JPS61109141A - 2進増分器 - Google Patents

2進増分器

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JPS61109141A
JPS61109141A JP60177795A JP17779585A JPS61109141A JP S61109141 A JPS61109141 A JP S61109141A JP 60177795 A JP60177795 A JP 60177795A JP 17779585 A JP17779585 A JP 17779585A JP S61109141 A JPS61109141 A JP S61109141A
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    • 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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    • G06F7/5055Adding; Subtracting in bit-parallel fashion, i.e. having a different digit-handling circuit for each denomination in which one operand is a constant, i.e. incrementers or decrementers
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、単一の現アドレスから複数のアドレスを生成
するための、増分器として実現されるキヤリイ機能に関
するものである。
〔開示の概要〕
°°ルックバック“キヤリイ機能が、2進増分器中で実
現される。従来のルックアヘッド・キヤリイ機能とは異
なり、この“ルックバック”キヤリイ機能は、増分操作
中に実際のキヤリイを実現する。キヤリイ機能が各レジ
スタ位置で実現された後、これに続いて各キヤリイ機能
が有効であったかどうか、したがって実行すべきもので
あったかどうかが決定される。有効でなかったキヤリイ
機能に関しては、後続の回路はかかるキヤリイを除去し
て、各レジスタ位置に適切なキヤリイ・パターンを残す
。キヤリイが有効とみなされるためには、下位のすべて
のピットの増分がキヤリイ出力を生じていなければなら
ない。
〔従来の技術〕
ディジタル計算機では、現アドレスを増分してこの現ア
ドレスから1個または複数のアドレスを生成することが
必要である。通常はかかる操作には論理回路が必要であ
る。アドレスなどの2進数を増分する場合、キヤリイ・
ビットは現アドレスを増分して、和または次のアドレス
を生成する。
周知のように、大部分の2進増分器は、リップル・キヤ
リイまたはルックアヘッド・キヤリイ方式を使用してい
る。リップル・キヤリイ方式では、複数のビットを加算
する際に生ずるキヤリイ出力は、並列2進数(たとえば
アドレス)のすべての数値が加算されるまでこれらの2
進数を介してリップルする。このリップル操作の結果、
リップルキヤリイ方式を使用した増分器は非常に時間が
かかる。
この欠点を克服するため、ルックアヘッド・キヤリイ方
式が使用されてきた。このルックアヘッド・キヤリイ方
式を使用すると、各ステージからのすべてのキヤリイ情
報は、そのステージに供給されるキヤリイ情報とは無関
係になる。その結果、増分器中のすべてのキヤリイ情報
はその各ステージに同時に印加されるのである。キヤリ
イ・データをこのように印加すると、キヤリイ情報がス
テージ間で伝播することがなくなり、したがって増分器
の操作速度が増大する。しかしながら、ルックアヘッド
・キヤリイ方式の重大な欠点は、複雑な論理設計を要す
ることである。この設計の複雑さは、増分器の後のステ
ージになるほどますます激しくなる。様々なルックアヘ
ッド・キヤリイ方式の例が、米国特許第3511978
号、第3465133号、第3299260号、第34
40412号に記述されている。
従来、ルックアヘッド・キヤリイ方式に必要な論理を減
らそうという試みが行われてきた。しかし、論理を減ら
すと、それに付随して速度が落ちる。かかる−例は、米
国特許第3488481号に示されている。ここでは、
2進加算が3段階で行われる。第1段階では、グループ
間のキヤリイに関係なく、対応するビットが加算される
。第2段階では、第1段階で生成されたキヤリイが伝播
されて、最終相が得られる。最後の第3段階では、得ら
れた和が正しいか否かが決定される。
