KR100901478B1 - 나눗셈기의 평균값 출력 장치 및 출력 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 M비트 연산에 있어서 N비트 입력 데이터에 대한 고속 평균값 출력 장치 및 출력 방법에 관한 것이다. 상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 평균값 발생 장치는 입력된 데이터의 총 합을 상기 테이터의 입력 횟수로 나누어 평균값을 출력하는 장치에 있어서, 수행 연산 비트와 입력 데이터 비트로부터 계산된 확장 비트수를 분모로 입력 가능한 값들로 나눈 값이 저장된 롬을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 나눗셈 장치의 알고리즘은 미리 롬에 특정 비트만큼의 확장된 값을 저장하고 있으면서 곱셈기에서 이를 반영하고, 라운딩 부에서 결과값의 반올림을 확인하는 과정을 거치면서 라운딩을 수행함으로써 해당 연산에서 최소의 양자화 오차를 갖는 효과가 있다. 또한, 최소의 양자화 오차를 갖도록 하기 위하여 단순한 쉬프트 연산이 수행될 뿐만 아니라 반올림 확인에서도 최하위 비트의 0여부를 판단하면 되므로 고속으로 실행이 가능하다고 할 수 있다. 더불어 양자화 오차를 줄이기 위하여 매우 큰 값을 롬에 저장하지 않아도 되므로 롬의 크기를 줄일 수 있다는 장점을 갖는다.

나눗셈기, 평균값, 속도 정합, 어드레스 발생기, 쉬프터

Description

나눗셈기의 평균값 출력 장치 및 출력 방법{OUTPUT APPARATUS AND METHOD FOR GENERATION OF MEAN-VALUE}

도 1은 종래 기술에 따른 나눗셈기의 구성 블록도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평균값 출력 장치의 구성 블록도.

본 발명은 M비트 연산에 있어서 N비트 입력 데이터에 대한 고속 평균값 출력 장치 및 출력 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2^M을 2^N으로 나눈 값을 나눗셈의 분모로 입력 가능한 값으로 나누어 롬의 적절한 번지에 미리 저장하고 이를 이용하여 평균값을 구하기 위한 나눗셈 연산으로부터 최소의 양자화 오차를 갖도록 하면서 고속의 평균값 산출을 가능하게 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 따른 나눗셈기의 구성이 도시되어 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 나눗셈기는 롬(101), 곱셈기(102) 및 라운딩부(103)를 포함한다. 롬(101)은 분모의 역수, 즉 소수점으로 나타내지는 값이 저장되며, 입력되는 분모 값으로부터 획득된 어드레스에 해당되는 값을 출력한다. 상기 출력된 값은 곱셈기(102)에 입력된 분자 값과 함께 곱해져 라운딩부(103)로 전송된다. 라운딩부(103)에서는 곱셈기(102)의 출력 값을 롬(101)에 입력한 값들의 확장된 소수자리 수만큼 버리는 과정을 거치고 몫만을 출력한다.

예를 들어, 12비트 크기의 분자와 6비트 크기의 분모의 나눗셈을 수행하는 나눗셈기를 살펴보면, 우선 나눗셈기의 롬에는 64개의 워드를 저장할 수 있어야 하며 그 값은 양자화 오차를 고려하여 원하는 성능을 가지도록 임의로 정할 수 있다.

