JPS61229122A - 2進減算器 - Google Patents
2進減算器Info
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- JPS61229122A JPS61229122A JP61075398A JP7539886A JPS61229122A JP S61229122 A JPS61229122 A JP S61229122A JP 61075398 A JP61075398 A JP 61075398A JP 7539886 A JP7539886 A JP 7539886A JP S61229122 A JPS61229122 A JP S61229122A
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR 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
- G06F7/503—Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination using carry switching, i.e. the incoming carry being connected directly, or only via an inverter, to the carry output under control of a carry propagate signal
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
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- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は、一般には半導体チップ上に形成されるCMO
S大規模集積(VLSI)回路に関し、更に詳細には0
MO82進減算セルに関する0(背景技術) 2つの2進数の減算(A−B)を行う最も一般的方法は
、減数(B)を反転しそれを2進加算器で被減数(A)
に加え、キャリイ・イン入力は論理レベル1に設定する
ものである。処理される2進数がNビットの数(ここで
、「N」は1よりも大きい整数である)であるとき、N
+1個のインバータ及び2進加算器段が必要になる。各
インバータ段は半導体チップ上の空間を使用し、電力を
消費し、そして動作を遅延させる。更に、減算が実行さ
れているとき、キャリイ・イン入力が論理レベル1にあ
ることを保証するために、各2進加算器段の設計が複雑
になる。そして、2の補数演算を利用して2つのNビッ
ト数の減算をし、差の符号情報を供給するのにN+1個
の2進加算器段が必要になる。
S大規模集積(VLSI)回路に関し、更に詳細には0
MO82進減算セルに関する0(背景技術) 2つの2進数の減算(A−B)を行う最も一般的方法は
、減数(B)を反転しそれを2進加算器で被減数(A)
に加え、キャリイ・イン入力は論理レベル1に設定する
ものである。処理される2進数がNビットの数(ここで
、「N」は1よりも大きい整数である)であるとき、N
+1個のインバータ及び2進加算器段が必要になる。各
インバータ段は半導体チップ上の空間を使用し、電力を
消費し、そして動作を遅延させる。更に、減算が実行さ
れているとき、キャリイ・イン入力が論理レベル1にあ
ることを保証するために、各2進加算器段の設計が複雑
になる。そして、2の補数演算を利用して2つのNビッ
ト数の減算をし、差の符号情報を供給するのにN+1個
の2進加算器段が必要になる。
(目 的)
前述の背景技術に鑑み、本発明の第1の目的は、付加段
が符号ビットを処理する必要のないCMOSz進減算(
差)セルを提供することである。
が符号ビットを処理する必要のないCMOSz進減算(
差)セルを提供することである。
本発明の他の目的は、2つの2進数の減算速度を上昇さ
せた0MO82進差セルを提供することである。
せた0MO82進差セルを提供することである。
(発明の概要)
本発明の前記目的及び他の目的は、N攻城算器によって
達成され、その各段は差(A−B)を表わす出力を2の
補数の形式で発生する0MO82進セルで、A及びBは
処理される2つの2進数の対応するビットの夫々被減数
及び減数である。各2進セルは、3つの入力Ai 、f
3i及びXi(ここでAi及びB<は2つの2進ビツト
