JPS61241830A - 乗算累積器 - Google Patents

乗算累積器

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JPS61241830A
JPS61241830A JP60082366A JP8236685A JPS61241830A JP S61241830 A JPS61241830 A JP S61241830A JP 60082366 A JP60082366 A JP 60082366A JP 8236685 A JP8236685 A JP 8236685A JP S61241830 A JPS61241830 A JP S61241830A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adder
bit
partial product
circuit
partial
Prior art date
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Pending
Application number
JP60082366A
Other languages
English (en)
Inventor
Masafumi Nakamura
雅文 中村
Toshifumi Shibuya
渋谷 敏文
Hiroshi Endo
浩 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60082366A priority Critical patent/JPS61241830A/ja
Publication of JPS61241830A publication Critical patent/JPS61241830A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • 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
    • G06F7/544Methods 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 for evaluating functions by calculation
    • G06F7/5443Sum of products

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  • Computational Mathematics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ディジタルフィルタ、フーリエ変換器等のデ
ィジタル信号処理装置に係り、特に回路規模が小さく集
積回路(IC)化に好適な乗算累積器に関するものであ
る。
〔発明の背景〕
被乗数と乗数の乗算結果の累積加算を行なう乗算累積器
については、例えば、特開昭59−205646  号
公報に記載のように、乗算器出力に、累積加算用の加算
器段を設け、乗算結果の累積加算を行なう方法がある。
特開昭59−205646号公報では、乗算器として、
部分積の加算に、キャリーセーブ方式を用いた並列乗算
器を用い、累積加算用の加算器段を、部分積加算器段の
中間に設け、回路規模の大きな桁上げ先見加算器(CL
A加算器)を1段として、乗算累積器を講成し、回路規
模の低減を図っている。
しかし、この方式では、乗算過程で生成する部分積な加
算する加算器と、累積加算を行なう累積加算器の、基本
的に2種類の加算器が必要である。高速演算が必要不可
欠な場合には、上記の方法でも良いが、演算速度が比較
的低速であり、かつ、回路規模を極力小さくしたい場合
には、加算器の数を減らすことが、必要である。
例えば、民生品にIC化したディジタルフィルタを使用
する場合などを考えると価格等の面からICの回路規模
を極力小さくする必要があり、この点に関しては配慮さ
れていなかった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記問題点を解決し、回路規模を低減
しIC化に好適な乗算累積器を提供すること忙ある。
〔発明の概要〕
本発明においては、部分積生成器と累積加算器1段によ
り、乗算過程で生成する部分積の加算と積の累積加算を
行なう構成としたことにある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を矛1図により説明する。
yP1図Xは被乗数、Yは乗数、1はXとYの部分積生
成器、2は部分積生成器出力、5は部分積生成出力の累
積加算を行なう累積加算器。
4は累積加算器の出力である。才2図は、、fP1図の
