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JPH01109427A - Binary number multiplying system - Google Patents

Binary number multiplying system

Info

Publication number
JPH01109427A
JPH01109427A JP26635887A JP26635887A JPH01109427A JP H01109427 A JPH01109427 A JP H01109427A JP 26635887 A JP26635887 A JP 26635887A JP 26635887 A JP26635887 A JP 26635887A JP H01109427 A JPH01109427 A JP H01109427A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
multiplier
multiplication
multiplicand
register
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP26635887A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Onishi
忠志 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP26635887A priority Critical patent/JPH01109427A/en
Publication of JPH01109427A publication Critical patent/JPH01109427A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、2進数の演算に係り、特にバイブライン処理
に好適な2進数乗算方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to binary number arithmetic, and particularly to a binary number multiplication method suitable for vibe line processing.

(従来の技術〕 従来の加算回路と論理積回路を組合せた符号なし2進数
の乗算方式については、「コンピュータの高速演算方式
(堀越彌監訳、近代科学社)第163頁から第167頁
」に論じられている。
(Prior art) Regarding the multiplication method for unsigned binary numbers that combines a conventional addition circuit and AND circuit, see "High-speed calculation method for computers" (translated by Yaya Horikoshi, published by Kindai Kagakusha), pages 163 to 167. being discussed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術では、被乗数と乗数の1ビツトとの間で論
理積をとり、重み処理の後、それらの結果の総和を求め
ることにより1乗算結果を求めるため、乗数のビット長
に等しい段数の加算回路と1段の論理積回路が必要にな
る。したがって、乗数のビット長をm;加算回路の演算
時間をta。
In the above-mentioned conventional technology, a logical product is performed between the multiplicand and 1 bit of the multiplier, and after weight processing, the sum of these results is calculated to obtain the 1-multiplication result. Therefore, the number of stages equal to the bit length of the multiplier is A circuit and a one-stage AND circuit are required. Therefore, the bit length of the multiplier is m; the calculation time of the adder circuit is ta.

論理積の遅延時間をtnとすれば、乗算時間tcは tc=taXm+t4 が必要になり、乗数のビット長が増すにつれて乗算時間
が増大する問題があった。
If the delay time of the logical product is tn, the multiplication time tc needs to be tc=taXm+t4, and there is a problem that the multiplication time increases as the bit length of the multiplier increases.

本発明の目的は、乗算時間を乗数のビット長mに依存し
ないようにすること、即ち加算回路の演算時間taと論
理積回路の遅延時間t4を加えた。
An object of the present invention is to make the multiplication time independent of the bit length m of the multiplier, that is, to add the calculation time ta of the adder circuit and the delay time t4 of the AND circuit.

tc=taXt4 まで向上することにある。加えて、回路構成の簡単化を
図り、LSI化を容易にすることを目的とする。
The objective is to improve the temperature to tc=taXt4. In addition, the purpose is to simplify the circuit configuration and facilitate LSI implementation.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、従来技術の加算回路と論理積回路で構成さ
れる符号なし2進数乗算方式に、乗数の各ビットに対す
る被乗数の演算を行なう加算回路の出力を記憶するレジ
スタ群を追加して、各段の加算回路の出力をクロック入
力を用いて逐次記憶し、クロック入力ごとに処理を進行
するパイプライン構成にすることによって実現できる。
The above purpose is to add a group of registers to store the output of the adder circuit that calculates the multiplicand for each bit of the multiplier to the conventional unsigned binary multiplication method consisting of an adder circuit and an AND circuit. This can be achieved by using a pipeline configuration in which the outputs of the adder circuits in the stages are stored sequentially using clock inputs, and processing proceeds for each clock input.