でXiはボロウ入力信号である)を受けて動作して、差
出力D<及びボロウ出力Xi+1を供給し、N個のセル
が組合されるときNビット減算器を形成する。
達成され、その各段は差(A−B)を表わす出力を2の
補数の形式で発生する0MO82進セルで、A及びBは
処理される2つの2進数の対応するビットの夫々被減数
及び減数である。各2進セルは、3つの入力Ai 、f
3i及びXi(ここでAi及びB<は2つの2進ビツト
でXiはボロウ入力信号である)を受けて動作して、差
出力D<及びボロウ出力Xi+1を供給し、N個のセル
が組合されるときNビット減算器を形成する。
(実施例の説明)
本発明を以下実施例に従って詳細に説明する。
第1図を参照すると、本発明による0MO32進差セル
10が示され、該セルはhi、Bi及びXi入力信号を
受け、差Di及びボロウ拳アウトxi+t 出力信号を
供給する。2進差セル10の真理値表を表1に示す。
10が示され、該セルはhi、Bi及びXi入力信号を
受け、差Di及びボロウ拳アウトxi+t 出力信号を
供給する。2進差セル10の真理値表を表1に示す。
表 1
表1の真理値表から2進差セル10の差出力Diは次の
プール式によって記述することができることは画業者に
は明らかである。
プール式によって記述することができることは画業者に
は明らかである。
Di=Ai(9Bi■xi (1)2進差セ
ルlOのポロウ・アウト出力Xi+tは次のように表わ
すことができる。
ルlOのポロウ・アウト出力Xi+tは次のように表わ
すことができる。
式(1)のポロウ・イン人力Xiをキャリイ・イン入力
C4で置換すると、式(1)はAi 、 Bi及びCi
の勅を示すことになる。しかし、式(2)によって表わ
されるボロウ・アウト環Xi+1は、全加算器のキャリ
イ・アウト出力COUTを表わす式と実質上具なる。本
願と同一の出願人に譲渡され、昭和60年9月10日に
出願された特願昭60−200415号「全訓算器回路
」には、高速CMOS全加算器が開示され、その全加算
器のキャリイ・アウト出力COUTは次の様に表わされ
る0 CooT=(AieBi)Ci+AiBi (3)
従って、式(2)によって表わされるボロウ拳アウト出
力の遂行は式(3)によって表わされるキャリイ・アウ
ト出力の遂行とは本質的に異なる。
C4で置換すると、式(1)はAi 、 Bi及びCi
の勅を示すことになる。しかし、式(2)によって表わ
されるボロウ・アウト環Xi+1は、全加算器のキャリ
イ・アウト出力COUTを表わす式と実質上具なる。本
願と同一の出願人に譲渡され、昭和60年9月10日に
出願された特願昭60−200415号「全訓算器回路
」には、高速CMOS全加算器が開示され、その全加算
器のキャリイ・アウト出力COUTは次の様に表わされ
る0 CooT=(AieBi)Ci+AiBi (3)
従って、式(2)によって表わされるボロウ拳アウト出
力の遂行は式(3)によって表わされるキャリイ・アウ
ト出力の遂行とは本質的に異なる。
0MO82進差セル10の動作の詳細を述べる前に、そ
のセルの一部は、0MO8論理に独特のMOS)ランジ
スタの接続態様を表わすトランスミッション・ゲートか
ら組立てられることが注目される。一般に、トランスミ
ッション・ゲートは、nチャンネル端子が論理レベル1
でpチャンネル端子が論理レベルOのとき、入力端子の
信号を出力端子に通過させる。それとは逆に、?Lチャ
ンネル端子が論理レベルOでpチャンネル端子が論理レ
ベル1のとキ、トランスミッション・ゲートはOFF状
態にされ信号は伝達されない0インバータIf及び■2
は、トランスミッション・ゲー)Tt及びT2と共に1
排他的ORゲートを形成し、以後P信号と称すAi■B
i出力を供給する。インバータエ3は、以後P信号と称
す排他的NOR出力Ai69Biを供給する。そのP及
びP信号はトランスミッション・ゲートT3゜T4及び
T5を制御するのに使用される。トランスミッション脅
ゲートT3及びT4は、インバータエ4と共に差出力D
<を発生する排他的ORゲートを形成することが理解さ
れる。こうして、P信号が論理レベルOであるとき(A
s及びB<入力が同一、即ち、論理レベルO又は1であ
ることヲ示ス)、トランスミッション・ゲートT4はO
FFで、トランスミッション・ゲートT3はONとなり
、ポロウ・イン人力Xiは差出力Dfflとなる。それ
とは逆に、P信号が論理レベル1(Ai及びBz大入力
異なることを示す)のとき、トランスミッション・ゲー
