を得
るため夫々使用される2つの位置を持つ2位置スイッチ
の組SW2が必要とされる。従って肌算器ADD此1度
‘こ最大子ビットを処理する柳瀬である。 SW2‘まキスイッチ力,ら成りレジスタRI及びR2
は各々qビット位置を持つ。ADD1,R翼,R2,S
W3,SW4及びR3の合成物は直・並列累算装置を構
成する。実際問題として、第3図に示された装置はSR
Iに収容された語の各々に関係するビットの連続的結合
体が同時に取扱われる所の迅速化された処理を可能にす
るように設計されている。これは、RI及びR2が各々
松個のビット位置の容量を持つのに対して「何故SW2
はq個のスイッチから成るのか「 そして何故ADD翼
はq個のビット位置の容量を持つかについて説明を与え
る。SW2スイッチが左側位置にセットされるとき、そ
のスイッチは頃Bモを形成するのに役立つビットの組を
受取り(SRIの左半分)、右側位置にセットされると
きそのスイッチは頃B毒を形成するビットの絹を受取る
。 但し一番右の語の最小有効ビットは再循環の理由でSR
8へ既に再挿入されてしまっているのでこのビットは除
外する。SRI内の語は1度に2ビット位置宛シフトさ
れ、SW2のスイッチはこれらのシフトに従って作動さ
れる。SW2から出力されたビットはそれらの重みを考
慮してレジスタR2(SW3を介して)に貯蔵された語
のビットと共にADDIへ供給される。その結果は1ビ
ット位置だけ右にシフトしてRIへ入力され、次いでR
2へ供給される。最後に、R2で非直列化された項もが
加算器ADD竃の内容に加算される。かくてBも及びB
登力ミ連続的に得られ、そして第1図及び第2図(第3
図には示されていない)のものと同様な配列(AD1,
AD2,RESより成る)でAも(但しk=0)の算出
を可能にする。しかし「前述の通り本発明の変換発生器
は主として合成器に組込まれるように設計されている。 従って、他の変換XkによるAxの項から項への乗算は
その中で達成される。項×kは本発明に従って先ず項×
.及び×峯を決定することにより決定できる。項AもA
も×支及び×登力ミ追従した径路は望ましくは分離状態
に保たれるべきである。 従って下記t9}及び雌の演算は残りの演算が装置RE
S(第貴図及び第2図参照)で行なわれる前に実行する
のが望ましい。■ (A支。 X角)モジユ。2q−1;C; ○磯 (A迄。 X委)モジユロ2q十1母C長C左をうまく算出しうる
乗算器が第母図に示される。 ここで項{Xn}の組は既に規定されており且つ項×対
まMEM蔓に貯蔵可能であると仮定されている。夫々幻
ビットの藷BQ皮びB歌功ロ算器ADD3に於てビット
直列状に加算され(幻十1)ビットの語B葦を供与する
。語B葵のビット球はqビットの容量を持つシフトレジ
ス夕SR2に順次導入される。ビットb亭。2iがSR
2の出力に於て得られるとき「その入力はbAq・2i
+qを受取る。 モジュロ2q−1方式に於て2q三1(記号苧は合同を
意味する)なので(ぜ申2i+bAq母2他)による×
毛の乗算は下記のようになる。×良(b;十bAq)2
; 従って、{9}式の演算が簡単化される。 MEMI‘こよって供給される項×私ま入力にb字及び
bAqを受取る所のAND論理回路Aの出力t,によっ
て制御されるシフト回路SH門に於てモジュロ2q−1
で乗算される。 SH富の内容のシフトはビットb;及びOもが共に1で
あるとき実行される。若しもこれらのビットのうちの少
くともiつが1に等しいならtOR回路○,の出力t2
も又1に等しい。これはスイッチSW6の開放を生じさ
せ「それによりSH軍の内容則ち(b;十bAq)Xミ
カギモジュロ2q−1累算器ADD亀吉と供給されるこ
とを許す。この累算器の内容はビット時刻毎に下位有効
数字位置の方へ1ビット位置ずつシフトされる。幻番目
のビットがADD3の出力に出現するとき勺演算も妻q
父仇ミ実行されなければならない。このためスイッチS
W5が開放され「そして若しもも蚤=1ならば、×毛が
SW翁及びOR○,の制御の下で累算器ADD亀の内容