各部の動作を示すタイミング図である。矛2図を用いて
、才1図の動作を説明する。本実施例では被乗算X、、
 X、、 X、と乗数Y、、 Y、、 Y、の積の累算
加算値P PmX1@Yi+X、mY、+X、@Y、   (1)
を求める場合について説明する。又、簡単のため乗数Y
kは、3ビツトとし、各ビットを下位からyk1#Pk
、・yk、(k−1,2・ 3)とすもXkとYkの乗
算では、Ykが3ビツトであるか牧部分積は3ヶ生成し
、部分積は、 PPkn■Xk・JLkn2n−1とな
る。これから、XkとYkの積は、と表わすことができ
る。
よって、累積加算値Pは、 p−x、・Y、+X、・y、+x、・Y。
これよりPPknを9ケ累積加算することにより、累積
加算値Pが求まる。才2図は、各被乗数Xkと乗数Yk
に対応した部分積PPknと、その部分積を生成した時
の、累積加算器3の出力状態を示したものである。部分
積PPl、〜P P、。
を、部分積生成器により順次求め、累積加算器3により
累積加算すること釦よりP−X、Y、+X、 Y、 +
 X、 Y、が求まる。
本実施例によると、部分積を加算して積を求める部分積
加算用の加算器を設けずに、部分積生成器と累積加算器
1段で、積の累積加算値を求めることができ、回路規模
の小さい乗算累積器を実現することができる。
次に、本発明の他の実施例を、矛3図及び、才4図を用
いて説明する。、1′F3図は、本発明を具体的な回路
素子釦より実現したものであり、5はシフトレジスタ、
6−1.6−2は論理積ゲート(kNDゲート)、7−
1.7−10は全加算器、8−1.8−10はラッチ、
又1.?1図と同一番号の構成要素は、同一の構成要素
を示し、S、〜S、は、部分積生成器1の出力で、Sl
が最下位ビットであり、Pl〜ptnは累積加算器出力
で、Plが最下位ビットである。又、18はラッチ8−
1〜8−11のクリア信号である。本実施例′において
は、被乗算X及び、乗算Yは、符号無しの2進数とする
。即わち、全て、正の数として扱うものとする。才4図
は、−例としてX、 wa311  X、w4t  X
l−3se  y、Wf e  Y1=4+  y、−
mlの場合の積の累積加算値P■X、 Y1+為Y、 
+X、Y。
雪31 Xl +4X4+36X3−155を矛5図の
回路により演算する場合の、才3図の各部の状態を示し
たものである。才4図において、才3図と同一の記号は
、矛3図における同一記号の構成要素の状態を示すもの
とする。
矛3図(、Zl、〜re )には、才4図に示すタイミ
ングで、x、 、 xt、 x、が入力される。又、P
ij Kは、矛4図に示すタイミングでey3.y、e
y、が、下位ビットから順に入力される。シフトレジス
タ5はs J’llF Pt、・hがyijに入力され
るタイミングで、x、、 x、、 xsがロードされ、
他の15jが入力されるタインングで上位ビット側にシ
フトが行なわれる。論理積ゲート6−1〜6−8は、J
’iJが1の時は、シフトレジスタの各ビットの出力を
81〜S、に出力し、yijがOの時は81〜S。
KOを出力する。この時の部分積の値を示したのが、才
4図8.〜S、である。ラッチ8−1〜8−10は、X
Iをシフトレジスタ5にロードするタイミングでクリア
を行ない、P1〜P、。は全て0となる。次に、シフト
レジスタ5のシフトと同時に加算器7−1〜7−10に
より、ラッチの出力P、〜P1゜と順次加算することに
より、部分積P、−X、曽l1.×がを加算し、ラッチ
終了時K。
Pt〜PIOには、P −X、 −Y、 + X、Y、
 +X、 Y、が求まる。
以上のように、本実施例において、符号無し2進数を用
いた場合の積の累積加算値を、部分積生成器1と、累積
加算器3により求めることができる。
次に、符号を含めて2進数を表現する2の補数により被
乗数X1乗数Yを表現した場合の、本発明の実施例を、
1?5図〜矛7図を用いて行なう。
、?5図において1.fF3図と同一番号の構成要素は
、同一の構成要素である。又、?−1.9−9は、2次
Boothのアルゴリズムを乗算アルゴリズムとして適
用した場合の部分積演算回路であり、又、10は2の補
数表示の2進数の符号を反転させる場合に必要な補正値
を発生するインバータである。矛6図は、矛5図の部分
積演算回路9−1〜9−9の構成を示したものであり、
jl、12はANDゲート、13は、NOR,ゲート。
14は、排他的論理和ゲー)(EORゲート)である。
、?7図は、16図の入出力関係を示したものである。
2次Boothのアルゴリズムは、被乗数Xと乗数Yを
2の補数により表現し、乗数”−1n@2”Pn−16
2+1n−2@2n−3+ 7. @2” −1−7,