이와 같이 구성되는 나눗셈기는 사용하고자 하는 롬의 크기, 즉 계수의 비트 수에 따라 그 오차가 증가하는 문제점이 있다. 즉, 롬에 저장되는 소수의 자리 수를 크게 하는 것에 한계가 있기 때문에 분모의 역수를 제한된 비트 크기의 워드로 저장하는 것은 양자화 오차가 커지게 된다. 또한, 단순한 나눗셈기는 여러 차례 입력되는 값의 평균을 구하는데 어려운 점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 양자화 오차를 줄여 나눗셈 연산시 계산의 정확도를 높일 수 있는 나눗셈기의 평균값 출력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 평균값 출력 장치를 이용한 평균값 출력 방법의 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 평균값 출력 장치는, 데이터의 입력 횟수를 카운트하는 카운터와, 상기 카운터의 카운트 결과로부터 어드레스를 생성하는 어드레스 발생기와, 특정값을 상기 카운터에 입력 가능한 각각의 값으로 나눈 각각의 정수값을 상기 어드레스 발생기에서 생성된 어드레스에 저장하는 롬과, 상기 데이터의 입력값을 가산하는 가산기와, 상기 가산기의 가산 결과와 상기 롬의 어드레스에 저장된 정수값을 곱하는 곱셈기를 포함하는 나눗셈기의 평균값 출력 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 나눗셈기의 평균값 출력 방법은, 데이터의 입력 횟수를 카운트 하는 단계와, 상기 데이터의 매회 덧셈 연산을 수행하는 단계와, 상기 데이터의 입력 횟수를 카운트한 결과를 롬에 출력하고, 상기 카운트 결과에 해당되는 롬의 어드레스에 미리 저장되어 있는 결과를 상기 롬으로부터 읽어오는 단계와, 상기 데이터의 매회 덧셈 연산을 수행한 결과와 상기 롬으로부터 읽어온 결과를 곱하는 단계와, 상기 곱하는 단계로부터 상기 롬에서 확장된 비트보다 1비트 쉬프트-라이트한 후 반올림 여부를 판단하여 평균값 결과를 출력하는 단계를 포함하는 나눗셈기의 평균값 출력 방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명은 본 발명의 기술적 사상의 한도 내에서 여러 형태로 구현될 수 있으며 여기에 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나눗셈기의 평균값 출력 장치를 도시한 것으로, 카운터(201), 가산기(202), 어드레스 발생기(203), 롬(204), 곱셈기(205), 라운딩부(206)를 포함한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 롬(204)에는 양자화 오차를 줄이기 위하여 어떠한 특정 값을 카운터에 입력 가능한 각각의 값들로 나눈 정수값이 미리 저장된다. 상기 특정 값이라 함은, 수행 연산 비트를 입력 데이터 비트로 나눈 값을 의미한다. 즉, M비트 연산에 있어서 N비트 입력 데이터라고 했을 때 2^M을 2^N으로 나눈 값이 된다. 예를 들어, 16비트 연산에 있어서 부호화된 7비트의 입력데이터를 가정해 보면 특정값은 2¹⁶을 2⁷으로 나눈 2⁹ 즉, 512가 된다.

롬(204)은 상기 512를 카운터(201)에 입력 가능한 값들, 즉 분모로 입력 가능한 값들로 나눈 값을 해당 어드레스에 저장한다. 예를 들어, 입력 가능한 값이 1부터 5라고 하면 롬의 1번째 어드레스에는 512를, 롬의 2번째 어드레스에는 512를 2로 나눈 값인 256을, 롬의 3번째 어드레스에는 512를 3으로 나눈 값의 정수값인 170을, 롬의 4번째 어드레스에는 512를 4로 나눈 값인 128을, 롬의 5번째 어드레스 에는 512를 5로 나눈 값의 정수값인 102를 저장하게 된다.

카운터(201)는 평균값을 내기 위하여 몇 번의 데이터가 입력되는지 횟수를 카운트하며, 그 결과를 어드레스 발생기(203)로 출력한다. 예를 들어 5번의 데이터가 입력되었다면 카운터의 출력 결과는 5가 된다.

가산기(202)는 평균값을 내기 위하여 입력되는 데이터를 매 회 덧셈 연산을 수행하여 그 결과값을 곱셈기(205)로 전송한다. 예를 들어, 본 실시예와 같은 경우에는 5번의 입력 데이타가 모두 더해져서 곱셈기로 전송된다.