へ加算される。項C鰍ふ減算器がADD3と置換された
とすれば第4図の回路と同機な回路によって決定できる
。それに先立って、すべての項は正であるものと仮定さ
れている。 そのようなことがあてはまらない場合「一定値G;員8
n車Maxが再演序{an}の項へ加算され「そして決
定することが望まれた所の合成結果zmが下記の式によ
って置換される。wm=生a。。xm−n十d。潟xm
−n潟xm‐n=X。 なのでWm=Zm十a。 X。。 U Zm=Wm−d申X。この例に於ては項ふは既に貯
蔵されているので、合成{an}*{×n}からもたさ
れる項zmを得ることは実際問題として極めて簡単であ
る。 そのような合成のブロック図が第5図に示される。値d
=−an−Maxが装置の入力に於て各項anに加算さ
れる。結果の項が、普通の算術回路を用い且つqビット
の語を処理する所の擬似メルセンヌ変換発生器DTへ送
られる。発生器DTは、若しも項anが位数a〈gV)
に於て装置の入力へ供給されるように再配列されるなら
ば、第3図の装置の形態を取りうる。Dhこよって供給
される項Bも及びB登は1組の装置M,及び地へ供給さ
れる。それらのM,及びM2は第4図に示された形式の
ものでもよく、夫々Bキ十B峯及びBも−B登を処理す
る。MEM2の符号が付けられた装置は同時にXの ×
モ及び×峯を貯蔵することを除いて第4図のM阻MIと
同様なメモリである。MI及びM2によって夫々供給さ
れる項Cも及びC登‘まRES川こ於て組合わされて下
記を供給する。Ck=《^C毒+ムC砂モジユ。 22q一・但しk凸1,2,・・…・夏 q−1である
。 項Coは項×。及びDTによって与えられた項Aoから
乗算器MWこ於て算出される。項CxはWmを発生する
逆変換発生器IMTへ供給される。装置IMTは既知の
形式の逆擬似メルセンヌ変換の発生器でもよいが、幻ビ
ットの藷を処理するモジュロ22q−1算術回路を用い
る。擬似逆メルセンヌ変換の発生器は又「モジュ。 〈為1)演算を実行する回路を含む。 最後に合成項Zmはト乗算器M5によって供給される也
も及びWmを入力に受入れる所の減算器Sを用いて得
られる。
A乳よ、同じ2のべきによって乗算される同じ項anを
含むことが実証される。しかし、A後‘こ於ては2の奇
数べさと関連付けられた項anは負の正負記号を持つ。
‘7’舵芸潟an〔2<nk>十(−2><nX>〕■
B登=季潟an〔2<nk>−(−2)<nk>〕上式
からAi=B毛十B毒及びA蓬=Bモ−B葦力ミ得られ
る。従って、本発明の擬似メルセンヌ変換の発生器は第
1図に従って設計されうる。 サンプルanは式{7手及び脚の演算を実行する所の重
みづけ兼累算装置COM円 B支(参照番号1)及びC
OMP Bも*(参照番号2)へ同時に供給される。こ
れらの装鷹は普通の算術回路によって実施可能である(
その回路はモジュロを考慮に入れるには及ばない)。か
くて、本発明は簡単且つ容易に入手しうる回路の使用を
可能にすると云う2重の利点を提供する。B差及びB登
の出力は然る後AD1(参照番号3)に於て相互にモジ
ュロ2q一1加算され且つAD2(参照番号4)に於て
相互にモジュロ2q十1減算されてAI及びA登を得る
ようにする。 得られた両項は装置RES(参照番号5)へ入力され、
そこで所謂下記の剰余演算の目的で必要とされる重み付
けされた加算が行なわれる。Ak=《;入A三十仏A奪
》モジユ。く22q−・)・但し入=(2q+1)雁こ
びモジュロ(2q−1)・w=(2q−1)雁亡びモジ
ュo(2q十1)ここまで達成された所の変換Akの発
生により、必要とされる計算能力の削減は余り重要では
なくなった。 しかし、特別に興味ある設計の成就が如何にして可能に
されるかが理解される。既知の通り若しもgがqの原始
根を指示するも4のとすれば、iが1からq−1までの
すべての整数値を順次取るとき、くgi>モジュoqは
同じ値を取るがしかし異なった位数(順序)となる。列
<g;>の位数は原始視に関連されると云える。例えば
