JP2525083B2 - Multiplier - Google Patents
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- JP2525083B2 JP2525083B2 JP3013629A JP1362991A JP2525083B2 JP 2525083 B2 JP2525083 B2 JP 2525083B2 JP 3013629 A JP3013629 A JP 3013629A JP 1362991 A JP1362991 A JP 1362991A JP 2525083 B2 JP2525083 B2 JP 2525083B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、乗算器に係り、詳しく
は、デジタル並列乗算回路に用いて好適な、乗算器に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multiplier, and more particularly to a multiplier suitable for use in a digital parallel multiplication circuit.
【0002】一般に、8×8ビット、あるいはそれ以上
の実用的乗算規模を有する並列乗算器では、桁上げ保存
方式(以下、CSA方式という)やワレストリー(Wall
ace Tree)方式が採用される。Generally, in a parallel multiplier having a practical multiplication scale of 8 × 8 bits or more, a carry save method (hereinafter, referred to as CSA method) or a wallet tree (Wall).
ace Tree) method is adopted.
【0003】CSA方式は、桁上げ信号を一桁上位の加
算器に入力して1ビットずつ処理するもので、手計算に
近く、乗算速度の点で難点があるものの、レイアウト容
易性に優れた特長がある。The CSA method inputs a carry signal to a one-digit higher-order adder and processes it bit by bit. Although it is close to manual calculation and has a difficulty in multiplication speed, it is excellent in layout easiness. There are features.
【0004】一方、ワレストリー方式は、3ビット分の
入力信号をひとつの加算器(全加算器)に入力し、その
和信号を当該桁の次段の全加算器に入力するとともに、
その桁上げ出力を1桁上位にある次段の全加算器に入力
して足し込むもので、乗算速度が速い長所を有する反
面、回路に規則性がなく、設計しずらい欠点がある。On the other hand, in the Wallace tree system, an input signal for 3 bits is input to one adder (full adder), and the sum signal is input to the full adder at the next stage of the digit.
The carry output is input to a full adder at the next stage, which is one digit higher, and added, which has the advantage that the multiplication speed is fast, but has the disadvantage that the circuit has no regularity and is difficult to design.
【0005】そこで、乗算速度が速く、かつ、レイアウ
トが容易な乗算器が要求される。Therefore, a multiplier having a high multiplication speed and an easy layout is required.
【0006】[0006]
【従来の技術】従来のこの種の乗算器としては、例え
ば、図20に示すような変形Boothアルゴリズムに基
づく乗算器(CSA方式)がある。2. Description of the Related Art As a conventional multiplier of this type, for example, there is a multiplier (CSA system) based on a modified Booth algorithm as shown in FIG.
【0007】この例では、部分積生成部(イ) で生成した
全ての部分積(PP0 〜PP3 )を加算部(ロ) で一括して加
算する。部分積生成部(イ) は、0、±X、±2Xを生成
するブロック(PPi 生成器)と、これらのうちの一つを
部分積として選択する信号を発生するブロック(Yデコ
ーダ)とからなり、加算部(ロ) は、加算器のアレイ構成
からなっている。In this example, all the partial products (P P0 to P P3 ) generated by the partial product generation unit (a) are added together by the addition unit (b). The partial product generator (a) includes a block (P Pi generator) that generates 0, ± X, and ± 2X, and a block (Y decoder) that generates a signal that selects one of these as a partial product. And the adder unit (b) has an adder array configuration.
【0008】以上の構成によれば、部分積生成部(イ) と
加算部(ロ)とを分離して設計でき、機能ブロック別に細
分して設計できる点で好ましいものの、乗算ビット数の
増大に伴なうブロック間配線数の増大問題に対処できな
い不具合がある。According to the above configuration, the partial product generator (a) and the adder (b) can be designed separately, and the functional blocks can be subdivided for design, but this is not preferable for increasing the number of multiplication bits. There is a problem that it is not possible to deal with the accompanying increase in the number of wires between blocks.
【0009】そこで、乗算器を前述のワレストリー構成
で実現すれば、加算器の通過段数を減少でき、高速性の
点で好ましいものとすることができる。Therefore, if the multiplier is realized by the above-mentioned Wallace tree structure, the number of passage stages of the adder can be reduced, which is preferable in terms of high speed.
【0010】一般に、多ビットのデジタル並列乗算回路
を構成する場合、多入力の同位桁加算回路を用いて信号
処理を行なう場合が多く、例えば、8×8ビットの乗算
では、図21に示すように、最大8入力の同位桁加算回路
が必要となる。なお、図21において、a7〜a0は被乗数、
b7〜b0は乗数であり、共に2の補数で表示されているも
のとし、最上位桁a7,b7は符号ビットとする。In general, when a multi-bit digital parallel multiplication circuit is constructed, signal processing is often performed using a multi-input, equal digit adder circuit. For example, in 8 × 8 bit multiplication, as shown in FIG. In addition, a maximum of eight inputs of the same digit addition circuit is required. In FIG. 21, a7 to a0 are multiplicands,
b7 to b0 are multipliers, both of which are represented by two's complement, and the most significant digits a7 and b7 are sign bits.