更に、論理を増やしても速度を増大させようという試み
も行われてきた。例えば、米国特許第4052604号
に開示されている2進加算器では、加算器の各ディジッ
ト・ステージに設けられた個別論理回路が、対応するデ
ィジットの状況および加算器の先行する下位ディジット
からのキヤリイピット信号にもとづいて、出力キヤリイ
の状況を決定するようにしている。すなわち、対応する
ディジットの和が最終的に得られる前に、出力キヤリイ
・ビットの状況が決定されるのである。したがって、下
位ディジットの加算が完了するまで上位ディジットの加
算を待つ必要がない。
ルックアヘッド・キヤリイ方式を使用して速度を増大さ
せるもう一つの方法は、グループ・キヤリイ予測方式で
ある。この方式によると、2つの和項が作成される。1
つの和項では、0のキヤリイが仮定されるのに対し、も
う一方の和項では、1のキヤリイが仮定される。したが
って、追加論理回路によって生成されるグループ・キヤ
リイ項にもとづいて、正しい和が決定される。この方式
は、キヤリイ機能の速度を増大させるものの、必要な論
理回路の量が大幅に増えるという欠点を有する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上の説明から明らかなとおり、ルックアヘッド・キヤ
リイ方式の速度が太きいという利点とリップル・キヤリ
イ方式の論理回路が簡単であるという利点を兼ね備えた
増分器を提供することが最も望ましい。増分器中のクリ
チカルな遅延経路であるキヤリイ経路をなくすことによ
って、遅延に対してほとんど影響を与えずに操作できる
ビット数を増やすこ、とができる。
したがって、本発明の目的は、改良された2進増分器を
提供することである。
本発明の他の目的は、クリチカルな遅延経路としてのキ
ヤリイ経路が実質的に除去された増分器を提供すること
である。
本発明の他の目的は、増分器の遅延に重大な影響を与え
ずに、操作できるビット数を増やすことができる増分器
を提供することである。
本発明の他の目的は、通常のリップル・キヤリイ方式と
同程度の論理回路を必要とし、しかもルックアヘッド・
キヤリイ方式と同程度の速度を提供する増分器を提供す
ることである。
〔問題点を解決するための手段〕
前記および他の目的は、増分操作中に実際のキヤリイ機
能を実現するような“′ルックバック(lookbac
k)”キヤリイ機能によって達成される。各レジスタ位
置でキヤリイ機能が実現された後、各キヤリイ機能が有
効であったかどうか、したがって実行すべきものであっ
たかどうかが決定される。
有効でなかったキヤリイ機能に関しては、かかるキヤリ
イを除去して、各レジスタ位置に適切なキヤリイ・パタ
ーンを残すための論理回路が設けられる。
以下で説明する良好な実施例では、現命令アドレスを基
本データとして使用して、プリンエッチ命令アドレスと
呼ばれる第1のアドレスと、新命令アドレスと呼ばれる
第2のアドレスが生成される。現命令アドレスは、命令
アドレス・レジスタ(IAR)に記憶されており、該レ
ジスタは4バイト幅の増分で31ビットを並列に出力す
る。ビットO〜26はブリフェッチ命令アドレスと新命
令アドレスに共通である。ブリフェッチ命令アドレスお
よび新命令アドレスに独自のものは、ビット27〜30
だけである。
ビットO〜7は、第1の2ステ一ジ増分器に出力される
。この増分器の第1ステージは、キヤリイ項を生成し、
その第2ステージは和項を生成する。同様に、ビット8
〜15および16〜26は、それぞれ別個の2ステ一ジ
増分器に入力され、各増分器は第1の増分器の場合と同
じ方法でキヤリイ項と和項を生成する。ビット27〜3
0は′、ブリフェッチ増分器および命令アドレス増分器
に入力される。さらに、最初の論理ブロックからの4ビ
ットがプリ7工ツチ増分器に入力され、第2の論理ブロ
ックからの2ビットが命令アドレス増分器に入力される
最初の3つの増分器のそれぞれの出力は、相異なるマル
チプレクサの多対に入力される。すなわち、増分された
ビット0〜7は第1および第2のマルチプレクサに出力
され、増分されたビット8〜15は、第3および第4の
マルチプレクサに入力され、増分されたビット16〜2
6は第5および第6のマルチプレクサに入力される。増
分されないビット0〜7も第1および第2のマルチプレ
クサに入力される。増分されないビット8〜15が第3
および第4のマルチプレクサに入力され、増分されない
ビット16〜26が第5および第6のマルチプレクサに
入力される。
ブリフェッチ増分器および命令アドレス増分器はそれぞ
れ1対の出力をもっている。第1の出力はデータ出力で