q=7、g=3のとき下記が得られる。 <,一123456<3i> 3 2 6 4 51 若しも k=<gV> 及び n=<gu> と道くと、u及びvが順序的位数1、2、3、4、5、
6と変化するとき<gV>及び<gu>の位数は変化す
る。 即ち3、2、6、4「 5、1は原始線に関連されてい
ると云われる。係数が2のべきでありその指数が1から
q−1までのすべての整数値を取る所の機軸炉波器に於
てト項AI<gV>−ao及び蟹<gV>−aoが項a
<gu>の循環からもたらされる。 Aoだけは別個に決定されなければならない。第2図に
示されたように、q=7及びg=3の変換発生器が実例
として選ばれている。 k三0のとき項A去及びA鶴ま下記の関係に従う。Aき
−ao=a32十a2ぞ+熱が十a4ぞ+魚2十a,汐
A卓−父=a.Z+a3ぞ+a22十a6ぞ+a42十
a5汐A客一念=a5亥十a,が十a32十a2夕十も
2十a4ぞA車−ろ:a4夕+魚ぞ+a,2十a3交+
a22十も汐Aき−ao=も夕十a4が十も〆十a,夕
十a32十a2がA圭一a。 =a22十a6が−a4ぞ+魚が十a,2十a3汐A善
一ao=a3が十a2汐十も〆−a4ぞ−a52−a,
友A喜一念=a,亥+a3夕十a2ぞ−を慶一a42M
も汐A善一a。=a5夕+a,汐十a32−a2ぞ−a
62−a4がA葦一念=a4夕+魚ぞ+a,界−a3が
−a22一熱交 3A旨−a。=格ぞ+a42十a5ぞ
−a,交−a32−a2汐A字−a。=a22十熱が十
a42−a5炎−a,2−a3夕3項a,乃至a6はシ
フトレジスタSROへ給送され「そこから原始根に関連
した位数で他のシフトレジスタSR′0へ送られる。 SR′○の出力はその入力へフィードバックされる。レ
ジスタSROは1組の乗算器へ接続されたタップを備え
ている。その葉多算器はタップで入手される項を係数夕
「饗し亥、交、2及びそで重みづけをする。タップから
受取られた項を2の偶数べきで重みづけした車産器の出
力は21で合算される(21はaoのための付加的入力
を持っている)。他の乗算器の出力は22に於て合算さ
れる。従って21及びヱ2は夫々項BIくgV>及び浮
くgV>を供孫台する。その装置の残りの部分は第1図
の相当する回路と同様な回路AD1、AD2、及びRE
Sから成っている。回路RESは項A<gY>、即ちk
=3、2「 6、4、5、1に対する変換Akを供給す
る。所望の結果を得るのに必要とされるすべてのことは
、これらの変換を順序的位数に再配列し且つ別途決定さ
れた所のAoをそれに加算することである。この回路の
形式は語をビット直列式に処理するとき取りわけ有用で
ある。 このため重みづけ装置は各々加算器及びレジスタより成
る累算器によって贋検される。第3図に示されるように
唯1つの加算器(ADDI)が実際に使用され、この加
算器は項B;及びB毒を作るため2位置チイッチの粗S
W21こよって複合化されている。第3図に示された装
置は更にSR川こ収容された項の2つの連続ビットが同
時に処理されうるように設計されている。入力INは2
位置スイッチSWIの接点の1つに接続される。 SW畳の可動腕はシフトレジスタSR亀の入力へ接続さ
れ、その出力はSW亀の第2の接点に接続される。レジ
ス夕SR川ま後で述べる位数で2位置スイッチの細SW
2へ接続されたタップを備えている。SW2スイッチの
可動腕はqビット2追加算器ADO亀の入力へ接続され
ている。ADD翼の出力は滋ビット位置を持つレジスタ
RIへ接続され「その出力はR亀と同じ容量を持つレジ
スタR2へ接続される。R2の出力はスイッチSW3の
1つの入力へ接続される。スイッチSW傘及びモジュロ
22q−1加算機ADD2が変換発生器の入力に設けら
れる。スイッチSW4は1語の容量を持っているシフト
レジスタP3へ接続される。蟹3のビット位置の並列出
力はスイッチSW3の入力へ接続される。スイッチSW
3は夫々ADD竃及びR貴へ接続される2つの並列出力
を持つ。ADD舞の出力はシフトレジスタR鰭の入力へ
接続され〜その直列出力はADD2の第2の入力へフィ
ードバックされる。項Bも及び8毛はR傘の出力に於て
得られるのに対して項んは累算器ADDれ R&の出力