〔作用〕[Effect]

符号なし2進数の乗算は、被乗数と乗数の1ビツトとの
間で論理積をとり、各ビットに対する重みに等しい2”
倍した後、各ビットに対する被乗数の演算結果の総和を
求めることによって実現できる。このとき1乗数の各ビ
ットに対する被乗数の演算を行なう加算回路の出力を、
クロック入力を用いて結果格納レジスタ群に逐次記憶し
て1次段への入力にする。また、被乗数および乗数も別
別の遅延レジスタ群を使用して、クロック入力ごとに遅
延し、前段までの演算結果とのタイミングを合わせるよ
うにする。こうすることによって、前段の演算結果は結
果格納レジスタに記憶されているため、各結果格納レジ
スタより前段の加算回路および論理積回路は、別の入力
に対する演算を実行することが可能になる。このように
して、クロック入力を用いて演算を進行し、クロック入
力ごとに乗算結果を出力するパイプライン構成にするこ
・とにより1乗算時間をクロック入力の周期に等しい時
間まで向上することができる。確実な乗算を行なうため
には、クロック入力の周期が、加算回路の演算時間と論
理積回路の遅延時間を加えた時間以下でなければならな
い。
Multiplying unsigned binary numbers performs an AND operation between the multiplicand and one bit of the multiplier, giving 2" equal to the weight for each bit.
This can be achieved by multiplying and then calculating the sum of the multiplicand calculation results for each bit. At this time, the output of the adder circuit that calculates the multiplicand for each bit of the 1st multiplier is
Using the clock input, the results are sequentially stored in a group of result storage registers and used as input to the primary stage. Furthermore, separate delay register groups are used for the multiplicand and the multiplier, so that each clock input is delayed to match the timing with the operation results up to the previous stage. By doing so, since the result of the operation at the previous stage is stored in the result storage register, the adder circuit and the AND circuit at the stage before each result storage register can perform an operation on another input. In this way, by creating a pipeline configuration in which the calculation proceeds using the clock input and outputs the multiplication result for each clock input, the time required for one multiplication can be improved to a time equal to the period of the clock input. . In order to perform reliable multiplication, the period of the clock input must be less than or equal to the sum of the calculation time of the adder circuit and the delay time of the AND circuit.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の方式による符号なし2進数乗算回路の一
実施例を第1図および第2図を用いて説明する。また、
第3図に第1図に示す符号なし2進数乗算回路を利用し
た、符号つき2進数乗算回路を示す。
An embodiment of an unsigned binary multiplication circuit according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. Also,
FIG. 3 shows a signed binary number multiplication circuit using the unsigned binary number multiplication circuit shown in FIG.

符号なし2進数乗算回路は、被乗数を遅延する被乗数遅
延レジスタ群11乗数を遅延する乗数遅延レジスタ、乗
数の1ビツトに対する被乗数の演算を行なう論理積ゲー
ト群3および加算器群4、加算器群4の出力をそれぞれ
逐次記憶する結果格納レジスタ群5で構成し、クロック
入力に同期して動作させ、クロック入力ごとに乗算結果
を出力する。
The unsigned binary multiplication circuit includes a group of multiplicand delay registers 11 that delay the multiplicand, a multiplier delay register that delays the multiplier, a group of AND gates 3 and an adder group 4 that perform an operation on the multiplicand for one bit of the multiplier. It consists of a group of result storage registers 5 that sequentially store the outputs of , respectively, and is operated in synchronization with a clock input, and outputs a multiplication result for each clock input.

まず、初段の論理積ゲート3−1によって、被乗数K 
O””’ X 11−1と乗数の最下位ビットyOとの
論理積がとられ、初段の加算量4−1を用いて。
First, the first-stage AND gate 3-1 calculates the multiplicand K
O""'

定数「0」を加算し、その結果は最下位ビットを除いて
初段の結果格納レジスタ5−1にクロックタイミングで
記憶される。このとき、被乗数x。
A constant "0" is added, and the result, excluding the least significant bit, is stored in the first stage result storage register 5-1 at clock timing. At this time, the multiplicand x.

〜Xn−1は初段の被乗数遅延レジスタにラッチされ、
初段の被乗数遅延レジスタ1−1の内容は。
~Xn-1 is latched into the first stage multiplicand delay register,
The contents of the first stage multiplicand delay register 1-1 are as follows.