2°+y0(ν。−〇)を求めるものである。(51式
において、生成する部分積の個数は、n/2ケであり、
部分積の値は(72iQ2i+1−272i+2)・X
・221 i−[)−7−1(61であるが、721Q
2t+t−22’2i+2  の値は、乗数Yの隣接す
る5ビツトの値から、0.±1.±2の値をとる。2の
補数表示でXを一1倍するには、Xの各ビットを反転し
て、最下位ビットに1を加算することで、又−2倍する
には、Xの各ビットを上位ビット側に1ビツトシフトし
て、各ビットを反転し、最下位ビットに1を加えること
により得られる。この乗数Xに対し、2次Boothの
アルゴリズムの操作を行うのが、部分積演算回路9−1
〜9−9である。この補数に−1,−2を掛ける操作の
際に、最下位ビットに1を加える操作は、インバータ1
0により、矛5図Eの値を反転して全加算器7−1に加
えることにより行なうことができる。よって、Xをシフ
トレジスタ5Vcより2ビツトづつシフトしながら、乗
数Yの値の隣接3ビツトを用いて、矛7図に示すように
A、B、Hの値を求め、矛3図A、B、Eに加えること
により、(6)弐に示す部分積を生成することができる
。矛5図は、被乗数Xが6ピツト、乗数Yがkビットの
場合の例である。シフトレジスタの下位から7,8ビツ
ト目にx、、又、部分積演算回路?−8,9−9にシフ
トレジスタの最上位ビットが、又全加算器7−9.7−
10.7−11[部分積演算回路7−9の出力が、それ
ぞれ入力されているのは、2の補数表示による符号ビッ
トの桁合わせのためである。
以上のように生成した部分積を、前記、1?2の実施例
で示したように、累積加算器3により累積加算を行なう
ことKより、被乗数Xkと乗数■の積の累積加算値を求
めることができる。
以上説明したように、本実施例によると、符号を含めて
2進数を表現する2の補数釦より被乗数Xkと、乗数Y
kの積の累積加算値を、部分積生成器と、累積加算器に
より、実現できる。
矛8図は、本発明の別の実施例であり、累積加算器5の
別の構成方法である。矛8図において、矛5図と同一番
号の構成要素は同一の構成要素を示す。15−1〜15
−10はAND回路。
16は0几回路、17はインバータである。前記までの
実施例においては、乗算結果の累積加算値は、P1〜P
1.までの全てのビットを考えたが、一般的にはシステ
ムで定まっているビット数に演算出力値を制限する必要
がある。例えばディジタルフィルタ等の演算を考えた場
合、Xを入力データ、Yをフィルタ係数とした場合に、
演算結果をデータXのビット長とそろえて出力する必要
が非常に多く発生する。例えば、前記実施例の場合、X
が6ビツトであるから、演算結果し、上位から6ビツト
とする場合、7ビツト目以下を切り捨てて、上位6ビツ
トを出力する方法と7ビツト目を四捨五入する方法が考
えられる。四捨五入する方法の方が、演算精度的に優れ
ているが、加算用和演算タイムスロットが必要となる。
これに対し本実施例では、ラッチ8−・1〜8−11を
クリアする際に、上位から7ビツト目を1に、他のビッ
トはOとしてから(負論理の場合はAND回路15−1
〜15−10をOR,回路に、OR回路16をAND回
路に変えて上位から7ビツト目を0.他を1とする)、
累積加算演算を始め演算終了後、7ビツト目以下を切り
捨てて、上位6ビツト目までを出力する。ラッチ8−1
〜B−11を全て0にクリアしてから累積加算し、その
結果を四捨五入するには、7ビツト目が1の時は切り上
げ、7ビツト目がOの時は切り捨てであるから、上記方
法によると累積加算終了時に、既に7ビツト目を四捨五
入した値が、上位6ビツトに出力されているので、7ビ
ツト目以下を切り捨てることにより、6ビツト目までの
四捨五入値を求めることができる。
以上より本実施例では、累積加算結果を四捨五入して出
力する場合に、四捨五入用のタイムスロットを必要とし
ないで、四捨五入した結果船出力でき、部分積生成器と
累積加算器から成る乗算累積器の処理渭度向上に効果が
ある。
又、矛9図は本発明のさらに別の実施例であり、累積加
算器5の別の構成方法である。才9図で才8図と同一番
号の構成要素は、同一の構成要素を示す。矛9図では、
ラッチ8−1〜8−11の、現在の出力状態に関係な(
、全加算器7−1〜7−11のラッチ8−1〜8−11
からの帰還入力を、前記矛8図で説明した値に設定でき
るので、クリア用のタイムスロットを必要とせず、本発
明による乗算累積器の処理能力の向上忙効果がある。
次に、本発明をディジタルフィルタに適用した場合の実
施例を矛10図を用いて説明する。矛10図において、
1は部分積生成器、3は累積加算器、19は読み出し書
き込み可能メモIJ(R,AMと略す)、20は読み出
し専用メモリ、21はラッチ、22は、タイミング回路