어드레스 발생기(203)는 카운터(201)의 출력값을 수신하고 상기 출력값을 롬(204)으로 출력하고 상기 출력값에 해당되는 롬의 어드레스에 저장된 값을 읽어와 곱셈기(205)로 전송한다. 예를 들어, 본 실시예와 같은 경우에는 어드레스 발생기(203)는 카운터(201)의 출력값 5에 해당하는 롬(204)의 어드레스를 출력하여 롬(204)에 미리 저장되어 있는 102를 읽어와 곱셈기(205)로 전송한다.

곱셈기(205)는 가산기(202)의 출력값과 어드레스 발생기(203)의 출력값을 입력받아 두 값을 곱하여 그 결과값을 라운딩부(206)로 전송한다. 예를 들어, 본 실시예와 같은 경우에는 가산기(202)의 출력값과 102를 곱하여 그 결과값을 라운딩부(206)로 전송하게 된다.

라운딩부(206)에서는 롬(204)에서 확장된 비트를 버리는 역할과 반올림 하는 역할을 함께 수행한다. 롬(204)에서 확장된 (M-N)비트 만큼을 쉬프트-라이트(shift-right)시켜 주어야 하므로 일단 반올림을 위하여 (M-N-1)비트 만큼 쉬프트-라이트(shift-right)시켜서 최하위 비트의 0 여부를 판단한다. 만약, 최하위 비트가 0이면 추가적으로 1비트를 쉬프트-라이트(shift-right) 시켜주고, 최하위 비트가 1이면 그 값에 1을 더하여 1비트 쉬프트-라이트(shift-right) 시킨 후 나눗셈 결과로 출력한다. 예를 들어, 본 실시예와 같은 경우에는 M이 16이고 N은 7이므로 곱셈기(205)의 출력값을, 16-7-1 인 8비트를 쉬프트-라이트 시켜서 최하위 비트의 0 여부를 살펴본 후 그 값에 1을 더할 것인지 여부를 판단한 후 0이면 결과값을 그대로 두고, 1이면 결과값에 1을 더하여 한 비트 쉬프트-라이트(Shift-right)시켜 이를 나눗셈 결과로 출력한다.

이하, 상술한 구성과 함께, 본 발명에 따른 나눗셈기의 평균값 출력 장치를 이용한 평균값 출력 방법을 첨부한 도 3의 흐름도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 상기 평균값 발생 장치를 이용한 평균값 발생 방법에 대해서 단계별로 나타낸 흐름도로서, 이와 같은 도 3을 참조하여 각 단계를 설명한다.

카운터(201)는 가산기(202)로 입력되는 데이터들의 입력 횟수를 카운트 하고 상기 카운트 결과를 어드레스 발생기로 전송한다(S1).

상기 가산기(202)는 상기 입력된 데이터들을 매회 덧셈 연산을 수행하고 상기 결과를 곱셈기(205)로 전송한다(S2).

상기 어드레스 발생기(203)가 상기 단계(S1)에서 수신한 카운트 결과를 롬(204)에 출력하고 상기 카운트 결과에 해당되는 롬의 어드레스에 미리 저장되어 있는 결과를 롬(204)으로부터 읽어온다(S3). 이때, 롬(204)에는 수행 연산 비트와 입력 데이터 비트로부터 계산된 확장 비트수를 분모로 하고, 이러한 확장 비트수를 입력 가능한 값들로 나눈 값이 저장되어 있다.

상기 어드레스 발생기(203)가 단계(S3)에서 읽어온 결과를 상기 곱셈기(205)로 전송한다(S4).

상기 곱셈기(205)가 상기 단계(S2) 및 상기 단계(S4)에서 수신한 두 값의 곱셈 결과를 라운딩부(206)로 전송한다(S5).