次段の被乗数遅延レジスタ1−2に移される。また、乗
数y1〜7m”lと初段の加算器4−1の出力の最下位
のビットは、乗数遅延レジスタ2−1にラッチされ、最
下位より2番目のビット(y* )を除いて、次段の乗
数遅延レジスタ2−2に移される。
It is moved to the next stage multiplicand delay register 1-2. Furthermore, the lowest bits of the multipliers y1 to 7m''l and the output of the first-stage adder 4-1 are latched in the multiplier delay register 2-1, and except for the second lowest bit (y*), It is moved to the next stage multiplier delay register 2-2.

次に、2段目の論理積ゲート3−2では、前回被乗数を
示している初段の被乗数遅延レジスタ1−1の内容と前
回乗数を示している初段の乗数遅延レジスタ2−1の出
力の最下位から2番目のビット(yl)との論理積をと
り、その結果と初段の結果格納レジスタ5−1の内容を
2段目の加算器4−2を用いて加算する。加算器4−2
の最下位ビットの出力は2段目の乗数遅延レジスタ2−
2の2ビット目にラッチされ、それ以外のビットは2段
目の結果格納レジスタ5−2に記憶される。
Next, the second-stage AND gate 3-2 outputs the contents of the first-stage multiplicand delay register 1-1 indicating the previous multiplicand and the output of the first-stage multiplier delay register 2-1 indicating the previous multiplicand. A logical AND operation is performed with the second bit (yl) from the lowest, and the result is added to the contents of the first stage result storage register 5-1 using the second stage adder 4-2. Adder 4-2
The output of the least significant bit of is the second stage multiplier delay register 2-
2, and the other bits are stored in the second stage result storage register 5-2.

第1図では省略しているが、同様の処理を乗数の全ビッ
トに対して処理し、最後に最終段の加算器4−mの出力
を、最下位ビットは最終段の乗数遅延レジスタ2−mの
mビット目にラッチされ、それ以外のビットは最終段の
結果格納レジスタ5−mに記憶される。
Although not shown in FIG. 1, similar processing is performed on all bits of the multiplier, and finally the output of the adder 4-m at the final stage is output, and the least significant bit is output from the multiplier delay register 2-m at the final stage. The mth bit of m is latched, and the other bits are stored in the final stage result storage register 5-m.

このようにして、最終段の結果格納レジスタ5−mと乗
数遅延レジスタ2−mに、被乗数xo〜X5−1と乗数
70 ”” 7 wa−1に対する乗算結果z。
In this way, the result storage register 5-m and multiplier delay register 2-m at the final stage contain the multiplication result z for the multiplicand xo to X5-1 and the multiplier 70 7 wa-1.

〜2.◆、−1が得られる6本回路の構成の特徴は、各
レジスタ群1,2.5と論理積ゲート群3および加算器
群4の5種類の構成要因で符号なし2進数の乗算が実現
できることである。
~2. ◆The feature of the configuration of the six circuits that yields -1 is that multiplication of unsigned binary numbers is realized using five types of components: each register group 1, 2.5, AND gate group 3, and adder group 4. It is possible.

また、演算は第2図のタイミングチャートに示すように
、クロック入力ごとに進行する。この場合には、被乗数
x(i)、乗数y(t)はクロックに同期して変化する
ものとする。したがって、入力x(s) 、 y(1)
に対する乗算結果Z(、)も、クロック入力ごとに出力
される。1番目の入力x(o)。
Further, the calculation progresses for each clock input, as shown in the timing chart of FIG. In this case, it is assumed that the multiplicand x(i) and the multiplier y(t) change in synchronization with the clock. Therefore, the inputs x(s), y(1)
The multiplication result Z(,) for is also output for each clock input. 1st input x(o).

y (o)に対する出力はz(0)であり、1クロック
分遅れた入力x(z) t y(z)に対する出力はz
(1)となる、また、最終の乗算結果Z(、)は入力x
(1)。
The output for y (o) is z (0), and the output for the input x (z) t y (z) delayed by one clock is z
(1), and the final multiplication result Z(,) is the input x
(1).