【0011】すなわち、8×8ビットの乗算を、図22に
示すように、8入力のワレストリー回路で処理する場
合、6個の1ビット全加算回路(以下、3W回路とい
う)を必要とし(図23参照)、3W回路の処理時間をτ
とすると、8入力ワレストリー回路の処理時間は4τか
かる。That is, when an 8 × 8 bit multiplication is processed by an 8-input Wallace tree circuit as shown in FIG. 22, six 1-bit full adder circuits (hereinafter referred to as 3W circuits) are required (see FIG. 23) Set the processing time of the 3W circuit to τ
Then, the processing time of the 8-input Wallace tree circuit is 4τ.
【0012】これに対して、近年、多入力加算回路を4
入力単位に分割し、図24に示すような4入力ワレストリ
ー回路(以下、4W回路という)の繰り返し使用によっ
て、デジタル並列乗算回路を構成する方法が提案されて
いる。On the other hand, in recent years, a multi-input adder circuit has
A method has been proposed in which a digital parallel multiplication circuit is configured by dividing into input units and repeatedly using a 4-input Wallace tree circuit (hereinafter referred to as 4W circuit) as shown in FIG.
【0013】この方法を用いると、回路をLSI(larg
e scale integrated circuit)化する場合に、複雑な構
成となる8入力以上のワレストリー回路を考慮する必要
がなく、比較的簡単な回路の繰り返しにより論理記述と
レイアウトが可能であるために設計工数が削減できる。When this method is used, the circuit is integrated into an LSI ( l arg
e s cale i when ntegrated circuit) of complex construction 8 there is no need to consider the input more Wallace tree circuit to be designed steps in order to be capable of logical description and layout by the repetition of a relatively simple circuit Can be reduced.
【0014】また、通常の4W回路は図22の*印部分に
示すように構成されるが、図24のような構成とすること
により8入力加算処理を3τで行なうことができ、回路
全体の高速化を図ることができる。Further, the usual 4W circuit is constructed as shown by the part marked with * in FIG. 22, but with the construction shown in FIG. 24, 8-input addition processing can be performed in 3τ, and the whole circuit is The speed can be increased.
【0015】しかし、このような方法で高速化とレイア
ウトの規則配列が効率的に達成できるのは、部分積同士
の加算処理の部分だけであり、乗算処理に必要な部分積
生成の部分と、その出力を部分積加算回路へと入力する
多数の信号線の引き回し部分については、依然としてレ
イアウトが困難である。However, in such a method, the speedup and the layout of the layout can be efficiently achieved only in the addition processing of the partial products, and in the partial product generation necessary for the multiplication processing, It is still difficult to lay out the routing portions of many signal lines whose outputs are input to the partial product addition circuit.
【0016】この問題を解決するために、図25,26に示
すように、複数の部分積生成回路と、その加算を行なう
部分加算回路とを1つのブロックとし、これらを必要数
分並べることによりレイアウト処理を簡単化する方法が
考えられた。In order to solve this problem, as shown in FIGS. 25 and 26, a plurality of partial product generation circuits and a partial addition circuit for performing the addition are made into one block, and these are arranged by the required number. A method to simplify the layout process was considered.
【0017】これは、3個の、図27に示すような部分積
生成回路(以下、P回路という)と、それらを加算する
3W回路とからなる3Dブロックと、3Dブロック、お
よび3Dブロックからの出力信号(和信号と桁上げ信
号)4個を加算する4W回路とからなる5Dブロックを
縦に並べたブロック構成を示す。This is a 3D block consisting of three partial product generation circuits (hereinafter referred to as P circuits) as shown in FIG. 27 and a 3W circuit for adding them, a 3D block, and a 3D block. 5 shows a block configuration in which a 5D block including a 4W circuit that adds four output signals (sum signal and carry signal) is vertically arranged.
【0018】この3Dブロックと5Dブロックとを各1
個で6入力ワレストリー回路を構成する。このようなブ
ロックの繰り返し配置を可能にするため、被乗数信号は
図の右上から左下に一方向に伝播させる。Each of the 3D block and the 5D block is 1
A 6-input Wallace tree circuit is composed of these. In order to enable such a repeated arrangement of blocks, the multiplicand signal is propagated in one direction from upper right to lower left in the figure.
【0019】この例で、22×22ビットの並列乗算回路を
構成すると、図28に示すような構成となる。なお、図29
に3Dブロックの論理回路、図30に2次Boothのデ
コーダ回路の例を示す。In this example, if a 22.times.22 bit parallel multiplication circuit is configured, the configuration is as shown in FIG. Fig. 29
FIG. 30 shows an example of a 3D block logic circuit, and FIG. 30 shows an example of a secondary Booth decoder circuit.
