JPS648857B2 - - Google Patents

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JPS648857B2
JPS648857B2 JP9641882A JP9641882A JPS648857B2 JP S648857 B2 JPS648857 B2 JP S648857B2 JP 9641882 A JP9641882 A JP 9641882A JP 9641882 A JP9641882 A JP 9641882A JP S648857 B2 JPS648857 B2 JP S648857B2
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JP9641882A
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JPS58213341A (ja
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Masaru Uya
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS648857B2 publication Critical patent/JPS648857B2/ja
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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
    • G06F7/50Adding; Subtracting
    • G06F7/501Half or full adders, i.e. basic adder cells for one denomination
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2207/00Indexing scheme relating to methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F2207/38Indexing scheme relating to groups G06F7/38 - G06F7/575
    • G06F2207/3804Details
    • G06F2207/386Special constructional features
    • G06F2207/3876Alternation of true and inverted stages

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は複数桁の2つの数を加算する加算回路
に関し、特にCMOSトランジスタ(相補型絶縁
ゲート電界効果トランジスタ)を用いて構成する
のに最適な加算回路に関するものである。 従来の加算回路を第1図、第2図に示す。 第1図は公知の全加算器であり、第i桁目の加
算数Ai、第i桁目の被加算数Bi、第i桁目への
桁上げ信号Ciを入力して、第i桁目の和Si、第i
+1桁目への桁上げ信号Ci+1を出力する機能のも
のである。ちなみに、SiとCi+1は、 Si=AiBiCi Ci+1=AiBi+Ci(AiBi) で示される。尚、同図において、aは排他的論理
和(EXOR)ゲート、bはNANDゲートである。
第2図は、第1図の全加算器を用いて、加算数
A、被加算数Bが共に4ビツトの場合の加算回路
を示し、第1図と同一部分は同一記号を用いてお
り、L1〜L4は全加算器である。即ち、加算数
(A4A3A2A1)と被加算数(B4B3B2B1)と第1桁
目への桁上げ信号C1を入力して、4ビツトの和
(S4S3S2S1)と第4桁目からの桁上げ信号C5を出
力する回路である。 加算数Ai、被加算数Bi、桁上げ信号C1が同時
に入力されたとすれば、和SiはEXORゲート(排
他的論理和ゲート)2段、C2はEXORゲート1
段とNANDゲート2段の遅延時間が必要で、
EXORゲートをCMOSトランジスタで構成した
とき、NAND又はNORゲート2段相当の遅延時
間とみなせるから、和S1はゲート4段分の遅延、
最終の桁上げ信号C5はゲート10段分の遅延時間
を待つて得られる。一般に、nビツト数同志の加
算の場合、クリテイカルパスである桁上げ信号
Co+1を得るためには、ゲート2n+2段分の遅延時
間が必要となる。 本発明は、従来の加算回路の長いクリテイカル
パスを大幅に短縮し、高速に加算することのでき
る加算回路を提供しようとするものである。 以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。 第3図は本発明の加算回路に用いる全加算器の
一実施例である。同図aはタイプ1の全加算器で
あり、第i桁目の加算数Ai、第i桁目の被加算
数Bi、第i桁目への桁上げ信号Ciを入力し、第
i桁目の和Siと第i+1桁目への桁上げ信号i+1
を出力する機能を有するものである。又、同図b
はタイプ2の全加算器であり、加算数Ai、被加
算数Bi、桁上げ信号を入力し、和Siと第i+
1桁目への桁上げ信号Ci+1を出力する機能を有す
るものである。このタイプ1、2の回路を交互に
接続して従来の半分遅延時間ですむ加算回路を構
