JPS61153733A - 乗算器 - Google Patents

乗算器

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JPS61153733A
JPS61153733A JP59281101A JP28110184A JPS61153733A JP S61153733 A JPS61153733 A JP S61153733A JP 59281101 A JP59281101 A JP 59281101A JP 28110184 A JP28110184 A JP 28110184A JP S61153733 A JPS61153733 A JP S61153733A
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JP
Japan
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multiplier
partial product
multiplicand
circuit
buffer circuit
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JP59281101A
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Atsushi Iwamura
岩村 淳
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • 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
    • G06F7/5312Multiplying only in parallel-parallel fashion, i.e. both operands being entered in parallel with row wise addition of partial products using carry save adders

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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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、乗算器の高速化に関するもので、特に並列
型の乗算器に用いられるものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
ディジタル乗算を行なう公知の集積回路は、その構成要
素として、部分積生成回路2乗数および被乗数を与える
信号線、この信号線を駆動する駆動回路、加算回路、最
終積を得るように加算回路間を接続する和(SUM )
信号線、およびキャ+) −(Carry )信号線な
どを備えている。
第5図は、このような従来の乗算器の一例を示している
。第5図は4ビ、トメ4ビツトの乗算器で、図において
、x1〜x4は被乗数、y1〜y4は乗数で、上記被乗
数XI”X4は、X信号駆動回路111〜114をそれ
ぞれ介してX信号線121〜124に供給される。また
、上記乗数’!1””’14はそれぞれ、y信号駆動回
路131〜134を介してy信号線141〜144に供
給される。上記X信号線121〜124とy信号線14
1との交差位置には、第6図に示すようなポジティブ論
理の部分積生成回路を含む半加算器151〜154が設
けられておシ、上記X信号線121〜124とy信号線
142〜144との交差位置には、第7図に示すような
ポジティブ論理の部分積生成回路を含む全加算器161
〜1612が設けられる。なお、第5図において破線で
示すのはキャリー信号線である。
第6図および第7図において、xiは被乗数、yjは乗
数、’nl * rn、は前段からの入力信号、Caは
キャリー信号、SUMは部分積と前段からの入力信号と
の和信号であシ、第6図に訃ける前段からの入力信号I
n1としては、初期値設定用の信号R1〜R4が供給さ
れるようになっている。
上記部分積生成回路を含む全加算器169〜1612の
キャリー出力Caは、第8図に示すような半加算器17
1〜174に供給される。そして、上記半加算器151
 、全加算器161 。
16s、16.および半加算器171〜174から乗算
出力Pt%P、を得る。
ところで、乗算器においては、従来から演算速度の高速
化が強く望まれており、それに答えて種々の工夫がなさ
れている。例えば。
Wa 11 a c e法では部分積生成後における部
分積の加算過程の高速化を目的としており、Booth
法では生成する部分積の個数を削減することにより、部
分積の加算過程を高速化することを自損している。この
ように、従来は部分積の生成過程そのものの高速化を計
るものではなかった。
周知の通9乗算の演算時間(TM)は、部分積の生成に
要する時間(T、)と最終積を得るために生成した部分
積を加算する時間(’rs)とから成シ、 TM= T、 + T。
と表わされる。従って、従来は部分積を加算する時間T
、の短縮に主眼が置かれていたことになる。これは、演
算時間TMに占める部分積を加算する時間で、の割合が
相対的に大きいためであるが、更に高速化を計ろうとし
た場合には必然的にTP、すなわち部分積の生成に要す
る時間の短縮が必須となる。
上記部分積の生成は、与えられた乗数と被乗数の各ビッ
ト毎の論理積をとることにより行なわれる。具体的には
乗数が与えられる信号線と被乗数);与えられる信号線
の各交差位置に配置された2人カアンド回路に、乗数お
よび被乗数を夫々入力することにより、その出力として