に於て得られる。偽?a・’a59 a4? a6,a
29 a3の順に配列されているものと仮定される所の
サンプルanは最少有効重みから開始してビット直列式
に入力Wへ供給される。項ろはスイッチSWI及びSW
4によってR3及びR4へ向ってそらされ、SRIへは
入力されない。レジスタR3は熱を非直列化する。レジ
ス夕SRI中のq−1サンプルはSWIを介してその中
を循環する。前述の通りこれらのサンプルは前に定義さ
れた2のべきによって乗算されなければならないくその
指数はすべて1からq−1までの整数をとる)。上記の
例ではこれらは1から6に及ぶ。2のべきは第2図に示
されたのと同じ位数で則ちぞ,炎,公,夕,2,夕の順
に配列される。 項(Aキーも)を発生するために必要とされる重みづけ
操作及び累算は、SRIに収容された議に関係する同じ
重みのビットをADD】の適当な入力へ供給することに
より実行できる。しかし、項(A奪m熱)に注目するな
らば「減算が考慮されなければならない。これは幾つも
の方法で実行できる。この実例では項B章及びB葦を瓶
に入手する方法を選んだ。それ故ト項B去及びB登を得
るため夫々使用される2つの位置を持つ2位置スイッチ
の組SW2が必要とされる。従って肌算器ADD此1度
‘こ最大子ビットを処理する柳瀬である。 SW2‘まキスイッチ力,ら成りレジスタRI及びR2
は各々qビット位置を持つ。ADD1,R翼,R2,S
W3,SW4及びR3の合成物は直・並列累算装置を構
成する。実際問題として、第3図に示された装置はSR
Iに収容された語の各々に関係するビットの連続的結合
体が同時に取扱われる所の迅速化された処理を可能にす
るように設計されている。これは、RI及びR2が各々
松個のビット位置の容量を持つのに対して「何故SW2
はq個のスイッチから成るのか「 そして何故ADD翼
はq個のビット位置の容量を持つかについて説明を与え
る。SW2スイッチが左側位置にセットされるとき、そ
のスイッチは頃Bモを形成するのに役立つビットの組を
受取り(SRIの左半分)、右側位置にセットされると
きそのスイッチは頃B毒を形成するビットの絹を受取る
。 但し一番右の語の最小有効ビットは再循環の理由でSR
8へ既に再挿入されてしまっているのでこのビットは除
外する。SRI内の語は1度に2ビット位置宛シフトさ
れ、SW2のスイッチはこれらのシフトに従って作動さ
れる。SW2から出力されたビットはそれらの重みを考
慮してレジスタR2(SW3を介して)に貯蔵された語
のビットと共にADDIへ供給される。その結果は1ビ
ット位置だけ右にシフトしてRIへ入力され、次いでR
2へ供給される。最後に、R2で非直列化された項もが
加算器ADD竃の内容に加算される。かくてBも及びB
登力ミ連続的に得られ、そして第1図及び第2図(第3
図には示されていない)のものと同様な配列(AD1,
AD2,RESより成る)でAも(但しk=0)の算出
を可能にする。しかし「前述の通り本発明の変換発生器
は主として合成器に組込まれるように設計されている。 従って、他の変換XkによるAxの項から項への乗算は
その中で達成される。項×kは本発明に従って先ず項×
.及び×峯を決定することにより決定できる。項AもA
も×支及び×登力ミ追従した径路は望ましくは分離状態
に保たれるべきである。 従って下記t9}及び雌の演算は残りの演算が装置RE
S(第貴図及び第2図参照)で行なわれる前に実行する
のが望ましい。■ (A支。 X角)モジユ。2q−1;C; ○磯 (A迄。 X委)モジユロ2q十1母C長C左をうまく算出しうる
乗算器が第母図に示される。 ここで項{Xn}の組は既に規定されており且つ項×対
まMEM蔓に貯蔵可能であると仮定されている。夫々幻
ビットの藷BQ皮びB歌功ロ算器ADD3に於てビット
直列状に加算され(幻十1)ビットの語B葦を供与する
。語B葵のビット球はqビットの容量を持つシフトレジ
ス夕SR2に順次導入される。ビットb亭。2iがSR
2の出力に於て得られるとき「その入力はbAq・2i