成出来る。同図中、1,8はEXOR(排他的論理
和)ゲート、2,9,141,142はインバー
タである。3,10はPチヤネル・トランジス
タ、4,11はNチヤネル・トランジスタであつ
て、3と4,10と11でそれぞれトランスフ
ア・ゲートを構成している。7は、Ai=Bi=0
(低論理レベル)のとき、出力=1、Ai=Bi=1
(高論理レベル)のとき、出力=0となり、Ai=
0、Bi=1又はAi=1、Bi=0のときには、出
力が高インピーダンスとなる論理ゲートである。
14は、Ai=Bi=0のとき、出力=0、Ai=Bi
=1のとき、出力=1となり、Ai=0、Bi=1
又はAi=1、Bi=0のときには、出力が高イン
ピーダンスとなる論理ゲートである。5,6,1
2,13は第4図に示すようなトライステート・
インバータである。同図において、同図bは同図
aの詳細回路図である。 第4図において、イネーブル制御信号Eをハイ
レベル(高論理レベル)、をローレベル(低論
理レベル)にしたとき、入力信号INが反転され
て低インピーダンスで出力OUTに伝達され、イ
ネーブル制御信号Eをローレベル、をハイレベ
ルにしたとき、出力OUTは高インピーダンスと
なる。さて、第3図aのタイプ1全加算器、bの
タイプ2全加算器の真理値表をそれぞれ第1表、
第2表に示す。
【表】
【表】 第3図aから、AiとBiの排他的論理和AiBi
=0のとき、Si=Ci、i+1=1(Ai=Bi=0)/
0(Ai=Bi=1)となり、AiBi=1のとき、Si
=、i+1=となるように、EXORゲート1
が、トランスフア・ゲート3,4とトライステー
ト・インバータ5を相補的にイネーブル・デイス
エーブル制御していることがわかる。 また、AiBi=1のとき、トライステート・
インバータ6はイネーブル、論理ゲート7の出力
は高インピーダンス状態となり、AiBi=0の
とき、トライステート・インバータ6はデイスエ
ーブル、論理ゲート7の出力は低インピーダンス
状態となる。 同様に、第3図bでは、EXORゲート8が、
トランスフア・ゲート10,11とトライステー
ト・インバータ12を相補的にイネーブルデイス
エーブル制御する。また、トライステート・イン
バータ13と論理ゲート14との関係は、上記a
タイプ1の場合と同様であつて、AiBi=0の
とき、Si=Ci、Ci+1=0(Ai=Bi=0)/1(Ai
=Bi=1)となり、AiBi=1のとき、Si=、
Ci+1=Ciとなるように構成されていることがわか
る。 第5図に本発明による4ビツト加算回路の実施
例を示す。第5図の51,53は第3図aのタイ
プ1全加算器であり、52,54は第3図bのタ
イプ2全加算器であつて、奇数ビツト目にタイプ
1の、偶数ビツト目にタイプ2の全加算器がそれ
ぞれ配置された構成になつている。タイプ1全加
算器51、タイプ2全加算器53中の7,14
は、それぞれ第3図a,b中の同番号の論理ゲー
トと全く同じものである。 第5図の回路は、加算数(A4A3A2A1)、被加
算数(B4B3B2B1)、桁上げ信号C1を入力し、4
ビツトの和(S4S3S2S1)と第4桁目からの桁上げ
信号C5を出力する。各ブロツク51〜54の動
作が、第3図の説明で明らかであるから、詳細な
説明は省略する。さて、加算数Ai、被加算数Bi、
桁上げ信号C1が同時に入力されたとすれば、和
S1はEXORゲート1段とインバータ2段、2
EXOR1段とインバータ1段の遅延時間で得ら
れ、クリテイカルパスである桁上げ信号C5は、
C2からC5までインバータ3段分の遅延時間とな
るから、EXOR1段とインバータ4段の遅延時間
だけで得られる。これはゲート換算で6段分の遅
延時間となる。 一般に、nビツト数同志の加算の場合、クリテ
イカルパスである桁上げ信号Co+1は、ゲートn+
2段分の遅延時間だけで得られる。これは、第2
図の従来回路のクリテイカルパス遅延時間、ゲー
ト2n+2段分と比べて、約半分に短縮された値
となる。即ち、従来の回路に対して、2倍の加算
速度で加算できることになる。 桁上げ信号i+1,Ci+1はトライステート、イン
バータでドライブされているため、例えば、トラ
ンスフア・ゲートを直列接続した構成の桁上げ信
号伝搬径路の伝搬遅延よりも小さい遅延時間で桁
上げ信号を伝搬させるように設計することが容易
に可能である。 なお、第3図の実施例で、トライステート・イ
ンバータ5,6,12,13、トランスフア・ゲ
ート3と4,10と11をイネーブル・デイスエ
ーブル制御するのに、それぞれEXORゲート1
とインバータ2、EXORゲート8とインバータ
9を用いているが、1,8にEXNOR(イクスク
ルーシブ・ノア)ゲートを用いて、トライステー
ト・インバータ5,6,12,13、トランスフ
ア・ゲート3と4,10と11のイネーブル、デ
イスエーブル制御入力を交換(第4図のE,Eに
入力されている入力線を交換し、Pチヤネル・ト
ランジスタ3,10とNチヤネル・トランジスタ
4,11のゲート入力線を交換)しても同様に実
現できる。(図示せず) 第6図は、第3図bのタイプ2全加算器の他の
実施例である。図中、9〜13は第3図bに記載
されている構成物と全く同じものであり、同じ番
号を附記してある。60はNORゲート、61は
AND・NOR複合ゲートであつて、複合ゲート6
1の出力には、AiBiが得られる。即ち、NOR
ゲート60と複合ゲート61とで、第3図の