トT3はOFF、)ランスミッション・ゲートT4はO
Nとなり、ポロウ拳イン信号はインバータエ4で反転さ
れた後差出力IOとなる。
のセルの一部は、0MO8論理に独特のMOS)ランジ
スタの接続態様を表わすトランスミッション・ゲートか
ら組立てられることが注目される。一般に、トランスミ
ッション・ゲートは、nチャンネル端子が論理レベル1
でpチャンネル端子が論理レベルOのとき、入力端子の
信号を出力端子に通過させる。それとは逆に、?Lチャ
ンネル端子が論理レベルOでpチャンネル端子が論理レ
ベル1のとキ、トランスミッション・ゲートはOFF状
態にされ信号は伝達されない0インバータIf及び■2
は、トランスミッション・ゲー)Tt及びT2と共に1
排他的ORゲートを形成し、以後P信号と称すAi■B
i出力を供給する。インバータエ3は、以後P信号と称
す排他的NOR出力Ai69Biを供給する。そのP及
びP信号はトランスミッション・ゲートT3゜T4及び
T5を制御するのに使用される。トランスミッション脅
ゲートT3及びT4は、インバータエ4と共に差出力D
<を発生する排他的ORゲートを形成することが理解さ
れる。こうして、P信号が論理レベルOであるとき(A
s及びB<入力が同一、即ち、論理レベルO又は1であ
ることヲ示ス)、トランスミッション・ゲートT4はO
FFで、トランスミッション・ゲートT3はONとなり
、ポロウ・イン人力Xiは差出力Dfflとなる。それ
とは逆に、P信号が論理レベル1(Ai及びBz大入力
異なることを示す)のとき、トランスミッション・ゲー
トT3はOFF、)ランスミッション・ゲートT4はO
Nとなり、ポロウ拳イン信号はインバータエ4で反転さ
れた後差出力IOとなる。
ボロウ・アウト出力Xi+1は、トランスミッション・
ゲートT5、pチャンネル電界効果トランジスタ(FE
T)PI及びP2、nチャンネルFETN3及びN4に
よって形成される。pチャンネ#FET Pl及びnチ
ャンネルFET N4は、Ai大入力よってゲートされ
、pチャンネルFETP2及びnチャンネルFETN3
はインバータエ2の出力即ちBi大入力反転Biによっ
てゲートされる。Ai及びBi大入力夫々論理レベルO
及び1のとき、pチャンネルFETPI及びP2はボロ
ウ出力を発生する。こうして、Aiが論理レベルOで、
nチャンネルFETN4がOFFにゲートされ、pチャ
ンネルFETPIがONにゲートされ、そしてf3iが
論理レベル1のとき、インバータエ2はnチャンネルF
ETN3及びpチャンネルFETP2のゲート端子に論
理レベル0を供給して夫々OFF及びONにする。pチ
ャンネルFET Pl及びP2がONでnチャンネルF
ETN3及びN4がOFFのとき、論理レベル1がポロ
ウ・アウト出力Xj+t として与えられる。従って、
nチャンネルFETN3及びN4は、Ai及びBi大入
力夫々論理レベル1及びOのとき、ボロウ・アウト出力
を阻止(即ち、論理レベルOをボロウ・アウト出力Xi
+1 として供給)することが理解される。
ゲートT5、pチャンネル電界効果トランジスタ(FE
T)PI及びP2、nチャンネルFETN3及びN4に
よって形成される。pチャンネ#FET Pl及びnチ
ャンネルFET N4は、Ai大入力よってゲートされ
、pチャンネルFETP2及びnチャンネルFETN3
はインバータエ2の出力即ちBi大入力反転Biによっ
てゲートされる。Ai及びBi大入力夫々論理レベルO
及び1のとき、pチャンネルFETPI及びP2はボロ
ウ出力を発生する。こうして、Aiが論理レベルOで、
nチャンネルFETN4がOFFにゲートされ、pチャ
ンネルFETPIがONにゲートされ、そしてf3iが
論理レベル1のとき、インバータエ2はnチャンネルF
ETN3及びpチャンネルFETP2のゲート端子に論
理レベル0を供給して夫々OFF及びONにする。pチ
ャンネルFET Pl及びP2がONでnチャンネルF
ETN3及びN4がOFFのとき、論理レベル1がポロ
ウ・アウト出力Xj+t として与えられる。従って、
nチャンネルFETN3及びN4は、Ai及びBi大入
力夫々論理レベル1及びOのとき、ボロウ・アウト出力
を阻止(即ち、論理レベルOをボロウ・アウト出力Xi
+1 として供給)することが理解される。
最後に、Ai及びf3iAiが共に論理レベルO又は1
のとき、pチャンネルFETPI及びP2とnチャンネ
ルFETN3及びN4とは共に同時にON又はOFFと
なり、それによってボロウ・イン人力Xiがトランスミ
