KR20000061477A - Adder - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가산기에 관한 것으로, 특히 캐리에 의한 전파지연을 해소하여 고속으로 데이터를 처리할 수 있도록 한 가산기에 관한 것이다.The present invention relates to an adder, and more particularly, to an adder capable of processing data at high speed by eliminating propagation delay caused by a carry.
도1은 종래 가산기의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 캐리입력신호(C(1)~C(n))와 동일비트 자리의 데이터(A(1)~A(n)),(B(1)~B(n))를 가산하여 그에 따른 가산값(S(1)~S(n))과 캐리(C(2)~C(n+1))를 출력하는 다수의 전가산기(FA1~FAn)가 순차적으로 연결되어 구성되며, 이와같은 종래 장치의 동작을 설명한다.Fig. 1 is a circuit diagram showing the structure of a conventional adder. As shown therein, the carry input signals C (1) to C (n) and the data of the same bit position (A (1) to A (n)), ( A plurality of full adders that add B (1) to B (n) and output corresponding values S (1) to S (n) and carry (C (2) to C (n + 1)) FA1 to FAn are sequentially connected to each other, and the operation of the conventional apparatus will be described.
먼저, 가산기에 관한 가산값(S(1)~S(n))과 캐리(C(1)~C(n+1))에 의한 부울함수는 아래와 같이 표현할 수 있다.First, the Boolean function by the addition values S (1) to S (n) and the carry C (1) to C (n + 1) for the adder can be expressed as follows.
S(n) = A(n) + B(n) +C(n) ---------식(1)S (n) = A (n) + B (n) + C (n) --------- Equation (1)
C(n+1) = A(n)B(n) + {A(n) +B(n)}C(n) -------식(2)C (n + 1) = A (n) B (n) + {A (n) + B (n)} C (n) ------- Equation (2)
여기에서, 제너레이션(Generation)과 프로퍼게이션(Propagation)을 다음과 같이 정의한다.Here, we define generation and propagation as follows.
G(Generation) = A(n)B(n), P(Propagation) = A(n) + B(n)으로 정의되고, 이를 이용하여 캐리(C(1)~C(n+1))와 가산값(S(1)~S(n))은 아래와 같이 변화된다.G (Generation) = A (n) B (n), P (Propagation) = A (n) + B (n), and using this, carry (C (1) ~ C (n + 1)) The addition values S (1) to S (n) change as follows.
S(n) = P(n) + C(n)-------식(3)S (n) = P (n) + C (n) ------- Equation (3)
C(n+1)= G(n) +P(n)C(n) ---------식(4)C (n + 1) = G (n) + P (n) C (n) --------- Equation (4)
상기 식(3),(4)를 바탕으로 하여 회로를 구성하면 도2와 도3과 같이 나타나고, 상기 도2에서 처럼 가산값(S(1)~S(n))을 구하는 데, S(0)을 제외하고는 모든 가산값(S(1)~S(n))의 전파지연은 같게 된다.When the circuit is constructed based on the above formulas (3) and (4), the circuit is shown as shown in Figs. 2 and 3, and as shown in Fig. 2, the addition values S (1) to S (n) are obtained. Except for 0), the propagation delays of all addition values S (1) to S (n) are the same.
다시 말하면, 모든 프로퍼게이션(Propagation)과 제너레이션(Generation)은 하나의 게이트 지연후에 만들어지며 최종단의 캐리(C(n+1))를 제외한 모든 캐리 (C(1)~C(n))는 상기 프로퍼게이션(Propagation)과 제너레이션(Generation)이 생성된후 2개의 게이트 지연이후에 만들어진다.In other words, all propagation and generation are made after one gate delay and all carry (C (1) to C (n)) except the last carry (C (n + 1)). Is created after two gate delays after the Propagation and Generation are generated.
또한, 최초의 가산값(S(0))을 제외한 모든 가산값(S(1)~S(n))은 캐리 생성후 1개의 게이트 지연후에 만들어지고, 상기 최초의 가산값(S(0))을 제외한 모든 가산값 (S(1)~S(n))은 전파지연이 동일하게 이루어진다.Further, all addition values S (1) to S (n) except the first addition value S (0) are made after one gate delay after the carry generation, and the first addition value S (0) Except), all addition values S (1) to S (n) have the same propagation delay.
그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 장치는 비트수가 증가하게 되면 하이 오더 게이트의 입력수가 늘어나게 되어 팬인과 팬아웃에 문제가 발생하게 되고, 또한 팬인이나 팬아웃이 많은 게이트를 입력을 적게 하기 위하여 여러개의 게이트를 사용하면 그 만큼의 게이트가 추가되어야 하며, 또한 비트수가 커지게 되면 룩 어헤드 캐리제너레이터가 복잡하게 되므로 설계시 많은 어려움이 발생하는 문제점이 있다.However, in the conventional apparatus operating as described above, as the number of bits increases, the number of inputs of the high order gate increases, causing problems with fan-in and fan-out, and also reducing the number of inputs for gates with many fan-in or fan-out. If a gate is used, as many gates must be added, and if the number of bits increases, the look-ahead carrier becomes complicated, which causes a problem in design.