【0020】[0020]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の乗算器にあっては、レイアウト工数の削減は
可能であるが、信号が一方向にしか伝播しないので、乗
算回路全体のレイアウト外形は矩形ではなく、菱形に近
い平行四辺形となる。すなわち、図28中、右下の空き領
域Aと左上の空き領域Bとに回路を配置できない無駄な
領域が生じることとなり、乗算回路全体の集積密度が低
下するといった問題点があった。However, in such a conventional multiplier, the layout man-hours can be reduced, but since the signal propagates in only one direction, the layout outline of the entire multiplication circuit is It is not a rectangle but a parallelogram that is close to a diamond. That is, in FIG. 28, there is a wasteful area in which a circuit cannot be arranged in the lower right empty area A and the upper left empty area B, and there is a problem that the integration density of the entire multiplication circuit decreases.
【0021】これを避けるため、通常、畳み込み処理、
すなわち、空き領域Bの下にある回路ブロック全体を空
き領域Aに嵌め込み、矩形に収まるように成形するが、
そうすると、この畳み込みの処理に手間がかかり、工数
減とレイアウト効率向上との要求に対する障害となると
いった問題が発生する。In order to avoid this, normally, convolution processing,
That is, the entire circuit block under the empty area B is fitted into the empty area A and molded so as to fit in a rectangle.
Then, this convolution process takes time and troubles, which causes an obstacle to the demand for reduction of man-hours and improvement of layout efficiency.
【0022】さらに、図28に示す従来例では3D、およ
び5Dブロックとを単純に並べたものを示しているが、
実際には3D、および5Dブロックの変形ブロックも使
用する必要があり、畳み込みの処理もさらに複雑化す
る。Further, in the conventional example shown in FIG. 28, 3D and 5D blocks are simply arranged, but
In practice, it is also necessary to use modified blocks of 3D and 5D blocks, which further complicates the convolution process.
【0023】[目的]そこで本発明は、回路の性能を落
とすことなく論理設計・レイアウト設計を容易にすると
ともに、高密度にレイアウトし、高速性とレイアウト容
易性の両立とを図った乗算器を提供することを目的とし
ている。[Purpose] Therefore, the present invention provides a multiplier which facilitates logic design / layout design without degrading the circuit performance and lays out at a high density to achieve both high speed and easy layout. It is intended to be provided.
【0024】[0024]
【課題を解決するための手段】本発明による乗算器は上
記目的達成のため、被乗数ビット伝達線を2次元平面に
平行配列するとともに、該被乗数ビット伝達線に乗数ビ
ット伝達線、または乗数のデコード信号線を交差配列
し、多入力加算処理を複数の部分加算処理に分割して行
なう乗算器であって、前記部分加算処理によって同時に
部分加算すべき信号を前記被乗数ビット伝達線からの信
号により生成する複数の部分積生成手段と、該部分積生
成手段の出力を加算する第1部分加算手段と、該第1部
分加算手段の出力、および外部からの所定入力を加算す
る第2加算手段とを有するブロックを所定数分同一行に
連続して配置し、同一ブロック内の各部分積生成手段に
接続する前記被乗数ビット伝達線を該ブロックに隣接す
るブロックより所定ビット数分桁合わせシフトして接続
し、該第1部分加算手段の出力信号線を該被乗数ビット
伝達線と逆方向に桁合わせシフトし、該出力信号線を前
記外部からの所定入力として他のブロックの第2加算出
力に接続するように構成している。To achieve the above object, a multiplier according to the present invention arranges multiplicand bit transmission lines in parallel in a two-dimensional plane and decodes the multiplier bit transmission lines or multipliers on the multiplicand bit transmission lines. A multiplier for performing a multi-input addition process by dividing the multi-input addition process into a plurality of partial addition processes by cross-arranging signal lines, wherein signals to be partially added at the same time by the partial addition process are generated by signals from the multiplicand bit transmission line. A plurality of partial product generating means, a first partial adding means for adding the outputs of the partial product generating means, and a second adding means for adding an output of the first partial adding means and a predetermined input from the outside. A predetermined number of blocks are continuously arranged in the same row, and the multiplicand bit transmission line connected to each partial product generating means in the same block is predetermined from a block adjacent to the block. Digit-shifting and digit-shifting and connecting, and shifting the output signal line of the first partial adding means in the direction opposite to the multiplicand bit transmission line, and using the output signal line as a predetermined input from the outside. The block is connected to the second addition output of the block.
【0025】なお、同一ブロック内の複数の第1部分加
算手段に入力する信号を生成する部分積生成手段への被
乗数ビット伝達線の組み合わせは全て同一であることが
好ましく、前記ブロックの第1部分加算手段の出力信号
のシフト量と等しく、かつ反対方向に桁合わせシフトし
た他のブロックの第1部分加算手段の出力信号を別のブ
ロックの第2部分加算手段に入力することが好ましい。The combinations of the multiplicand bit transmission lines to the partial product generating means for generating the signals to be input to the plurality of first partial adding means in the same block are preferably all the same, and the first portion of the block is the same. It is preferable that the output signal of the first partial addition means of the other block, which is equal to the shift amount of the output signal of the addition means and is digit-shifted in the opposite direction, is input to the second partial addition means of another block.