部分積が得られる。しかしながら乗数および被乗数が与
えられる信号線には、その乗算器のビット数に等しい数
、例えば32ピツト×32ビツトの乗算器であれば夫々
32個のアンド回路が負荷として接続されること、およ
びその配線自身による配線負荷が存在すること等のため
に、上記信号線が駆動すべき負荷が大きく、高速化の妨
げとなっている。
ここで、乗算器の内部におけるクリティカルノ臂スを、
前記第5図に示した4ビ、トス4ピツトの乗算器を例に
取って調べてみると、第9図に示すような番号順の経路
をたどる。これによって次の事が理解できる。すなわち
、xl・741x2°74 e X3 r7(およびX
4 ” )’4の部分積(最終段)の生成は、前段から
のキャリー信号Caおよび和信号SUMが到達するまで
に行なわれていれば良く、それ以前に生成されていても
結果的には乗算器全体の動作速度の向上には寄与しない
。同様に前段の部分積は、前々段のキャリー信号Caお
よび和信号SUMが到達するまでに得られていれば良い
。このようにしてクリティカルノ9スをさかのぼってた
どると、結局、初段の部分積の生成が全ての起点であシ
、この部分積生成をいかに早めるかが演算時間の短縮の
ためには重要であることがわかる。しかるに従来は、乗
数(yl)y被乗数(xj)ともにアレイ中の全ての部
分積生成回路に同時に与えられていたため、全ての部分
積が同時に生成されてしまっていた。これは、取9も直
さず遅く生成されても良い最終段の部分積が不必要に速
く、また、できるだけ早期に生成されるべき初段の部分
積が結果的に速く生成されないという不都合を生じてい
た。
〔発明の目的〕
この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、部分積の生成時間を短縮する
ことにより、乗算速度の向上を計れる乗算器を提供する
ことである。
〔発明の概要〕
すなわち、この発明においては、上記の目的を達成する
ために、前記第5図の回路に次の2つの改良を施してい
る。まず第1に、被乗数を与える全てのX信号線の途中
(例えばほぼ中央)にバッファ回路を設ける。これによ
って、X信号駆動回路の駆動すべき負荷は従来の約1/
2 (1/2の数のアンド回路+1/2の配線負荷+バ
ッファ回路1個分の負荷)となる。また、第2の改良と
して前半の部分積の生成にかかわる乗数を与えるy信号
駆動回路の能力を、後半のy信号駆動回路の能力より大
きくなるように設定する。
上記2つの施策を組み合わせることにより、前半の部分
積の生成に要する時間を約1/2に短縮して高速化を計
れる。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第1図において、前記第5図と同一構成部には同
じ符号を付してその詳細な説明は省略する。すなわち、
X信号線121〜124におけるポジティブ論理の部分
積生成回路を含む全加算器161〜164と165〜1
68との間にそれぞれ、バッファ回路(インバータを2
段縦続接続して用いても良い)181〜184を設ける
とともに、前半の部分積の生成にかかわる乗数)’11
73を与えるy信号駆動回路191.19.とじて駆動
能力の大きなものを設けたものである。
このような構成によれば、X信号駆動回路111〜11
4の駆動する負荷は、それぞれ2個のアンド回路、1個
のバッファ回路、およびこのバッファ回路までの配線負
荷となる。従って、従来の負荷の約IAでらシ、y信号
原動回路191+19zの駆動能力を高めているので、
前半の部分積の生成に要する時間を約1//2に短縮で
きる。なお、このような構成では、後半段の部分積は従
来より遅く生成されることになるが、前述したように部
分積はその前段からのキャリー信号および和信号が到達
するまでに生成されていれば良いので、時間的に余裕が
有り、実質的には動作時間に悪影専を及ばずことはない
さて、上述した本願発明の施策を更に押し進めて考える
と、部分積生成の優先順位を前記第1図のように前半、
後半の2群に分けるのではなく、もつときめ細かく、例
えば第2図に示すように3群に分割して高効率化し、部
分積生成時間の短縮を計ることも可能である。第2図に
おいては、前記第1図における/ジティプ論理の部分積
生成回路を含む半加算器151〜154とポジティブ論
理の部分積生成回路を含む全加算器161〜1640間
に、バッファ回路201〜204を設けている。
このような構成によれば、前記第1図の回路より更に部
分積生成時間を短縮して演算時間の短縮を計れる。また
、この施策はnビットの乗算器の場合、最大限n群分割
まで原理的には可能であるが、チップ占有面積の増大を
招くので、高速化と高集積化とのかねあいでどの程度に
分割するかを設定すれば良い。
第3図は、この発明の他の実施例を示すもので、上記各
実施例においては、被乗数を与えるX信号線の途中に設
けるバッファ回路181〜184および201〜204
としてノン・インバーテイング型のものを用いたが、反
転型バッファを用いるようにしたものである。すなわち
、前記第1図におけるバッファ回路18x〜184に換
えてインバータ211〜214を設けるとともに、対応
するy信号を負論理で与えるために乗数y3・y4をイ
ン・9−夕221  ・222を介して供給するように
している。また、インバータ211〜214を用いたの
で部分積生成回路231〜23m も負論理で論理積が
取れるように、例えば第4図に示すようにノア回路を用
いる。
このような構成においても上記各実施例と同じ効果が得
られるのはもちろんである。また、ここでは乗算器を2
群に分割したが、これ以上の複数群に分割しても良いの
は言うまでもない。
なお、上記各実施例では説明の繁雑化を避けるため、キ