あり、増分されたビット27〜30をもたらす。第2の
出力は制御出力であり、6個のマルチプレクサのそれぞ
れを制御するのに使用される。制御出力は、ブリフェッ
チ増分器および命令アドレス増分器の出力状態に応じて
、増分されたビットまたは増分されないビットのどちら
が正しいものであるかを各マルチプレクサに知らせる。
〔実施例〕
第1図を参照すると、1対のアドレスを生成するための
2重増分システムが示されている。各アドレスは、31
ビットの2進情報を含んでいる。
ビットO〜26は出所が共通であるが、ビット27〜3
0は各生成アドレスに独自のものである。
現命令アドレスは、31ピット形式で命令アドレス・レ
ジスタ11(以下[I A Jと略す)に記憶されてい
る。ビットO〜7はIARt 1から線71を経て増分
器(INCR) ■2に出力される。
ビット8〜15は、IARI 1から線73を経て増分
器13に出力される。ビット16〜26は■ARIIか
ら線74を経て増分器14へ出力される。ビットO〜2
6は線72を経てマルチプレクサ、(MUX)17.1
8.19に出力される。すなわち、ビットO〜7はマル
チプレクサ17に送られ、ビット8〜15はマルチプレ
クサ18に送られ、ビット16〜26はマルチプレクサ
19に送られる。同様に、ビット0〜26は線76を経
てマルチプレクサ21.22.23に出力される。
この場合も、ビットO〜7はマルチプレクサ21に送ら
れ、ビット8〜15はマルチプレクサ22に送られ、ビ
ット16〜26はマルチプレクサ23に送られる。
ビット27〜30は、IARI 1から線75を経てプ
リフェッチ増分器15に、また線77を経て命令アドレ
ス増分器16に出力される。また、4ビットが線28を
経てブリフェッチ増分器15に入力され、2ビットが線
29を経て命令アドレス増分器16に入力される。ビッ
ト27〜30は、線28からの4ビットによって増分さ
れた後、線24を経てブリフェッチ増分器15から出力
される。同様にビット27〜30は、線29からの2ビ
ットによって増分された後、線26を経て命令アドレス
増分器16から出力される。ビットO〜7.8〜15お
よび16〜26は、それぞれ増分器12.13.14中
で1ビットだけ増分される。
命令アドレス増分器16とブリフェッチ増分器15は、
それぞれ制御出力、すなわち線27および25を持って
いる。線25および27は、ビット27〜30の増分に
よりキヤリイ・ビットが生ずる場合にだけ、2進値1の
出力を生成する。この制御ビットはマルチプレクサ17
〜19および21〜23に関連して使用され、線31〜
36を経て増分されたビットO〜26が出力されるのか
、それとも増分されないビットO〜26が出力されるの
かを決定する。これらのマルチプレクサに関連する制御
線25および27の操作については後で説明する。
次に、増分器12.13.14の操作について、第2図
および第3図を参照しながらより詳細に説明する。説明
の便宜上、増分器12中のビット0〜7を使用して、増
分器12.13.14の操作を説明する。増分器13中
のピント8〜15の増分と増分器14中のビット16〜
26の増分も、増分器12中のビットO〜7の増分と同
様の方法で行われる。したがって、この説明は増分器1
2の操作に限られるが、増分器13および14にもあて
はまる。
先に進む前に、次の項を定義する必要がある。
G、は発生順、P、は伝播項、Cjはキヤリイ項、A」
はIARI 1のj番目のビット、Bjはプリフェッチ
・ビットまたは命令アドレス増分ビットである。これら
の基本的定義を使って、次の3つの式を書くことができ
る。
(1)  Gj=Aj−Bj (2)  Pj−Aj+Bj (3)  Cj =G j + (P j・Cj + 
t )BjはOに等しいので、 (4)  G7=IAR? ・B7=IAR? ・0=
0(5)   P 7=(IAR7・O)十了AR7,
0=IAR7(6)  C7=P 7・C3=IAR7
C8は1に等しいので、後者の結果が成り立つ。
かくて、キヤリイ項は次式で表すことができる。
(7) Cj=Pj−C」+1 =IARj・IARj十□・IAR,j+2・・・IA
R7 したがって、キヤリイ項Co−C6は次のように表すこ
とができる。
(8)  C6=IAR6・IAR7 (9)  C5=IAR5・IAR6・IAR7(10
)C4=IAR4・IAR,5・IAR6・IAR7(
11)C3=IAR3・IAR4・IAR5・IAR6
・IAR7 (12)C2=IAR2・IAR,3・IAR4・IA
R,5・IAR6・IAR7 (13)、  C2=IAR2・IAR2・IAR3・