y(、)に対して、クロックの周期をTとすると、m 
X Tだけ遅れて出力される。このとき、論理積ゲート
群3の遅延時間と加算器群4の・演算時間を加えた時間
は、クロック入力の周期よりも小さくなければならない
、逆に、この条件を満足するならば、乗算時間はクロッ
ク入力の周期まで向上されたことになる。ここでは、被
乗数および乗数がすでにクロック入力と同期がとられて
いるタイミングを示したが、もし同期がとられていない
場合には、第1図の入力(被乗数9乗数)の前段に同期
を目的とするレジスタを追加すればよい。
For y(,), if the clock period is T, then m
Output is delayed by XT. At this time, the sum of the delay time of the AND gate group 3 and the operation time of the adder group 4 must be smaller than the period of the clock input. Conversely, if this condition is satisfied, the multiplication time This means that the period has been improved to the period of the clock input. Here, we have shown the timing when the multiplicand and multiplier are already synchronized with the clock input, but if they are not synchronized, the purpose is to synchronize with the previous stage of the input (multiplicand 9 multiplier) in Figure 1. All you have to do is add a register.

第3図は、第1図に示す符号なし2進数乗算回路に、符
号の処理を行なう排他的論理和ゲート6゜非他的論理和
ゲート6の出力を記憶し遅延する符号レジスタ群7.被
乗数の2の補数を求める補数演算回路8.その出力を記
憶する被乗数レジスタ10、乗数の2の補数を求める補
数演算回路9゜その結果を記憶する乗数レジスタ112
乗算結果の2の補数を求める補数演算回路13.最終結
果を記憶する出力レジスタを追加した符号つき2進数乗
算回路である。
FIG. 3 shows a group of code registers 7 for storing and delaying the output of the exclusive OR gate 6 and the non-alternative OR gate 6 for processing codes in the unsigned binary multiplication circuit shown in FIG. Complement calculation circuit for calculating the two's complement of the multiplicand 8. A multiplicand register 10 stores the output, a complement arithmetic circuit 9 calculates the two's complement of the multiplier, and a multiplier register 112 stores the result.
Complement calculation circuit 13 that calculates the two's complement of the multiplication result. It is a signed binary multiplier circuit with an additional output register to store the final result.

ここで、被乗数1乗数および乗算結果は2の補数で表わ
され、それぞれ符号ビットXs g ys gzsが“
1″のとき負の値を、′0”のとき正の値を示す、補数
演算回路8および9は、被乗数および乗数の給体値を求
め、それぞれの結果は被乗数レジスタ10および乗数レ
ジスタ11に、クロックタイミングで記憶された後、符
号なし2進数乗算回路12に入力する。符号なし2進数
乗算回路12では、絶対値の乗算を行ない、符号は排他
的論理和6で処理する。排他的論理和ゲート6の出力が
“0”ならば乗算結果は正の値となるため、符号なし2
進数乗算回路12の結果をそのまま出力し、排他的論理
和ゲート6の出力が“1”ならば、乗算結果は負の値と
なるため、補数演算回路13によって2の補数を求めて
出力する。符号レジスタ群7は、符号と符号なし2進数
乗算回路12の出力(給体値乗算結果)とのタイミング
を合わせることを目的とする。最終の符号つき乗算結果
は出力レジスタ14に記憶される。このとき。
Here, the multiplicand 1 multiplier and the multiplication result are expressed as two's complement numbers, and the sign bits Xs g ys gzs are “
Complement calculation circuits 8 and 9, which indicate a negative value when the value is 1'' and a positive value when the value is '0'', calculate the feed values of the multiplicand and the multiplier, and the respective results are stored in the multiplicand register 10 and the multiplier register 11. , and then input to the unsigned binary multiplier circuit 12. The unsigned binary multiplication circuit 12 performs absolute value multiplication, and the sign is processed by exclusive OR 6. If the output of the exclusive OR gate 6 is “0”, the multiplication result will be a positive value, so the unsigned 2
If the result of the hexadecimal multiplication circuit 12 is output as is and the output of the exclusive OR gate 6 is "1", the multiplication result will be a negative value, so the complement arithmetic circuit 13 calculates the two's complement and outputs it. The purpose of the code register group 7 is to match the timing of the code and the output of the unsigned binary number multiplication circuit 12 (supply value multiplication result). The final signed multiplication result is stored in output register 14. At this time.