【0026】[0026]
【作用】本発明では、ブロックが所定数分同一行に連続
して配置され、同一ブロック内の各部分積生成手段に接
続する被乗数ビット伝達線がブロックに隣接するブロッ
クより所定ビット数分桁合わせシフトして接続され、さ
らに第1部分加算手段の出力信号線が被乗数ビット伝達
線と逆方向に桁合わせシフトされ、出力信号線が外部か
らの所定入力として他のブロックの第2加算出力に接続
される。According to the present invention, a predetermined number of blocks are continuously arranged in the same row, and a multiplicand bit transmission line connected to each partial product generating means in the same block is aligned by a predetermined number of digits from a block adjacent to the block. The output signal line of the first partial addition means is shifted and aligned in the direction opposite to that of the multiplicand bit transmission line, and the output signal line is connected to the second addition output of another block as a predetermined input from the outside. To be done.
【0027】すなわち、多入力加算処理が行なわれるブ
ロックの部分積生成手段の入力、および第2部分加算手
段の出力がシフトされることによって、乗算回路全体の
レイアウト外形が平行四辺形ではなく矩形となり、論理
設計・レイアウト設計が容易になるとともに、高密度な
レイアウトがなされる。That is, by shifting the input of the partial product generating means of the block in which the multi-input addition processing is performed and the output of the second partial adding means, the layout outline of the entire multiplication circuit becomes a rectangle instead of a parallelogram. The logical design / layout design is facilitated and a high-density layout is achieved.
【0028】[0028]
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1〜19は本発明に係る乗算器の一実施例を示す図であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 19 are diagrams showing an embodiment of a multiplier according to the present invention.
【0029】まず、図1に従って、2次Boothのア
ルゴリズムを用いた22×22ビットの並列乗算回路の構成
を説明すると、この乗算回路は、6D3 、6D3 *、6D
3L、6D4H、6E3A、6E3B、6E3C、6E3L、6
E4H、4W3 、4W4H、12G、12F、CPA(キャ
リー伝播形加算回路)の各ブロック、および回路から構
成されている。なお、a0 〜a24は被乗数レジスタ、b
0 〜b21は乗数レジスタである。[0029] First, according to FIG. 1, will be described the configuration of the parallel multiplication circuits 22 × 22 bits using an algorithm of the secondary Booth, the multiplication circuit, 6D 3, 6D 3 *, 6D
3L , 6D 4H , 6E 3A , 6E 3B , 6E 3C , 6E 3L , 6
E 4H , 4W 3 , 4W 4H , 12G, 12F, CPA (carry propagation adder circuit) blocks and circuits. Note that a 0 to a 24 are multiplicand registers and b
0 to b 21 are multiplier registers.
【0030】図2,3は6D3 ブロックの回路図であ
り、図25,26に示す従来例の3Dと5Dとを縦に並べた
ブロックを被乗数の連続する3ビット分横に並べたブロ
ック、すなわち、図25,26の回路の4列のうちの3列分
に対応する。この場合、図25,26に示す従来例との違い
は上の3Dブロックからの出力和信号S(Sum )を右方
向、すなわち、被乗数信号を伝播させる方向と逆の方向
に3桁、同じく桁上げ信号C(Carry )を2桁シフトし
て各列の下にある4W回路に入力し、下の3Dブロック
からの出力和信号を左方向、すなわち、被乗数信号を伝
播させる方向と同方向に3桁、同じく桁上げ信号を4桁
シフトして各列の下にある4W回路に入力していること
である。このように構成した理由は、上下に並んだ各3
Dブロックへの被乗数信号の組み合わせを同じにし、こ
れら各ブロックからの出力信号を次の部分加算回路へ入
力する際に桁合わせシフトを行なわせるようにしている
ためである。FIGS. 2 and 3 are circuit diagrams of 6D 3 blocks. Blocks in which the 3D and 5D of the conventional example shown in FIGS. 25 and 26 are vertically arranged are horizontally arranged for three consecutive bits of the multiplicand, That is, it corresponds to three columns of the four columns of the circuits of FIGS. In this case, the difference from the conventional example shown in FIGS. 25 and 26 is that the output sum signal S ( S um) from the above 3D block is to the right, that is, three digits in the direction opposite to the direction in which the multiplicand signal is propagated, the carry signal C a (C arry) and 2-digit shift input to 4W circuit below each column, the left output sum signal from the bottom of the 3D block, i.e., the same direction as the direction in which propagating multiplicand signal 3 digits, and the carry signal is similarly shifted by 4 digits and input to the 4W circuit below each column. The reason for configuring in this way is that each 3
This is because the combinations of the multiplicand signals to the D blocks are made the same and the digit alignment shift is performed when the output signals from these blocks are input to the next partial adder circuit.
【0031】すなわち、同一列にある3Dブロックへの
入力被乗数信号は従来例と同様に、図の右上から左下に
流れるが、列の異なるブロック間では流れないようにな
っている。That is, the input multiplicand signals to the 3D blocks in the same column flow from the upper right to the lower left of the figure as in the conventional example, but do not flow between blocks in different columns.