+qを受取る。 モジュロ2q−1方式に於て2q三1(記号苧は合同を
意味する)なので(ぜ申2i+bAq母2他)による×
毛の乗算は下記のようになる。×良(b;十bAq)2
; 従って、{9}式の演算が簡単化される。 MEMI‘こよって供給される項×私ま入力にb字及び
bAqを受取る所のAND論理回路Aの出力t,によっ
て制御されるシフト回路SH門に於てモジュロ2q−1
で乗算される。 SH富の内容のシフトはビットb;及びOもが共に1で
あるとき実行される。若しもこれらのビットのうちの少
くともiつが1に等しいならtOR回路○,の出力t2
も又1に等しい。これはスイッチSW6の開放を生じさ
せ「それによりSH軍の内容則ち(b;十bAq)Xミ
カギモジュロ2q−1累算器ADD亀吉と供給されるこ
とを許す。この累算器の内容はビット時刻毎に下位有効
数字位置の方へ1ビット位置ずつシフトされる。幻番目
のビットがADD3の出力に出現するとき勺演算も妻q
父仇ミ実行されなければならない。このためスイッチS
W5が開放され「そして若しもも蚤=1ならば、×毛が
SW翁及びOR○,の制御の下で累算器ADD亀の内容
へ加算される。項C鰍ふ減算器がADD3と置換された
とすれば第4図の回路と同機な回路によって決定できる
。それに先立って、すべての項は正であるものと仮定さ
れている。 そのようなことがあてはまらない場合「一定値G;員8
n車Maxが再演序{an}の項へ加算され「そして決
定することが望まれた所の合成結果zmが下記の式によ
って置換される。wm=生a。。xm−n十d。潟xm
−n潟xm‐n=X。 なのでWm=Zm十a。 X。。 U Zm=Wm−d申X。この例に於ては項ふは既に貯
蔵されているので、合成{an}*{×n}からもたさ
れる項zmを得ることは実際問題として極めて簡単であ
る。 そのような合成のブロック図が第5図に示される。値d
=−an−Maxが装置の入力に於て各項anに加算さ
れる。結果の項が、普通の算術回路を用い且つqビット
の語を処理する所の擬似メルセンヌ変換発生器DTへ送
られる。発生器DTは、若しも項anが位数a〈gV)
に於て装置の入力へ供給されるように再配列されるなら
ば、第3図の装置の形態を取りうる。Dhこよって供給
される項Bも及びB登は1組の装置M,及び地へ供給さ
れる。それらのM,及びM2は第4図に示された形式の
ものでもよく、夫々Bキ十B峯及びBも−B登を処理す
る。MEM2の符号が付けられた装置は同時にXの ×
モ及び×峯を貯蔵することを除いて第4図のM阻MIと
同様なメモリである。MI及びM2によって夫々供給さ
れる項Cも及びC登‘まRES川こ於て組合わされて下
記を供給する。Ck=《^C毒+ムC砂モジユ。 22q一・但しk凸1,2,・・…・夏 q−1である
。 項Coは項×。及びDTによって与えられた項Aoから
乗算器MWこ於て算出される。項CxはWmを発生する
逆変換発生器IMTへ供給される。装置IMTは既知の
形式の逆擬似メルセンヌ変換の発生器でもよいが、幻ビ
ットの藷を処理するモジュロ22q−1算術回路を用い
る。擬似逆メルセンヌ変換の発生器は又「モジュ。 〈為1)演算を実行する回路を含む。 最後に合成項Zmはト乗算器M5によって供給される也
も及びWmを入力に受入れる所の減算器Sを用いて得
られる。
第亀図は本発明の概略図「第2図は本発明の実施例を示
す図「第3図は本発明に使用しうる回路を示す図「第亀
図は本発明の装置に組込まれる合成器に用いうる回路の
実施例を示す図、第6図は本発明を使用する合成器の実
施例を示す図である。 富……項B長を発生する第1の重み付け兼累算装置も
孝……項B毒を発生する第2の重み付け兼累算装置、3
……加算装置、奪……減算装置、5……重み付けされた
加算を達成する手段。 FIG.l FIG.2 ゆ ■ 仏 す 9 止 FIG.5
す図「第3図は本発明に使用しうる回路を示す図「第亀
図は本発明の装置に組込まれる合成器に用いうる回路の
実施例を示す図、第6図は本発明を使用する合成器の実
施例を示す図である。 富……項B長を発生する第1の重み付け兼累算装置も