따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 캐리에 의한 전파지연을 해소하여 고속으로 데이터를 처리할 수 있도록 한 가산기를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an adder capable of processing data at high speed by eliminating a propagation delay caused by a carry.
도1은 종래 가산기의 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of a conventional adder.
도2는 종래 캐리룩어헤드 가산기의 구성을 보인 회로도.2 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional carry look ahead adder.
도3은 도2에 있어서, 캐리제너레이션의 구성을 보인 회로도.FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of car generation in FIG.
도4는 본 발명 가산기의 일실시예의 구성을 보인 회로도.Figure 4 is a circuit diagram showing the configuration of one embodiment of the adder of the present invention.
도5는 본 발명 가산기의 다른 실시예의 구성을 보인 회로도.Fig. 5 is a circuit diagram showing the construction of another embodiment of the adder of the present invention.
*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명********** Description of the symbols for the main parts of the drawings *****
1~n:연산부 40:하이캐리가산부1 to n: Computation part 40: High carry part
41:로우캐리가산부 42,43:제1,제2 멀티플렉서41: Low Carry Adder 42,43: First and Second Multiplexers
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하이인 캐리입력신호를 입력받아 이를 동일한 비트자리의 두 데이터를 가산하여 그에 따른 가산값과 캐리를 출력하는 하이캐리가산부와, 로우인 캐리입력신호를 입력받아 이를 동일한 비트자리의 두 데이터를 가산하여 그에 따른 가산값과 캐리를 출력하는 로우캐리가산부와, 상기 하이캐리가산부와 로우캐리가산부로부터 가산값을 입력받아 이를 캐리입력신호에 의해 다중송신하는 제1 멀티플렉서와, 상기 하이캐리가산부와 로우캐리가산부로부터 캐리를 입력받아 이를 캐리입력신호에 의해 다중송신하는 제2 멀티플렉서로 이루어진 다수의 연산부로 구성한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention receives a high carry input signal and adds two data of the same bit position, and outputs an add value and a carry according thereto, and a low carry input signal. A low carry adder which receives two inputs of the same bit digit and adds the added value and the carry, and receives the added value from the high carry adder and the low carry adder, and multiplies them by a carry input signal. And a plurality of arithmetic units comprising a first multiplexer to transmit, and a second multiplexer which receives a carry from the high carry adder and a low carry adder and transmits the multiplied by the carry input signal.
이하, 본 발명에 의한 가산기에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation and effects on the adder according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도4는 본 발명 가산기에 대한 일실시예의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 하이인 캐리입력신호(C1)를 입력받아 이를 동일한 비트자리의 두 데이터(A1),(B1)를 가산하여 그에 따른 가산값(S1)과 캐리(C2)를 출력하는 하이캐리가산부(40)와, 로우인 캐리입력신호(C1)를 입력받아 이를 동일한 비트자리의 두 데이터(A1),(B1)를 가산하여 그에 따른 가산값(S1)과 캐리(C2)를 출력하는 로우캐리가산부(41)와, 상기 하이캐리가산부(40)와 로우캐리가산부(41)로부터 가산값(S)을 입력받아 이를 캐리입력신호(C1)에 의해 다중송신하는 제1 멀티플렉서(42)와, 상기 하이캐리가산부(41)와 로우캐리가산부(42)로부터 캐리를 입력받아 이를 캐리입력신호(C1)에 의해 다중송신하는 제2 멀티플렉서(43)로 이루어진 연산부(1-1)와, 상기 연산부(1-1)와 순차적으로 다수의 연산부(1~n)가 연결되어 구성하며, 이와같이 구성한 본 발명의 동작을 제1 연산부(1)를 예로 하여 설명한다.FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the adder of the present invention. As shown therein, a carry input signal C1 that is high is received, and two data A1 and B1 of the same bit digit are added. The high carry adder 40 outputting the added value S1 and the carry C2, and the carry input signal C1, which is low, receive two data A1 and B1 of the same bit position. Input the added value S from the low carry adder 41 and the high carry adder 40 and the low carry adder 41 to add and output the added value S1 and the carry C2 accordingly. Receives a carry from the first multiplexer 42 and the high carry adder 41 and the low carry adder 42 to multiply and transmit it by the carry input signal C1 to the carry input signal C1. By a second multiplexer 43, which is multi-transmitted by means of a plurality of arithmetic units 1-1 and a plurality of arithmetic units 1, n) are connected and configured, and the operation of the present invention configured as described above will be described using the first calculation unit 1 as an example.
먼저, 하이캐리가산부(40)는 캐리입력신호(C1)가 하이라고 가정하고 동일한 비트자리의 데이터(A1),(B1) 값과 가산하여 캐리와 가산값을 각기 제1,제2 멀티플렉서(42),(43)에 출력하고, 마찬가지로 로우캐리가산부(41)는 캐리입력신호 (C1)가 로우라고 가정하고 동일한 비트자리의 데이터값과 가산하여 캐리와 가산값을 상기 제1,제2 멀티플렉서(42),(43)에 출력한다.First, the high carry adder 40 assumes that the carry input signal C1 is low, and adds the carry and add values to the first and second multiplexers by adding the data of the same bit positions to the values A1 and B1. 42 and 43, and the low carry adder 41 similarly assumes that the carry input signal C1 is low and adds the carry and addition values to the first and second values by adding the same value to the data values of the same bit positions. Output to multiplexers 42 and 43.