ッション・ゲートT5を介してボロウ・アウト出力Xi
+1として与えられる。
のとき、pチャンネルFETPI及びP2とnチャンネ
ルFETN3及びN4とは共に同時にON又はOFFと
なり、それによってボロウ・イン人力Xiがトランスミ
ッション・ゲートT5を介してボロウ・アウト出力Xi
+1として与えられる。
表1に示される真理値表及び0MO82進差セル10の
動作の前記記載から、Ai及びBiが夫夫被減数及び減
数であり、Ai=0.Bi=1であるとき、次に高位の
ビットに対するボロウ・アウトXi+1が生じることは
当業者には明らかである。故に、マルチビット数の減算
において、直ぐ前の段からのポロウ・アウトXiを考慮
しなければならない。
動作の前記記載から、Ai及びBiが夫夫被減数及び減
数であり、Ai=0.Bi=1であるとき、次に高位の
ビットに対するボロウ・アウトXi+1が生じることは
当業者には明らかである。故に、マルチビット数の減算
において、直ぐ前の段からのポロウ・アウトXiを考慮
しなければならない。
ここで第2図を参照すると、CMOS’2進差セル10
が8回カスケード(反復)接続されてNビット減算器2
0を形成することができることが示される。ここで、N
ビット減算器20は、符号ビットを供給するための付加
段を加えてN+1段が必要になる2の補数演算と異なり
、合計N段(セル)で2つのNビット数の減算が達成さ
れることが注目される。符号ビット情報はN番目の段の
ボロウ・アウト出力によって供給される。Nビット加算
器20の動作を例示するため、被減数Aが7、減数Bが
5、そして最下位のポロウ・インXoが0にセットされ
ている場合を考える。被減数Aは4ビツト・ワード(0
111、)で減数Bは4ビツト・ワード(0101)で
表わされる。表1から、p=(0010)でXN+1=
Oとなり、これは差が2でボロウ・アウト出力はないこ
とを意味する。
が8回カスケード(反復)接続されてNビット減算器2
0を形成することができることが示される。ここで、N
ビット減算器20は、符号ビットを供給するための付加
段を加えてN+1段が必要になる2の補数演算と異なり
、合計N段(セル)で2つのNビット数の減算が達成さ
れることが注目される。符号ビット情報はN番目の段の
ボロウ・アウト出力によって供給される。Nビット加算
器20の動作を例示するため、被減数Aが7、減数Bが
5、そして最下位のポロウ・インXoが0にセットされ
ている場合を考える。被減数Aは4ビツト・ワード(0
111、)で減数Bは4ビツト・ワード(0101)で
表わされる。表1から、p=(0010)でXN+1=
Oとなり、これは差が2でボロウ・アウト出力はないこ
とを意味する。
それに対し、もし被減数Aが5 (0101) で減
数Bが7(0111)であり、最下位ボロウ・インXo
がOにセットされていると、そのときは、表1から、差
D=1110でボロウ・アウト出力XN+l:1となり
、差が負であることを示す。その場合、差D=1110
は−2の2の補数である。
数Bが7(0111)であり、最下位ボロウ・インXo
がOにセットされていると、そのときは、表1から、差
D=1110でボロウ・アウト出力XN+l:1となり
、差が負であることを示す。その場合、差D=1110
は−2の2の補数である。
以上、本発明を実施例に従って説明したが、本発明の範
囲内で多くの変更が可能であることは当業者には明らか
である。
囲内で多くの変更が可能であることは当業者には明らか
である。
第1図は本発明によるCMOS2進差セルの回路図であ
り、第2図は第1図の2進差セルをN個結合してNビッ
ト減算器を形成し得ることを示す図である。 特許出願人 レイセオン・カンパニー(外5名)
り、第2図は第1図の2進差セルをN個結合してNビッ
ト減算器を形成し得ることを示す図である。 特許出願人 レイセオン・カンパニー(外5名)
Claims (2)
- (1)2つのNビット数の差を計算するディジタル減算
器において、2つのNビット2進数の最下位ビットから
開始する2の補数演算を利用することにより減算を行う
N段のカスケード接続された2進加算器であって、各段
が対応するビットAi、Bi及びキャリイ・イン信号X
iを受けて差信号Di及びキャリイ・アウト信号Xi+
1を発生するCMOS回路で組立てられ、前記各段が (a)対応するAi及びBiビットに応答して、プール
式Ai■Biで表わされる信号を発生する第1の排他的
ORゲート、マトリックスであって、夫々@Ai@及び
