JPS6373472A - 積和演算方法 - Google Patents

積和演算方法

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JPS6373472A
JPS6373472A JP61218304A JP21830486A JPS6373472A JP S6373472 A JPS6373472 A JP S6373472A JP 61218304 A JP61218304 A JP 61218304A JP 21830486 A JP21830486 A JP 21830486A JP S6373472 A JPS6373472 A JP S6373472A
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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】 〔概要〕 本発明は、複数項の組の乗算を行なうべき演算数の一部
または全部を所定の桁幅に分割して積和演算を行ない、
その結果を分割した桁幅に応じて桁を移動させて加算す
るようにしたため、集積回路の容量の有限性から生じる
積和演算の桁幅の制限を解消することができる。
〔産業上の利用分野〕
本発明は画像処理等において用いられる空間フィルタリ
ングを集積回路で実現する際等に使用する積和演算方法
に係り、特に、乗算を行なうべき演算数(オペランド)
のjIi数の組について各々積をとり、これらの複数項
の積についての和をとるに際し、所定個数の乗算器及び
その積についての和をとるための加算器を使用して積和
演算を行なう積和演算方法に関する。
一般に、空間フィルタリングは、画像上のある点とそれ
に隣接する8個の点の画素値にその位置に応じた係数を
乗じて和を取ることによって実現される。
画像処理装置は気象衛星からの伝送画像の処理や、工場
のラインにおける部品検査やロボットの視覚などに用い
られている。そして、カメラからの入力画像を実時間で
処理したり、自立ロボットに搭載するなど、装置の高速
化、小型化が望まれている。
〔従来の技術〕
従来の積和演算方法に係る積和演算用の集積回路61を
第6図に示す。
図中62は乗算器であり、この例では4個が集積回路6
1に内蔵されている。63は乗算結果を加える加算器で
あり乗算器62で得た桔を加えるものである。64は他
の集積回路の演算結果との加算を行う他の加算器であり
、65.66は乗算すべき2個の演算数の組、すなわち
乗数と被乗数とを各乗算器62に入力する入力端子であ
る。また、67は他の集積回路からの演算結果を入力さ
せる接続端子であり、68は積和演算結果を出力する出
力端子である。この集積回路61を画像処理装置の3×
3マトリクスの空間フィルタリングに使用する場合には
、 9個の積和の演算をする必要がある。したがって、
第7図に示すように3個の集積回路61.71.81を
用いて図のように接続して使用する。本例では乗算すべ
き演算数の組は一方が画素値、他方が係数である0本方
法では1乗算すべき演算数の組の項数が増えるに従って
、次々に集積回路をつぎ足して使用することになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、従来の方法では、積和演算をすべき演算数の
データ量がふえると他の集積回路の演算結果を接続端子
67を介して受けとり、それと自分の演算結果とを最下
位のビットを揃えて他の加算器64を用いて加えていく
必要がある。したがって、積和演算を行なう集積回路6
1の個数が1個増すごとに他の加算器64において保持
すべき必要なデータの桁幅が確実に大きくなる。そのた
め、他の加算器64の桁幅がオーバーフローしない範囲
内に集積回路の個数が制限されるという問題点があった
。たとえば、乗算器62のデータ幅が8ビツト× 8ビ
ツトであって、加算器64のデータ幅が20ビツトだと
すると、集積回路を 4個以上接続した場合に演算結果
がオーバーフローする。
また、乗算器62についても、例えば8ビツトを越える
ようなデータは扱うことができないという問題点があっ
た。
これは集積回路の容量規模は限られており、22I和演
算をすべき演算数のデータ量が大きい場合には1個の集
積回路に、必要とするデータ幅を持った乗算器を、必要
とする個数だけ納めることができないからである。
そこで、本発明はこれらの問題点を解決するためになさ
れたものであり、限られた容量を持つ集積回路を使用し
て、当該集積回路の容量によって制限されることなく、
必要とする任意の規模の積和演算を行なうことができる
積和演算方法を提供することを目的としてなされたもの
である。
〔問題点を解決するための手段〕
この問題点を解決するために1本発明は第1図に示すよ