乗算時間は、それぞれの補数演算回路の演算時間、また
は符号なし2進数乗算回路12の乗算時間によって決定
される。
The multiplication time is determined by the calculation time of each complement calculation circuit or the multiplication time of the unsigned binary multiplication circuit 12.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、符号なし2進数乗算方式において、そ
の乗算時間を加算回路の演算時間と論理積回路の遅延時
間を加えた時間まで向上することができる。また、乗算
回路は、ビット長の異なる2種のレジスタ群と加算回路
群および論理積ゲート群の組合せによって実現できるた
め、アーキテクチャの簡単化が図れ、LSI化に適した
構成となっている。
According to the present invention, in the unsigned binary multiplication method, the multiplication time can be improved to the sum of the calculation time of the adder circuit and the delay time of the AND circuit. Further, since the multiplication circuit can be realized by a combination of two types of register groups having different bit lengths, an adder circuit group, and an AND gate group, the architecture can be simplified and the structure is suitable for LSI implementation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例である符号なし2進数乗算回
路の構成図、第2図は第1図に示す符号なし2進数乗算
回路のタイミングチャート、第3図は符号なし2進数乗
算回討を応用した符号つき2進数乗算回路の構成図であ
る。 1・・・被乗数遅延レジスタ群、2・・・乗数遅延レジ
スタ群、3・・・論理積ゲート群、4・・・加算器群、
5・・・結果格納レジスタ群、6・・・排他的論理和ゲ
ート。 7・・・符号レジスタ群、8・・・被乗数の補数演算回
路、9・・・乗数の補数演算回路、10・・・被乗数レ
ジスタ、11・・・乗数レジスタ、12・・・符号なし
2進数乗算回路、13・・・出力の補数演算回路、14
・・・出力レジスタ。 第3図
Fig. 1 is a block diagram of an unsigned binary multiplication circuit which is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a timing chart of the unsigned binary multiplication circuit shown in Fig. 1, and Fig. 3 is an unsigned binary multiplication circuit. FIG. 2 is a configuration diagram of a signed binary number multiplication circuit to which the calculation is applied. 1... Multiplicand delay register group, 2... Multiplier delay register group, 3... AND gate group, 4... Adder group,
5...Result storage register group, 6...Exclusive OR gate. 7... Sign register group, 8... Multiplicand complement arithmetic circuit, 9... Multiplicand complement arithmetic circuit, 10... Multiplicand register, 11... Multiplier register, 12... Unsigned binary number Multiplier circuit, 13... Output complement arithmetic circuit, 14
...Output register. Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、加算回路と論理積回路で構成した符号なし2進数乗
算回路において、乗数の各ビットに対する被乗数の演算
結果を逐次記憶するレジスタ群を設け、クロック入力毎
に乗算結果を出力するパイプライン構成とし、乗数の各
ビットに対する演算を行なう回路が、全て等しい構成と
なるようにしたことを特徴とする2進数乗 算方式。
[Scope of Claims] 1. In an unsigned binary multiplier circuit composed of an adder circuit and an AND circuit, a register group is provided to sequentially store the calculation results of the multiplicand for each bit of the multiplier, and the multiplication results are stored for each clock input. A binary number multiplication system characterized in that it has a pipeline configuration for outputting, and circuits that perform operations on each bit of a multiplier have the same configuration.
JP26635887A 1987-10-23 1987-10-23 Binary number multiplying system Pending JPH01109427A (en)

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