【0032】したがって、6D3 ブロックが乗算回路を
構成する基本ブロックとなり、この6D3 ブロックと、
6D3 の変形ブロックを論理的・レイアウト的に繰り返
して使用することにより本乗算回路の大部分を容易に設
計することができる。Therefore, the 6D 3 block becomes a basic block constituting a multiplication circuit, and the 6D 3 block and
Most of the multiplication circuit can be easily designed by repeatedly using the 6D 3 modified block in terms of logical and layout.
【0033】ちなみに、図2,3のレイアウト・イメー
ジのブロックは、図4に示すような論理ブロックにまと
めることができ、論理とレイアウトとの1対1対応が容
易となって乗算回路の設計を著しく単純化できる。By the way, the blocks of the layout images shown in FIGS. 2 and 3 can be combined into a logic block as shown in FIG. 4, and the one-to-one correspondence between the logic and the layout can be facilitated and the multiplication circuit can be designed. It can be greatly simplified.
【0034】6D3 *ブロックは、6D3 ブロックの右端
にある上下2個の3W回路への入力のうちのai-6 ,a
i-7 の2信号を入力するP回路出力に相当するものを
“0”固定信号の入力としたものである。The 6D 3 * block is a i-6 , a of the inputs to the upper and lower two 3W circuits at the right end of the 6D 3 block.
The one corresponding to the P circuit output for inputting the two signals i-7 is the input of the "0" fixed signal.
【0035】図5,6は6D3Lブロックの回路図であ
り、6D3ブロックで被乗数に関する最下位桁を処理す
るにあたり、2次Boothのデコード結果が負である
場合、1を足す演算を必要な桁に対して付加するために
必要な変更を加えたものである。[0035] Figure 5 and 6 is a circuit diagram of a 6D 3L block, when processing the least significant digit related multiplicand in 6D 3 blocks, if the decoding result of the secondary Booth is negative, the required operation adds 1 It is the one with the necessary changes to add to the digits.
【0036】図7,8は6D4Hブロックの回路図であ
り、6D3ブロックで被乗数に関する最上位桁を処理す
るにあたり、2次Boothのデコード結果になる符号
処理桁に対して必要な変更を加えたものである。なお、
Ph 回路、2入力ワレストリー回路(以下、2W回路と
いう)の例はそれぞれ図9、図10に示す。7 and 8 are circuit diagrams of the 6D 4H block. In processing the most significant digit of the multiplicand in the 6D 3 block, necessary changes are made to the code processing digit which is the decoding result of the secondary Booth. It is a thing. In addition,
P h circuit, two-input Wallace tree circuit (hereinafter, 2W that the circuit) Example of FIG. 9, respectively, shown in FIG. 10.
【0037】図11,12は6E3Aブロックの回路図であ
り、図1に示すブロック・アレイを構成する下段列ブロ
ックの1つを示したものである。このブロックの下段に
ある3W回路への入力の1つをP回路からの出力信号で
はなく、“0”固定信号、または“1”固定信号として
いる。これは、Boothのデコード結果を加算すると
きに、積の最上位桁(42桁)まで各デコード出力ビット
を拡張しないで演算するための補正処理を行なわせるた
めであり、2桁以上の上位桁の加算に対してこの補正が
行なわれる。FIGS. 11 and 12 are circuit diagrams of the 6E 3A block, and show one of the lower row blocks forming the block array shown in FIG. One of the inputs to the 3W circuit in the lower stage of this block is not the output signal from the P circuit but the "0" fixed signal or the "1" fixed signal. This is because when adding the results of the Booth decoding, a correction process is performed to perform calculation without expanding each decoded output bit up to the most significant digit (42 digits) of the product. This correction is performed for the addition of.
【0038】この補正演算を行なわせるために6E3Bブ
ロックは、6E3Aブロックでai とai-2 との列にある
下段の3W回路への1つの入力を“0”固定信号、a
i-1 の列にある下段の3W回路への1つの入力を“1”
固定信号となるように変更したブロックとし、また、6
E3Cのブロックは、6E3Aのブロックでai とai-2 と
の列にある下段の3W回路への1つの入力を“1”固定
信号、ai-1 の列にある下段の3Wへの1つの入力を
“0”固定信号となるように変更したブロックとして、
これらを交互に配置する構成としている。なお、6E3A
ブロックの回路図で右上の3Wのブロックへの入力のう
ち、1個は“0”固定信号となっているが、6E3B,6
E3Cブロックの構成では、その部分の3Wブロックへの
入力は、全てP出力信号を当てるものとする。In order to carry out this correction operation, the 6E 3B block uses the 6E 3A block to input one input to the lower 3W circuit in the column of a i and a i-2 to a fixed "0" signal, a
"1" for one input to the lower 3W circuit in column i-1
The block is changed so that it becomes a fixed signal, and 6
The block of E 3C is a block of 6E 3A , and one input to the lower 3W circuit in the row of a i and a i-2 is a fixed signal of “1”, the lower 3W of the row in a i-1 is As a block in which one input to is changed to a fixed "0" signal,
These are arranged alternately. In addition, 6E 3A
Of the inputs to the 3W block on the upper right of the block circuit diagram, one is a fixed "0" signal, but 6E 3B , 6
In the configuration of the E 3C block, the P output signal is applied to all the inputs to that 3W block.