うに、乗算を行なうべき演算数の複数の組について各々
桔をとり、これらの複数項の積についての和をとるに際
し、所定側数の乗算器及びその積についての和をとるた
めの加算器を使用して積和演算を行なう方法において、
各組の乗算を行なうべき演算数の一部または全部を各組
毎に演算可能な所定桁幅に分割して各組を乗算を行なう
べき演算数の複数の分割組に分けるとともに(si)、
同じ桁位置に属する分割組を各組から集めて形成したグ
ループ毎に積和演算を行なう一方(S2)、これらグル
ープ毎の積和演算の結果はそのグループに対応する桁位
置に応じて桁を移動させて他の加算器で和をとる(S3
)ものである。
〔作用〕
第1図に示すように、ステップS1において乗算すべき
演算数を有する複数の組を、使用する集積回路の容量の
大きさに応じて所定の桁幅になるように当該演算数を各
組毎に分割して複数の分割組に分割する。
ステップS2において1分割した全組の分割組について
、同じ桁位置に属する分割組同士を集めて形成したグル
ープ毎に集積回路により積和演算を行なう。
ステップS3においては、ステップS2で得られた積和
演算の結果を各グループの桁位置に応じて桁を移動させ
て他の加算器で加算する。このため、他の加算器は積和
演算の結果のうち1桁位置の移動によって置き去られた
下位の桁部分については常に加算演算から省くことがで
きるため、他の加算器の演算処理をする桁幅範囲は所定
幅以上にならない、したがって、集積回路をいくつ!I
i続してもオーバーフローすることがない、また、乗算
器についても各乗算器の扱う乗数及び被乗数の桁幅を小
さくすることができるので、その分だけ1個の集積回路
に納めることができる乗算器や加算器の個数や容量をふ
やすことができる。
第2図で例を挙げて本発明に係る方法を説明する。この
場合53と27は乗算をすべき一組の演算数であり、乗
数27はlの位とlOの位に分割したとすると分割組と
して(53,7)及び(53,2)の2つの分割組がで
きる。すると、各分割組の乗算結果。
は夫々371及び10Gになる。これらは加算器により
桁位置に応じて移動して加えられ1431が得られる。
その際、371の下位の桁である 1は実際の加算演算
において繰上りによって変化しないので、加算演算の後
に付は足すだけでよく加算演算をする際にはその桁幅に
加える必要はない、従って加算演算の桁幅が所定幅以内
に納まることになる。
〔実施例〕
次に本発明に係る実施例を説明する。
本実施例は画像処理装置における3X3の空間フィルタ
リングを行なう積和演算方法である。
第3図において1は本実施例で使用する集積回路のうち
の 1個を示したものである。2は乗算器であり、この
例では9個から構成されている。各乗算器は乗数と被乗
数との乗算されるべき2つの演算数についての組につい
て積をとるものである。これらの乗算されるべき演算数
の組は既にステップS1において分割された分割組であ
る。
3は加算器であり、乗算器2で得られた9項の績につい
ての和をとるものであり、本実施例では8個使用してい
る。4は加算器であり、ステップS3において桁位置を
ずらして加算を行なうものである。ここで乗算器2は例
えば2X 4ビツトの大きさの桁幅であり、加算器4は
例えば12ビツトの桁幅とする。
5.6は夫々分割組における乗算すべき演算数、すなわ
ち乗数と被乗数とを入力させる入力端子であり、7は他
の分割組のグループの積和演算の結果を入力する接続端
子であり、8は各グループごとの積和演算結果の出力端
子である。
第4図に乗算器2の一例を示す、この例では乗算器2は
拡張Boothのアルゴリズムに基づいて乗算を行なう
回路である。21はAND回路、22はOR回路、23
はNAND回路、24はNOR回路、25はXOR回路
、26はNOT回路、及び27は4ビツトの加算器であ
る。
本実施例に係る方法は次のように使用する。
積和演算を行なうべき演rL数のデータである4ビー7
トの大きさを持つ係数の乗数Yと画素値である被乗数X
との各組において、Xは正の数であり、Yは2の補数で
表現された数である。XはΣx1・21 と表される。但し、xiは0または1で、Xのiビット
目を表し、iはXの最下位ビットに対して0とする。
従って、積xyは X−Y=(Σx 1 ・2i)* Y r=0 =Σ((xzj、te2 +XN) ・Y) ・4jと
表される。この式から、1つの被乗数Xと乗数Yの組に
ついては、被乗数xを2ビツトずつに分割して、それぞ
れについて乗数Yとの積をとり、その結果を分割して位
置に従って2ビツトずつずらして加算すればよい、この
x、Yの組を複数個加算するときには ΣXk Yk =Σ (Σ((x 2j−1* 2 +
 x B)k      」 ・yb)−4’) ・y k))・4」 と表される。この式から、被乗数の組(xk)をそれぞ