상기 라운딩부(206)가 상기 곱셈결과로부터 상기 롬(204)에서 확장된 비트에서 한 비트 작은 수만큼을 쉬프트-라이트시키고, 최하위 비트가 0인지 여부를 판단한다(S6).

단계(S6)의 판단 결과, 최하위 비트가 0이면 추가적으로 1비트를 쉬프트-라이트(shift-right)시켜주고(S7), 최하위 비트가 1이면 그 값에 1을 더하여 1비트 쉬프트-라이트(Shift-right) 시킨 후 평균값 결과로 출력한다(S8).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 나눗셈기의 평균값을 출력함에 있어서, 롬에 특정 비트만큼의 확장된 값을 미리 저장하고 있으면서 곱셈기에서 이를 반영하고, 라운딩부에서 결과값의 반올림을 확인하는 과정을 거치면서 라운딩을 수행하도록 구현한 것이다.

본 발명에 의하면, 롬에 특정 비트만큼의 확장된 값을 미리 저장하고 있으면서 곱셈기에서 이를 반영하고, 라운딩 부에서 결과값의 반올림을 확인하는 과정을 거치면서 라운딩을 수행함으로써 해당 연산에서 최소의 양자화 오차를 갖는 효과가 있다. 또한, 최소의 양자화 오차를 갖도록 하기 위하여 단순한 쉬프트 연산이 수 행될 뿐만 아니라 반올림 확인에서도 최하위 비트의 0여부를 판단하면 되므로 고속으로 실행이 가능하다고 할 수 있다. 더불어, 양자화 오차를 줄이기 위하여 매우 큰 값을 롬에 저장하지 않아도 되므로 롬의 크기를 줄일 수 있다는 장점을 갖는다.

Claims (5)

1. 데이터의 입력 횟수를 카운트하는 카운터와,

   상기 카운터의 카운트 결과로부터 어드레스를 생성하는 어드레스 발생기와,

   특정값을 상기 카운터에 입력 가능한 각각의 값으로 나눈 각각의 정수값을 상기 어드레스 발생기에서 생성된 어드레스에 저장하는 롬과,

   상기 데이터의 입력값을 가산하는 가산기와,

   상기 가산기의 가산 결과와 상기 롬의 어드레스에 저장된 정수값을 곱하는 곱셈기

   를 포함하는 나눗셈기의 평균값 출력 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 특정값은, 상기 나눗셈기의 수행 연산 비트를 입력 데이터 비트로 나눈 확장 비트인 나눗셈기의 평균값 출력 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 평균값 출력 장치는,

   상기 곱셈기의 곱셈 결과로부터 상기 확장 비트에서 1비트 쉬프트-라이트(shift-right)한 후 반올림 여부를 판단하여 평균값을 출력하는 라운딩부

   를 더 포함하는 나눗셈기의 평균값 출력 장치.
4. 데이터의 입력 횟수를 카운트 하는 단계와,

   상기 데이터의 매회 덧셈 연산을 수행하는 단계와,

   상기 데이터의 입력 횟수를 카운트한 결과를 롬에 출력하고, 상기 카운트 결과에 해당되는 롬의 어드레스에 미리 저장되어 있는 결과를 상기 롬으로부터 읽어오는 단계와,

   상기 데이터의 매회 덧셈 연산을 수행한 결과와 상기 롬으로부터 읽어온 결과를 곱하는 단계와,

   상기 곱하는 단계로부터 상기 롬에서 확장된 비트보다 1비트 쉬프트-라이트한 후 반올림 여부를 판단하여 평균값 결과를 출력하는 단계

   를 포함하는 나눗셈기의 평균값 출력 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 출력 단계는, 최하위 비트가 0이면 추가적으로 1비트를 쉬프트-라이트시켜주고, 최하위 비트가 1이면 그 값에 1을 더하여 1비트 쉬프트-라이트 시켜 평균값 결과로 출력하는 것을 특징으로 하는 나눗셈기의 평균값 출력 방법.

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