、 25はディジタルフィルタ入力・24は、ディジタ
ルフィルタ出力である。ROM2Oには、フィルタ特性
を決定する係数を記憶する。係数の記憶方法としては、
係数を2進化してそのままの値を記憶する場合や、先に
実施例で説明した2次のBoothのアルゴリズムを用
いる時には、アルゴリズムに適するようにデコードした
値を記憶する場合などがある。又、データは、入力25
から几A M19に入力しRAM19に記憶したデータ
と、几0M20に記憶したデータをタイミング回路22
から出力するタイミングに従って部分積生成器に入力し
、部分積を生成し、累積加算器6によって累積加算を行
ない、データとフィルタ係数のたたみ込み演算を行なう
。たたみ込み演算結果は、ラッチ21によりラッチし、
タイミング回路22から出力するタイミングに従って、
24に出力する。
本発明を、ディジタルフィルタに適用することで、ディ
ジタ・ルフィルタの主演算部分である槓の累積加算回路
を、部分積生成器と累積加算器1段で構成でき回路規模
が小さく、IC化に適したディジタルフィルタを構成す
ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、積の累積加算器を、部分積生成器と累
積加算器1段で構成することによ一乗算累積器の回路規
模を低減できるので、IC化に際し、そのチップサイズ
を大幅に低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】 21図は、本発明の一実施例を示す図、才2図は、矛1
図のタイミングを示す図、矛3図は、本発明の他の実施
例を示す図1.1’4図は、才3図の動作説明図、 才5図は、本発明のさらに他の実施例を示す図、 矛6図は、部分積演算回路の一例を示す図、オフ図は、
2次Boothのアルゴリズムのデコード値を示す図、 才8図は、本発明の別の実施例を示す図、ツ・9図は、
本発明のさらに別の実施例を示す図、 矛10図は、本発明のさらにまた別の実施例を示す図で
ある。 1・・・部分積生成器、3・・・累積加算器、5・・・
シフトレジスタ、7−1〜7−11・・・全加算器、8
−1〜8−11−・・ラッチ、9−1〜9−9・・・・
部分積演算回路、15−ANDゲート、16・・・0几
ゲート、17・・・インバータ、19 ・・・読み出し
書き込み可能メモIJ(RAM)、20・・・読み出し
専用メモリ(R,OM)、21・・・ラッチ、22・・
・タイミング回路。 第1図 に 才2図 第3面 第4口 第5閲 才8聞 オ9η オ ノOじ乙 手続補正書(自発) 事件の表示 昭和60 年特許願第 82566   号発明の名称
 乗算累積器 補正をする者 11件との関係 特許出願人 と1   称   15101株式会社  日  立 
 製  作  折代   理   人 図面。 t  8A1ms第、sxga行のr波乗xx及び、乗
sYは、」を「被乗数X及び、乗数Yは、」に訂正する
。 Z 図面第7図、第9図を別紙の通り訂正する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、mビットのデータXとnビットのデータYの乗算結
    果P=X・Yの累積加算を行なう演算装置において、該
    データXと、該データYの部分積を生成する部分積生成
    器と、該部分積の累積加算を行なう累積加算器段一段に
    より構成したことを特徴とする乗算累積器。 2、特許請求の範囲第1項において、累積加算結果を該
    累積加算器の上位ビットからkビット〔但しk≦(m+
    n−1)〕必要とする場合、該累積加算器の初期状態を
    上位ビットから(k+1)ビット目のみ1とし、他のビ
    ットは全て0とするか又は上位ビットから(k+1)ビ
    ット目のみを0とし、他のビットは全て1としてから累
    積加算を行なう累積加算器により構成したことを特徴と
    する乗算累積器。
JP60082366A 1985-04-19 1985-04-19 乗算累積器 Pending JPS61241830A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01158568A (ja) * 1987-12-15 1989-06-21 Toshiba Corp 乗算回路

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5386134A (en) * 1976-11-12 1978-07-29 Ibm Multiplication accumulator

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