れ2ビツトずつに分割し、同じ桁位置のものを集めて乗
数の組(yk)との蹟の組(xkt・+働yk)を作り
、その組の要素とおしを加えあわせるという演算を、同
じ桁位置のものについてそれぞれ行ない、しかる後、そ
れらを加えあわせても、被乗数を分割することなく被乗
数の組(xb )と乗数の組(yh) との積の組(x
h−yk)を作り、その組の要素とおしを加えあわせた
結果と等しくなる。そこで乗算器2の演算可能な桁幅で
ある2ビツトごとにXを分割して1分割した被乗数X 
t、+ x +(i=o+2.4−・−)と乗数Yとの
分割組Cx1−+ x+ *Y)を形成する。
同様にして他の被乗数Xと乗数Yとの組についても2ビ
ツトずつ分割して分割組を形成して、同じ桁位置にある
各組の分割組を集めぞグループを形成し、グループごと
に各集積回路にある複数項の個数だけある乗算器に各グ
ループの分割組を入力して掛は算を行ない積を求める。
その際、拡張Boothのアルゴリズムは、乗数Yを3
ビツトごとに区切り、区切った夫々の値(0〜7)に応
じて被乗数を0倍、±1倍、±2倍し、その結果を2ビ
ツトずつずらして加えるというアルゴリズムなので、乗
数Yは負数であって2の補数で表現されているにも拘ら
ず、被乗数Xを独立に0倍、±1倍、±2倍できる。す
なわち、この乗算器2は乗数Yも分割することができる
こうして得られた各集積回路1の乗算器2で得られた積
は加算器3により和がとられる。
更に、集積回路lごとの積和演算の結果は他のグループ
ごとに割当てられた集積回路1から得られた積和演算の
結果と他の加算器4により加算されて出力端子8から最
終的な積和演算の結果として出力される。その際、当該
他の加算器4では。
各集積回路lで1−リちれた積和演算の結果はその集積
回路lが属するグループの桁位置に応じて桁を移動させ
て加算される。そのため、当該他の加算器4の桁幅が限
られたものであっても、桁を移動させて加算するので常
に、加算により変化しない下位の桁を加算演算から省く
ことができるので、当該他の加算器4の桁幅は加算演算
の桁幅の制限を招かない。
次に第5図に他の実施例を示す。
本実施例に係る集積回路11では、前述した実施例と異
なり1乗算器及び加算器の前後にフリップ・フロップ回
路19を設けたものである。
これによって、パイプライン動作が可濠になる。
ここで、パイプライン動作とは、命令の処理の流れを最
大n段階に分け、最大n個の命令を並列処理して高速化
する動作方法をいう。
〔発明の効果〕
画像の空間フィルタ回路等で使用する積和演算を行なう
際に1本方法によれば限られた桁幅を有する集積回路を
複数個組合わせて用いることにより、任意のデータ長を
もつ演算数の積和演算を行なうことができる。また、各
乗算器は演算数のデータの桁幅を分割して小さくして計
算することができるので必要な個数の乗算器をひとつの
集積回路に納めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る原理ブロック図、第2図は本発明
の作用説明図、第3図は実施例に係る集積回路を示す図
、第4図は実施例に係る乗算器を示す図、第5図は他の
実施例に係る集積回路を示す図、第6図は従来の集積回
路を示す図、第7図は従来の集積回路を組合わせた場合
を示す図である。 l・・・集積回路 2・・・乗算器 3・・・加算器 4・・・他の加算器 5.6・・・入力端子 7・・・接続端子 8・・・出力端子 5−ご;ニア7′ −24,1」 十μ9μ」 不発明の4γI@蛇On図 N2図 宜誇5粕−(杢31ut@跨1月図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 乗算を行なうべき演算数の複数の組について各々積をと
    り、これらの複数項の積についての和をとるに際し、所
    定個数の乗算器及びその積についての和をとるための加
    算器を使用して積和演算を行なう方法において、 各組の乗算を行なうべき演算数の一部または全部を各組
    毎に演算可能な所定桁幅に分割して乗算を行なうべき演
    算数の複数の分割組に分けるとともに(S1) 同じ桁位置に属する分割組を各組から集めて形成したグ
    ループ毎に積和演算を行なう一方(S2)、 これらグループ毎の積和演算の結果はそのグループに対
    応する桁位置に応じて桁を移動させて他の加算器で和を
    とる(S3)ことを特徴とする積和演算方法。
JP61218304A 1986-09-17 1986-09-17 積和演算回路 Expired - Lifetime JPH0816903B2 (ja)

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