IAR4・IAR,5・IAR6・IAR7 (14)Co=IAR□ ・IARl ・IAR,2・
IAR3。
・IAR,4・IAR,5・IAR,6・IAR,7式
(6)〜(14)の実現形を第2図に示す。論理ブロッ
ク37〜44はそれぞれNORゲートである。
かかるNORゲートの出力は、増分器12のキヤリイ項
Co−C7である。例えば、キヤリイ項C4を得るため
に、IARI 1のビット4〜7がN。
Rゲート40に入力される。同様に、キヤリイ項C2を
得るために、IARt 1のビット2〜7がNOR,ゲ
ート42に入力される。
増分器12.13.14の第2ステージは和ステージで
ある。以下の式(15)は、この和ステージの論理操作
を記述する。但し、記号S、は」番目の和ビットを表す
ものとする。
(15)  J=J■01+、 次に式(15)を使用して、ピット0〜7に対する和項
を求めることができる。C8が1に等しいと仮定して、
この決定が行われる。ピット0〜7に対する和項を以下
の式(16)〜(23)に示す。
(16)S7=IAR7■C3=IAR7(17)  
86 =IAR6■C7 (18)S5=IAR5■C6 (19)S4=IAR,4■C3 (20)S3=IAR3■C4 (21)82−IAR12■C3 (22)  S3=IAR3■C4 (23)S4=IARO■C。
式(16)〜(23)の実現形を第3図に示す。論理ブ
ロック45〜51はそれぞれ排他的OR論理機能を実現
したものである。かくて、和ビットs4を生成するため
に、IAR4と05が排他的ORゲート49に入力され
る。同様に、和ビットS。
を生成するために、ピッ)IARoとC1が排他的OR
ゲート51に入力される。かくて、論理ブロック37〜
44(第2図)の出力は、それぞれ論理ブロック45〜
51の入力の一つになる。
ブリフェッチ増分器15および命令アドレス増分器16
は、それぞれ式(1)、(2)、(3) 、(15)を
使用して設計されている。増分器12.13.14と同
様に、ブリフェッチ増分器15および命令アドレス増分
器16も2ステージ設計を用いている。第1ステージは
キヤリイ・ピットを生成し、第2ステージは和ビットを
生成する。この最後の2つの増分器と前に説明した増分
器の主な違いは、増分の度合にある。すなわち、プリン
エッチ・増分器15は4ビットずつ増分され、命令アド
レス増分器16は2ビットずつ増分される。これに対し
、増分器12.13.14はそれぞれの入力ビットを1
ビットずつしか増分しないことを想起されたい。
マルチプレクサ17〜19および21〜23中では、増
分器12.13.14中で実現されたキヤリイ機能が正
しかったか、それとも間違っていたかが判定される。増
分機能が正しかった場合、かかる増分器から出力された
値が新命令アドレス中のブリフェッチ・アドレスのピッ
ト0〜7.8〜15および16〜26に対する正しい値
として選択される。キヤリイ機能が間違っていた場合、
ブリ7エツチ・アドレスおよび新命令アドレス中で使用
されるピットO〜26は、増分なしの以前の命令アドレ
スから選択される。
例えば、増分器12によって生成された値は、増分器1
3.14.15が正のキヤリイ出力値を生成した場合に
のみ、マルチプレクサ17を通過する。同様に、増分器
12で生成された値は、増分器13.14.16が正の
キヤリイ出力値を生成した場合にのみ、マルチプレクサ
21を通過する。以下の式(24)〜(29)は、マル
チプレクサ17〜19および21〜23の制御を記述す
るものである。
(24)+ENABLE NEW 5(16−26)=
C27(25)+ENABLE OLD  IAR(1
6−26)=C27 (26)+ENABLE NEW 5(8−15)=C
27・C16 (27)+ENABLE OLD  IAR(8−15
)=C27・C16 (28)+BNABLE NEW 5(0−7)=C2
7・C16・C3 (29)  十ENABLE  OLD  IAR(0
−7)=C27・C16・C8 第4図は、命令アドレス(IA)ピット0〜7に対する
式(24)〜(29)の実現形を示したものである。N
ORゲート52への入力IAR,INCRENABLE
は制御信号であって、線75を経てブリフェッチ増分器
15に、また線77を経て命令アドレス増分器16に入
力される命令アドレス(ピット27〜30)をそれぞれ
4ビットまたは2ビットずつ増分することを可能化する
ためのものである。この線が可能化されていない場合、
IARIIからの命令アドレス(ビットO〜27)は増
分されず、現命令アドレスがブリフェッチ増分器15と
命令アドレス増分器16に送られる。
以下の式(30)〜(37)は、マルチプレクサ21.