【0039】6E3Lブロックは、6D3 ブロックを6D
3Lブロックに変えたのと同様な変更を6E3Aのブロック
に施したものであり、また、6E4Hブロックは6D3 ブ
ロックを6D4Hブロックに変えたのと同様な変更を6E
3Aのブロックに施したものである。The 6E 3L block corresponds to the 6D 3 block by 6D
Are those subjected to a similar change to that was changed to 3L blocks into blocks of 6E 3A, also, 6E 4H of blocks changed 6D 3 block 6D 4H blocks and 6E similar changes
It is applied to a 3A block.
【0040】図13は4W3 回路の回路図、図14は4W4H
回路の回路図であり、これらは共に図23に示す3W回
路、および図24に示す4W回路から構成されるものであ
る。FIG. 13 is a circuit diagram of the 4W 3 circuit, and FIG. 14 is 4W 4H.
FIG. 24 is a circuit diagram of a circuit, both of which are composed of the 3W circuit shown in FIG. 23 and the 4W circuit shown in FIG. 24.
【0041】図15は12Gブロックの回路図であり、1
2Gブロックは図10に示す2Wブロック、図23に示す3
W回路から構成されている。図16,17は12Fブロック
の回路図であり、12Fブロックは各ブロック間の配線
だけで構成されている。FIG. 15 is a circuit diagram of a 12G block, and 1
The 2G block is the 2W block shown in FIG. 10 and the 3G shown in FIG.
It is composed of a W circuit. 16 and 17 are circuit diagrams of the 12F block, and the 12F block is composed only of wiring between the blocks.
【0042】なお、CPAはキャリー伝播型の加算回路
であり、ワレストリー回路から出力される各桁の和信号
と桁上げ信号とをそれぞれの桁で加算し、最終的に各桁
の積出力を得る回路であり、図1〜19中のCxx(xxは任
意)は桁上げ信号、Sxx(xxは任意)は和信号である。The CPA is a carry propagation type addition circuit, which adds the sum signal of each digit and the carry signal output from the Wallace tree circuit at each digit, and finally obtains the product output of each digit. 1 to 19, C xx ( xx is arbitrary) is a carry signal, and S xx ( xx is arbitrary) is a sum signal.
【0043】したがって、以上の各ブロックを図1のよ
うに配列して使用することによって、2次Boothの
アルゴリズムを使用した22×22ビットの並列乗算回路が
構成される。Therefore, by arranging and using the above blocks as shown in FIG. 1, a 22.times.22-bit parallel multiplication circuit using the quadratic Booth algorithm is constructed.
【0044】すなわち、各列に並んでいる6D3 ブロッ
ク、もしくは、その変形ブロック(6D3 *、6D3L、6
D4H等)からの出力信号が、和信号の場合右に6ビッ
ト、桁上げ信号の場合右に5ビットシフトされて、それ
ぞれの下に並ぶ4W3 回路の1つに入力され、各列に並
んでいる6E3Aブロック、もしくはその変形ブロック
(6E3B、6E3C、6E3L、6E4H等)からの出力信号
が、和信号の場合左に6ビット、桁上げ信号の場合左に
7ビットシフトされて、それぞれの下に並ぶ4W3 回路
の1つに入力する。That is, the 6D 3 blocks arranged in each row, or their modified blocks (6D 3 * , 6D 3L , 6)
The output signal from (D 4H etc.) is shifted to the right by 6 bits for the sum signal, and shifted to the right for the carry signal by 5 bits, and is input to one of the 4W 3 circuits arranged under each of them, and is input to each column. When the output signal from the 6E 3A block or its modified block (6E 3B , 6E 3C , 6E 3L , 6E 4H, etc.) arranged side by side is a sum signal, shifts 6 bits to the left, and if it is a carry signal, shifts it to 7 bits to the left. Then, it is input to one of the 4W 3 circuits arranged below each.
【0045】このように本実施例では、6D3 ,6
E3A,4W3 とこれらの変形ブロックを配線が互いに重
なるようにして配置するだけで乗算回路の大部分がレイ
アウトでき、かつ、各ブロックで論理とレイアウトとの
1対1対応がとれるため、従来に比べて格段に設計が容
易となる。As described above, in this embodiment, 6D 3 , 6
Most of the multiplication circuits can be laid out simply by arranging E 3A and 4W 3 and these modified blocks so that the wirings overlap each other, and each block can have a one-to-one correspondence between logic and layout. The design is much easier than in.
【0046】したがって、このようにして得られるレイ
アウト結果は無駄な領域を含まず、高集積化が図られ
る。Therefore, the layout result thus obtained does not include a wasteful area, and high integration can be achieved.