@Bi@ビットに応答してAt及びBi信号を発生する
第1及び第2インバータから成る入力部を含むマトリッ
クスと、 (b)第1の排他的ORゲート・マトリックスの出力に
応答して、プール式@Ai■Bi@で表わされる排他的
NOR信号を発生する第3のインバータと、 (c)第1の排他的ORゲート・マトリックス及び第3
インバータの出力とキャリイ・イン信号Xiとに応答し
て、差信号Diを発生する第2の排他的ORゲート・マ
トリックスと、(d)キャリイ・イン信号Xi、第1の
排他的ORゲート及び第3インバータの出力、そして第
2インバータの出力@Bi@に応答して、プール式〔(
@Ai■Bi@)Xi+@Ai@Bi〕によって表わさ
れるキャリイ・アウト信号を発生するキャリイ・アウト
発生装置と、 から構成される2進減算器。 - (2)前記キャリイ・アウト発生装置が、 (a)電源及びグランド間に直列に接続される一対のp
チャンネルFET及び一対のnチャンネルFETであっ
て、ビットAi及び第2インバータの出力@Bi@によ
って制御され、ビットAi、Biの論理レベルが異なる
ときキャリイ・アウト信号X_i_+_1を発生し、A
i=0及びBi=1のとき一対のpチャンネルFETが
導通してX_i_+_1=1を発生し、Ai=1及びB
i=0のとき一対のnチャンネルFETが導通してX_
i_+_1=0を発生する一対のpチャンネルFET及
び一対のnチャンネルFETと、 (b)第1の排他的ORゲート・マトリックスの出力及
び第3インバータの出力によって制御され、キャリイ・
イン信号Xiに応答して、Ai=BiのときX_i_+
_1=Xiを発生するトランスミッション・ゲートと、 から成る特許請求の範囲第1項記載の2進減算器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US718412 | 1985-04-01 | ||
US06/718,412 US4709346A (en) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | CMOS subtractor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61229122A true JPS61229122A (ja) | 1986-10-13 |
JPH0477931B2 JPH0477931B2 (ja) | 1992-12-09 |
Family
ID=24886010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61075398A Granted JPS61229122A (ja) | 1985-04-01 | 1986-04-01 | 2進減算器 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4709346A (ja) |
JP (1) | JPS61229122A (ja) |
DE (1) | DE3610875A1 (ja) |
GB (1) | GB2173328B (ja) |
Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
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JPS63118934A (ja) * | 1986-11-07 | 1988-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 減算セル |
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IT1210765B (it) * | 1987-05-27 | 1989-09-20 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Unita logico aritmetica in tecnologia c mos |
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NL288833A (ja) * | 1962-02-12 | |||
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-
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