22.23の論理操作を詳述したものである。
(30)+ENABLE NEW 5(27−30)=
+IARINCRENABLE (31)+ENABLE OLD IAR(27−30
)=IARINCRENABLE (32)+ENABL旦NEW 5(16−26)=I
ARINCRENABLE−C27(33)+ENAB
LE OLD IAR(16−26)=IARINCR
ENABLE−C2,7(34)+BNABLE NE
W 5(8−15)=IARINCRENABLE−C
27・C16(35)+ENABLE OLD IAR
(8−45)(36)+ENABLENEW 8(0−
7)=IARINCRENABLE−C27・C16・
C3(37)+ENABLB  OLD  IAR(0
−7)=IARINCRENABLE−C27・C16
・C8第4図に示されているように、NORゲー1−.
52は入力C27、IARINCRENABLE、C1
6およびC8を受は取る。NORゲート52の出力は、
線53を経てNANDゲート55.57.59に入力さ
れる。またNORゲート52の出力はインバータ54に
送られ、その結果がNANDゲート56.58.60に
出力される。しだがって、NANDゲート55と56が
命令アドレス・ビット7を生成する。同様に、NAND
ゲート57と58は命令アドレス・ビット6を生成する
。NANDゲート59.60が命令アドレス・ビットO
を生成するまで、この操作が継続する。
NORゲート61への入力は、C27、C16およびC
8である。次にNORゲート16の出力がNANDゲー
ト63.65.67およびインバータ62に入力される
。次にインバータ62の出力がNANDゲート64.6
6.68に入力される。NANDゲート63と64はプ
リフェッチ命令アドレス・ビット7を生成し、NAND
ゲート65と66はプリフェッチ命令アドレス・ビット
6を生成する。NANDゲート67と68がプリフェッ
チ命令アドレス・ビットoを生成するまで、この論理操
作が継続する。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によれば、リップル・キヤ
リイ方式と同等の回路構成で、ルックアヘッド・キヤリ
イ方式と同等の操作速度を達成することができ、実用的
には極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の増分器およびマルチプレクサ部分を
示すブロック図、第2図は、本発明に従った増分器の第
1ステージでキヤリイ項を生成するために使用される論
理回路の回路図、第3図は増分器の第2ステージで和項
を生成するために使用される論理回路の回路図、第4図
は、本発明に従った各マルチプレクサの回路図である。 11・・・・命令アドレス・レジスタ(IAR)、12
〜14・・・・2ステ一ジ式増分器、15・・・・2ス
テ一ジ式ブリフェッチ増分器、16・・・・2ステ一ジ
式命令アドレス増分器、17〜19.21〜23・・・
・マルチプレクサ。 出願人  インタブ六ショナル・ビジネス・マシーZズ
・コーポレーション代理人 弁理士  頓   宮  
 孝   −(外1名) 第2図 第2増介券ステーじ゛O回路図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 複数の2進入力ビットを増分するための2進増分器であ
    つて、 前記2進入力ビットの第1部分を増分することにより、
    増分された該第1部分を供給するための第1手段と、 前記2進入力ビットの第2部分を増分し、該増分の結果
    キヤリイ出力が生じたか否かを表わす信号を供給するた
    めの第2手段と、 前記第1手段および第2手段へ接続され、前記信号に応
    答して前記増分された第1部分を出力するための第3手
    段とを備えて成る、2進増分器。
JP60177795A 1984-10-31 1985-08-14 2進増分器 Granted JPS61109141A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US666703 1984-10-31
US06/666,703 US4685078A (en) 1984-10-31 1984-10-31 Dual incrementor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61109141A true JPS61109141A (ja) 1986-05-27
JPH0379736B2 JPH0379736B2 (ja) 1991-12-19

Family

ID=24675089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60177795A Granted JPS61109141A (ja) 1984-10-31 1985-08-14 2進増分器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4685078A (ja)
EP (1) EP0180005A3 (ja)
JP (1) JPS61109141A (ja)
CA (1) CA1223970A (ja)

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