孝……項B毒を発生する第2の重み付け兼累算装置、3
……加算装置、奪……減算装置、5……重み付けされた
加算を達成する手段。 FIG.l FIG.2 ゆ ■ 仏 す 9 止 FIG.5
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 q2進項a_nの列の擬似メルセンヌ変換A_kの
発生器であって、入力に項a_nを受入れて ▲数式、化学式、表等があります▼ 及び ▲数式、化学式、表等があります▼ のように定義される項B^1_k及びB^2_kを夫々
発生する第1及び第2の重みづけ兼累算装置と、入力が
上記第1及び第2の重みづけ兼累算装置の出力へ接続さ
れた加算装置及び減算装置と、入力が上記加算装置及び
減算装置の出力へ接続され擬似メルセンヌ変換の項A_
kを供給する所の重みづけされた加算を達成するための
手段とより成る擬似メルセンヌ変換の発生器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7708591 | 1977-03-15 | ||
FR7708591A FR2384303A1 (fr) | 1977-03-15 | 1977-03-15 | Dispositif numerique generateur de pseudo transformees de mersenne |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS53114637A JPS53114637A (en) | 1978-10-06 |
JPS603233B2 true JPS603233B2 (ja) | 1985-01-26 |
Family
ID=9188423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53023693A Expired JPS603233B2 (ja) | 1977-03-15 | 1978-03-03 | 擬以メルセンヌ変換の発生器 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS603233B2 (ja) |
DE (1) | DE2806836A1 (ja) |
FR (1) | FR2384303A1 (ja) |
GB (1) | GB1599584A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2624283B1 (fr) * | 1987-12-08 | 1992-09-18 | Thomson Csf | Circuit integre de calcul numerique pour calculs glissants du type convolution |
-
1977
- 1977-03-15 FR FR7708591A patent/FR2384303A1/fr active Granted
-
1978
- 1978-02-17 DE DE19782806836 patent/DE2806836A1/de not_active Withdrawn
- 1978-03-01 GB GB809078A patent/GB1599584A/en not_active Expired
- 1978-03-03 JP JP53023693A patent/JPS603233B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1599584A (en) | 1981-10-07 |
FR2384303A1 (fr) | 1978-10-13 |
JPS53114637A (en) | 1978-10-06 |
DE2806836A1 (de) | 1978-09-21 |
FR2384303B1 (ja) | 1980-02-08 |
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