【0047】しかも、多入力加算回路の分割を高速処理
の可能な4入力加算回路(4W回路)を使用できるよう
にしているため、回路を高速化できる。なお、上記実施
例は多入力加算回路を3入力ずつに分けて行なった場合
を例に採り説明しているが、これに限らず、例えば、28
入力の加算を要する場合には、図18,19に示すように、
最初の分割を3入力と4入力となるように分割し、これ
らの出力を受ける4W回路を含めて7D3 ブロックを構
成し、これを4ブロック使用することにより各桁のワレ
ストリー加算を行なわせるようにしてもよく、32入力加
算では4入力加算ブロックの繰り返し使用で対処でき
る。Moreover, since the 4-input adder circuit (4W circuit) capable of high-speed processing for dividing the multi-input adder circuit can be used, the circuit speed can be increased. Although the above embodiment has been described by taking the case where the multi-input adder circuit is divided into three inputs as an example, the present invention is not limited to this, and for example, 28
When input addition is required, as shown in FIGS.
Divide the first division into 3 inputs and 4 inputs, configure a 7D 3 block including a 4W circuit that receives these outputs, and use the 4 blocks to perform Wallace tree addition of each digit. However, 32-input addition can be dealt with by repeatedly using the 4-input addition block.
【0048】また、上記実施例は2次Boothのアル
ゴリズムの使用を前提にして説明しているが、例えば、
3次Booth等のように、多次Boothのアルゴリ
ズム、または、被乗数と乗数とを直接掛け合わせて演算
する方式等にも対応させることができる。Although the above embodiment is described on the assumption that the second order Booth's algorithm is used, for example,
It is also possible to support a multi-order Booth algorithm such as third-order Booth or a method of directly multiplying a multiplicand and a multiplier.
【0049】[0049]
【発明の効果】本発明では、多入力加算処理が行なわれ
るブロックの部分積生成手段の入力、および第2部分加
算手段の出力をシフトさせることにより、乗算回路全体
のレイアウト外形を平行四辺形ではなく矩形とすること
ができる。According to the present invention, by shifting the input of the partial product generating means and the output of the second partial adding means of the block in which the multi-input addition processing is performed, the layout outline of the entire multiplication circuit is set to a parallelogram. Instead, it can be a rectangle.
【0050】したがって、論理設計・レイアウト設計が
容易になるとともに、高密度なレイアウトができ、ワレ
ストリー方式による高速性とレイアウト容易性の両立と
を図ることができる。Therefore, the logic design and layout design are facilitated, a high-density layout can be performed, and both the high speed and the layout easiness by the Wallace tree method can be achieved.
【図1】本発明の22×22ビット乗算器の回路構成を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a 22 × 22-bit multiplier of the present invention.
【図2】本発明一実施例の6D3 ブロックの回路図であ
る。FIG. 2 is a circuit diagram of a 6D 3 block according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明一実施例の6D3 ブロックの回路図であ
る。FIG. 3 is a circuit diagram of a 6D 3 block according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明一実施例の6D3 ブロックの論理ブロッ
ク図である。FIG. 4 is a logical block diagram of a 6D 3 block according to an embodiment of the present invention.
【図5】本発明一実施例の6D3Lブロックの回路図であ
る。FIG. 5 is a circuit diagram of a 6D 3L block according to an embodiment of the present invention.
【図6】本発明一実施例の6D3Lブロックの回路図であ
る。FIG. 6 is a circuit diagram of a 6D 3L block according to an embodiment of the present invention.
【図7】本発明一実施例の6D4Hブロックの回路図であ
る。FIG. 7 is a circuit diagram of a 6D 4H block according to an embodiment of the present invention.
【図8】本発明一実施例の6D4Hブロックの回路図であ
る。FIG. 8 is a circuit diagram of a 6D 4H block according to an embodiment of the present invention.
【図9】本発明一実施例のPh 回路の回路記号、および
回路図である。FIG. 9 is a circuit symbol and a circuit diagram of a Ph circuit according to an embodiment of the present invention.
【図10】本発明一実施例の2入力ワレストリー回路の回
路記号、および回路図である。FIG. 10 is a circuit symbol and a circuit diagram of a 2-input Wallace tree circuit according to an embodiment of the present invention.
【図11】本発明一実施例の6E3Aブロックの回路図であ
る。FIG. 11 is a circuit diagram of a 6E 3A block according to an embodiment of the present invention.
【図12】本発明一実施例の6E3Aブロックの回路図であ
る。FIG. 12 is a circuit diagram of a 6E 3A block according to an embodiment of the present invention.
【図13】本発明一実施例の4W3 回路の回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram of a 4W 3 circuit according to an embodiment of the present invention.
【図14】本発明一実施例の4W4H回路の回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram of a 4W 4H circuit according to an embodiment of the present invention.
【図15】本発明一実施例の12Gブロックの回路図であ
る。FIG. 15 is a circuit diagram of a 12G block according to an embodiment of the present invention.
【図16】本発明一実施例の12Fブロックの回路図であ
る。FIG. 16 is a circuit diagram of a 12F block according to an embodiment of the present invention.
【図17】本発明一実施例の12Fブロックの回路図であ
る。FIG. 17 is a circuit diagram of a 12F block according to an embodiment of the present invention.
【図18】本発明一実施例の28入力加算回路の構成図であ
る。FIG. 18 is a configuration diagram of a 28-input adder circuit according to an embodiment of the present invention.