만약, 실제로 캐리입력신호(C1)가 로우이면 로우캐리가산부(41)에서 계산된 캐리가 제2 멀티플렉서(43)의 출력신호(C2)가 되어 그 다음 연산부(1-2)의 캐리입력신호(C2)로 입력된다.If the carry input signal C1 is actually low, the carry calculated by the low carry adder 41 becomes the output signal C2 of the second multiplexer 43, and then the carry input signal of the next calculation unit 1-2. It is inputted as (C2).
이때, 상기 캐리입력신호(C1)가 하이이면 하이캐리가산부(40)에서 계산된 캐리가 상기 제2 멀티플렉서(43)의 출력신호(C2)가 되어 그 다음 연산부(2)의 캐리입력신호(C2)로 입력된다.At this time, if the carry input signal C1 is high, the carry calculated by the high carry adder 40 becomes the output signal C2 of the second multiplexer 43, and then the carry input signal of the next calculation unit 2 ( C2).
반대로, 상기 캐리입력신호(C1)가 로우이면 로우캐리가산부(41)에서 가산된 가산값이 제1 멀티플렉서(42)의 출력신호(S1)로 출력되고, 캐리입력신호(C1)가 하이이면 하이캐리가산부(40)에서 가산된 가산값이 제1 멀티플렉서(42)의 출력신호(S1)로 출력된다.On the contrary, if the carry input signal C1 is low, the addition value added by the low carry adder 41 is output as the output signal S1 of the first multiplexer 42, and the carry input signal C1 is high. The addition value added by the high carry adder 40 is output as the output signal S1 of the first multiplexer 42.
여기서, 도5는 4비트로 구성한 가산기의 다른 실시예의 구성을 보인 회로도로서, 로우캐리가산부(50~53)는 처음 입력되는 캐리입력신호(C1)가 로우라고 가정하여 4비트까지 연산하여 그에 따른 가산값과 캐리를 제1,제2 멀티플렉서(58),(59)에 인가하고, 마찬가지로 하이캐리가산부(54~57)는 캐리입력신호(C1)가 하이라고 가정하여 4비트까지 연산하여 그에 따른 가산값과 캐리를 제1,제2 멀티플렉서(58),(59)에 인가한다.5 is a circuit diagram showing another embodiment of an adder configured with 4 bits. The low carry adder 50 to 53 assumes that the first carry input signal C1 is low and calculates up to 4 bits accordingly. The addition value and the carry are applied to the first and second multiplexers 58 and 59. Similarly, the high carry adder 54 to 57 calculate up to 4 bits by assuming that the carry input signal C1 is low. The added value and carry are applied to the first and second multiplexers 58 and 59.
이후, 실제 캐리입력신호(C1)가 로우이면 상기 제1 멀티플렉서(58)는 로우캐리가산부(50~53)의 가산값(S1~S4)을 선택하여 출력하게 되고, 제2 멀티플렉서(59)는 로우캐리가산부(53)의 캐리를 입력받아 출력한다.Subsequently, when the actual carry input signal C1 is low, the first multiplexer 58 selects and outputs addition values S1 to S4 of the low carry adders 50 to 53, and the second multiplexer 59. Receives and carries the carry of the low carry adder 53.
마찬가지로, 캐리입력신호(C1)가 하이이면 상기 제1 멀티플렉서(58)는 하이캐리가산부(54~57)의 가산값(S1~S4)을 선택하여 출력하게 되고, 제2 멀티플렉서(59)는 하이캐리가산부(57)의 캐리를 선택하여 출력한다.Similarly, when the carry input signal C1 is high, the first multiplexer 58 selects and outputs the addition values S1 to S4 of the high carry adders 54 to 57, and the second multiplexer 59 The carry of the high carry adder 57 is selected and output.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 32비트나 62비트 또는 그 이상의 가산기를 구현하고자 할때 캐리의 전파지연을 줄이기 위해 복잡한 캐리 룩어헤드 (Lookahead) 로직을 디자인 해야 하지만 간단한 로직만 추가하면 되므로 비용이 절감되고, 또한 설계시 가산기 셀이 시메트릭컬(Symmetrical) 타입으로 구현되므로 설계가 용이하며, 또한 캐리의 전파지연을 발생시키는 캐리의 크리틱컬(Critical) 패스를 줄여 데이터를 고속으로 처리할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention has to design complicated carry lookahead logic to reduce carry propagation delay when implementing 32-bit, 62-bit or more adder, but the cost is reduced because only simple logic needs to be added. In addition, it is easy to design because the adder cell is implemented as a symmetrical type at the time of design, and it is possible to process the data at high speed by reducing the critical path of the carry which causes the propagation delay of the carry. There is.
Claims (2)
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