EXORゲート8と等価となる。62はNANDゲ
ートであり、63,64はそれぞれPチヤネル、
Nチヤネル・トランジスタである。60,62,
63,64の構成で、第3図b中の論理ゲート1
4と全く同じ機能を有し、等価となる。従つて、
第6図と第3図bの回路は等価となる。第3図の
論理ゲート14の出力(Ci+1に接続される)は、
Pチヤネル、Nチヤネル・トランジスタ共に縦積
2段の出力段となつているのに対し、第6図の回
路では、Pチヤネル、Nチヤネル・トランジスタ
63,64が共に1段(出力端子から固定電位点
の間にトランジスタ1個)であるため、Ci+1の負
荷をドライブするのに、第3図bの場合に比べて
約半分のゲート幅のトランジスタ63,64でよ
く、従つて、ドレイン容量が約半分となつてより
高速の加算器を構成することができる。 以上説明したように本発明によれば、簡単な回
路構成で、クリテイカルパスである桁上げ信号伝
搬径路を大幅に短縮して、高速加算動作が可能な
加算回路が得られ、その効果は極めて大きいもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は全加算器の従来例を示す図、第2図は
4ビツト加算回路の従来例を示す図、第3図a,
bは、それぞれ本発明のタイプ1、タイプ2全加
算器の実施例を示す回路図、第4図a,bは第3
図中のトライステート・インバータの概略回路図
及び具体的回路図、第5図は本発明の4ビツト加
算回路の実施例を示す回路図、第6図はタイプ2
全加算器の他の実施例を示す回路図である。 1,8……EXORゲート、5,6……トライ
ステート・インバータ、3,4,10,11……
トランスフア・ゲート。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 加算信号と被加算信号が共に低論理レベルの
    とき、高論理レベルの出力信号を出力し、上記加
    算信号と被加算信号が共に高論理レベルのとき、
    低論理レベルの出力信号を出力し、上記加算信号
    と被加算信号のうち、一方が低論理レベル、他方
    が高論理レベルのとき、高インピーダンス出力状
    態となる論理ゲートと、上記加算信号と被加算信
    号とを入力とする排他的論理和ゲートと、上記排
    他的論理和ゲートの出力が高論理レベルのときイ
    ネーブルとなり、低論理レベルのときデイスエー
    ブルとなる第1、第2のトライステート・インバ
    ータと、上記排他的論理和ゲートの出力が高論理
    レベルのときデイスエーブルとなり、低論理レベ
    ルのときイネーブルとなるトランスフア・ゲート
    とを具備し、桁上げ入力信号を上記第1、第2の
    トライステート・インバータと、上記トランスフ
    ア・ゲートの入力に入力し、上記第1のトライス
    テート・インバータの出力と上記トランスフア・
    ゲートの出力とを接続し、この接続点に和出力信
    号を得、上記第2のトライステート・インバータ
    の出力と上記論理ゲートの出力とを接続し、この
    接続点に桁上げ出力信号を得るように構成したこ
    とを特徴とする加算回路。 2 加算信号と被加算信号が共に低論理レベルの
    とき、低論理レベルの出力信号を出力し、上記加
    算信号と被加算信号が共に高論理レベルのとき、
    高論理レベルの出力信号を出力し、上記加算信号
    と被加算信号のうち、一方が低論理レベル、他方
    が高論理レベルのとき、高インピーダンス出力状
    態となる論理ゲートと、上記加算信号と被加算信
    号とを入力とする排他的論理和ゲートと、上記排
    他的論理和ゲートの出力が高論理レベルのときそ
    れぞれデイスエーブル、イネーブルとなり、低論
    理レベルのときそれぞれイネーブル、デイスエー
    ブルとなる第1、第2のトライステート・インバ
    ータと、上記排他的論理和ゲートの出力が高論理
    レベルのときイネーブルとなり、低論理レベルの
    ときデイスエーブルとなるトランスフア・ゲート
    とを具備し、桁上げ入力信号を上記第1、第2の
    トライステート・インバータと、上記トランスフ
    ア・ゲートの入力に入力し、上記第1のトライス
    テート・インバータの出力と上記トランスフア・
    ゲートの出力とを接続し、この接続点に和出力信
    号を得、上記第2のトライステート・インバータ
    の出力と上記論理ゲートの出力とを接続し、この
    接続点に桁上げ出力信号を得るように構成したこ
    とを特徴とする加算回路。
JP9641882A 1982-06-04 1982-06-04 加算回路 Granted JPS58213341A (ja)

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JPS58213341A JPS58213341A (ja) 1983-12-12
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0725630U (ja) * 1992-07-20 1995-05-12 有限会社キャプテン 遊技機械取付卓上発信機

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