【図19】本発明一実施例の28入力加算回路の構成図であ
る。FIG. 19 is a configuration diagram of a 28-input adder circuit according to an embodiment of the present invention.
【図20】変形Boothアルゴリズムに基づく従来の並
列乗算回路の構成図である。FIG. 20 is a configuration diagram of a conventional parallel multiplication circuit based on a modified Booth algorithm.
【図21】8×8ビットの乗算例を示す図である。FIG. 21 is a diagram illustrating an example of multiplication of 8 × 8 bits.
【図22】従来の8入力加算回路の構成図である。FIG. 22 is a configuration diagram of a conventional 8-input adder circuit.
【図23】従来の3入力ワレストリー回路の回路記号、お
よび回路図である。FIG. 23 is a circuit symbol and a circuit diagram of a conventional 3-input Wallace tree circuit.
【図24】従来の4入力ワレストリー回路の回路記号、お
よび回路図である。FIG. 24 is a circuit symbol and a circuit diagram of a conventional 4-input Wallace tree circuit.
【図25】従来の6入力加算回路の構成図である。FIG. 25 is a configuration diagram of a conventional 6-input adder circuit.
【図26】従来の6入力加算回路の構成図である。FIG. 26 is a configuration diagram of a conventional 6-input adder circuit.
【図27】従来の部分積生成回路の回路記号、および回路
図である。FIG. 27 is a circuit symbol and a circuit diagram of a conventional partial product generation circuit.
【図28】従来例の22×22ビット乗算器の回路構成を示す
図である。FIG. 28 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional 22 × 22-bit multiplier.
【図29】従来例の3Dブロックの回路記号、および回路
図である。29A and 29B are a circuit symbol and a circuit diagram of a conventional 3D block.
【図30】従来例の2次Boothアルゴリズムのデコー
ダ回路の回路記号、および回路図である。[Fig. 30] Fig. 30 is a circuit symbol and a circuit diagram of a decoder circuit of a secondary Booth algorithm of a conventional example.
a0 〜a24 被乗数ビット b0 〜b21 乗数ビット Cxx 桁上げ信号 Sxx 和信号a 0 to a 24 Multiplicand bit b 0 to b 21 Multiplier bit C xx Carry signal S xx Sum signal
Claims (3)
配列するとともに、該被乗数ビット伝達線に乗数ビット
伝達線、または乗数のデコード信号線を交差配列し、多
入力加算処理を複数の部分加算処理に分割して行なう乗
算器であって、前記部分加算処理によって同時に部分加
算すべき信号を前記被乗数ビット伝達線からの信号によ
り生成する複数の部分積生成手段と、該部分積生成手段
の出力を加算する第1部分加算手段と、該第1部分加算
手段の出力、および外部からの所定入力を加算する第2
加算手段と、を有するブロックを所定数分同一行に連続
して配置し、同一ブロック内の各部分積生成手段に接続
する前記被乗数ビット伝達線を該ブロックに隣接するブ
ロックより所定ビット数分桁合わせシフトして接続し、
該第1部分加算手段の出力信号線を該被乗数ビット伝達
線と逆方向に桁合わせシフトし、該出力信号線を前記外
部からの所定入力として他のブロックの第2加算出力に
接続することを特徴とする乗算器。1. A multiplicand bit transmission line is arranged in parallel to a two-dimensional plane, and a multiplicative bit transmission line or a decode signal line of a multiplier is cross-arranged in the multiplicand bit transmission line to perform a multi-input addition process for a plurality of partial additions. A multiplier which is divided into processes and which generates a signal to be partially added simultaneously by the partial addition process by a signal from the multiplicand bit transmission line, and an output of the partial product generation unit. And a second partial addition means for adding the output of the first partial addition means and a predetermined input from the outside.
A predetermined number of blocks each having an adding means are continuously arranged in the same row, and the multiplicand bit transmission line connected to each partial product generating means in the same block is digitized by a predetermined number of bits from a block adjacent to the block. Shift and connect,
The output signal line of the first partial adding means is shifted in the direction opposite to the multiplicand bit transmission line by digit shifting, and the output signal line is connected to the second addition output of another block as a predetermined input from the outside. Characteristic multiplier.
算手段に入力する信号を生成する部分関生成手段への被
乗数ビット伝達線のうちの1つを同一とすることを特徴
とする請求項1の乗算器。2. One of the multiplicand bit transmission lines to the partial relation generating means for generating a signal to be input to the plurality of first partial adding means in the same block is the same. 1 multiplier.
信号のシフト量と等しく、かつ反対方向に桁合わせシフ
トした他のブロックの第1部分加算手段の出力信号を前
記2つのブロックと異なるブロックの第2部分加算手段
に入力することを特徴とする請求項2の乗算器。3. A block different from the two blocks in the output signal of the first partial addition means of the other block which is equal to the shift amount of the output signal of the first partial addition means of the block and is digit-shifted in the opposite direction. 3. The multiplier according to claim 2, wherein the multiplier is input to the second partial addition means of.
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