ャリーセーブアダ一方式を例に取ったが、これまで述べ
てきたように本題発明の特徴とするところは、部分積の
加算過程の方式に依存するものではないので、例えばW
allace方式の乗算器に用いても部分積生成時間の
短縮が計れる。また、更に別の乗算方式、例えばBoo
th法を用いた乗算器に適用しても有効であることは明
らかである。すなわち、本願発明は、部分積を一括して
生成するいわゆる並列乗算方式を採用したあらゆる乗算
器に対して有効である。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、部分積の生成時
間を短縮することにより乗算速度の向上を計れる乗算器
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係わる乗算器を説明する
ための回路図、第2図および第3図はそれぞれこの発明
の他の実施例を説明するための回路図、第4図は上記第
3図における一部の部分積生成回路の構成例を説明する
ための図、第5図ないし第9図はそれぞれ従来の乗算器
を説明すZための図である。 111〜114・・・X信号駆動回路、121〜124
・ X信号線、133 .13..191  。 192・・・y信号駆動回路、14.〜144・・・X
信号線、15.〜154・・・ポジティブ論理の部分積
生成回路を含む半加算器、161〜1612・・・ポジ
ティブ論理の部分積生成回路を含む全加算器、17.〜
174・・・半加算器、181〜184・・・バッファ
回路、XI”!4・・・被乗数、)’l””y4・・・
乗数、P1〜P、・・・乗算出力。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被乗数と乗数との部分積を各ビット毎に生成して
    乗算を行なう並列型乗算器において、被乗数を与える全
    ての信号線の途中に少なくとも各々1個のバッファ回路
    を設けたことを特徴とする乗算器。
  2. (2)前記バッファ回路として反転型のものを用い、こ
    のバッファ回路によって駆動される部分積生成回路をバ
    ッファ回路の前段までの論理極性と逆極性の論理型に構
    成するとともに、これら部分積生成回路に被乗数と同じ
    論理型の乗数信号を供給する如く構成したことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の乗算器。
  3. (3)被乗数と乗数との部分積を各ビット毎に生成して
    乗算を行なう並列型乗算器において、被乗数を与える全
    ての信号線の途中に少なくとも各々1個のバッファ回路
    を設けるとともに、このバッファ回路の前段までの部分
    積生成回路に乗数を供給する信号駆動回路として、上記
    バッファ回路を介して被乗数が供給される部分積生成回
    路に乗数を供給する信号駆動回路より駆動能力の大きな
    ものを設けたことを特徴とする乗算器。
  4. (4)前記バッファ回路として反転型のものを用い、こ
    のバッファ回路により駆動される部分積生成回路をバッ
    ファ回路の前段までの論理極性と逆極性の論理型に構成
    するとともに、これら部分積生成回路に被乗数と同じ論
    理型の乗数信号を供給する如く構成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第3項記載の乗算器。
JP59281101A 1984-12-26 1984-12-26 乗算器 Granted JPS61153733A (ja)

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JP59281101A JPS61153733A (ja) 1984-12-26 1984-12-26 乗算器

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JP59281101A JPS61153733A (ja) 1984-12-26 1984-12-26 乗算器

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Publication Number Publication Date
JPS61153733A true JPS61153733A (ja) 1986-07-12
JPH0363090B2 JPH0363090B2 (ja) 1991-09-30

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ID=17634356

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JP59281101A Granted JPS61153733A (ja) 1984-12-26 1984-12-26 乗算器

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63241635A (ja) * 1987-03-28 1988-10-06 Toshiba Corp 並列処理回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63241635A (ja) * 1987-03-28 1988-10-06 Toshiba Corp 並列処理回路

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JPH0363090B2 (ja) 1991-09-30

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