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JP3922380B2 - Extensible squarer and square calculation method - Google Patents
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JP3922380B2 - Extensible squarer and square calculation method - Google Patents

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JP3922380B2 JP2004215820A JP2004215820A JP3922380B2 JP 3922380 B2 JP3922380 B2 JP 3922380B2 JP 2004215820 A JP2004215820 A JP 2004215820A JP 2004215820 A JP2004215820 A JP 2004215820A JP 3922380 B2 JP3922380 B2 JP 3922380B2
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Description

本発明は、二乗器に関し、より特には拡張可能二乗器に関する。   The present invention relates to squarers, and more particularly to expandable squarers.

二乗演算は、VLSI回路、通信システム及びレーダシステムにおいて広く用いられてきた。以前には、乗算器が二乗演算を行うのに用いられてきた。複雑な演算システム又は集積回路により、何十万の乗算器が必要とされる。これは、コストの増加を招く。   Square operation has been widely used in VLSI circuits, communication systems and radar systems. In the past, multipliers have been used to perform square operations. With complex computing systems or integrated circuits, hundreds of thousands of multipliers are required. This leads to an increase in cost.

この問題を解決するため、二乗演算技術及び回路が開発されてきた。図1は、ブース乗算の表である。図1を参照すると、yは被乗数を表わし、xは乗数を表わし、iはビット数及び整数を表わす。ブース法は、演算ごとに3ビットをチェックし、2ビットをスキップする。したがって、図1に示されるように、1ビットは重なり、部分積の項のm/2列が発生される。   In order to solve this problem, a square calculation technique and a circuit have been developed. FIG. 1 is a table of booth multiplication. Referring to FIG. 1, y represents a multiplicand, x represents a multiplier, and i represents a bit number and an integer. The Booth method checks 3 bits for each operation and skips 2 bits. Thus, as shown in FIG. 1, one bit overlaps and an m / 2 column of partial product terms is generated.

図2は、先行技術の二乗器の部分的な乗算行列である。図2を参照すると、Aはビットコードを表わし、下付き文字はビットコードのビットを表わす。図2において、4ビットデータ(A)二乗演算の部分乗算行列を示す。 FIG. 2 is a partial multiplication matrix of a prior art squarer. Referring to FIG. 2, A represents a bit code and the subscript represents a bit of the bit code. FIG. 2 shows a partial multiplication matrix of 4-bit data (A 0 A 1 A 2 A 3 ) square operation.

加えて、ブース符号化方法も二乗演算に用いられる。例えば、ブース符号化方法が8ビットデータに関する二乗演算を行う前に、この8ビットデータは以下のように示される。

−b+b+・・・+b=B+B+B+B

ここで、bは8ビットデータのビットコードを表わし、下付き文字はビットコードのビットを表わす。B、B、B及びBは、ブース符号化方法による演算を表わし、以下のように示される。

=−2b2i+1+b2i+b2i−1
In addition, the Booth encoding method is also used for the square calculation. For example, before the Booth encoding method performs a square operation on 8-bit data, the 8-bit data is represented as follows.

-B 7 2 7 + b 6 2 6 + ... + b 0 2 0 = B 3 2 6 + B 2 2 4 + B 1 2 2 + B 0 2 0

Here, b represents a bit code of 8-bit data, and a subscript represents a bit of the bit code. B 1 , B 2 , B 3 and B 4 represent operations according to the Booth encoding method and are expressed as follows.

B i = −2b 2i + 1 + b 2i + b 2i−1

図3は、8ビットブース法による部分的に折り畳まれた乗算行列である。図3を参照すると、8ビットデータの二乗値は、以下のように示されることができる。

(2B+2B+2B)×B+B×2
+(2B+2B)×B+B×2B
+(2B)×B+B×B
+B×B12

この式は、以下のように単純化されることができる。

(P+C)+(P+C)2+(P+C)2+C12

ここで、P及びCは、以下の式によって表わされる。

=B×B i=1,...,4

=(−b5−2i+b4−2i+・・・+b2i+2+b2i+1)×B
i=0,...,2
FIG. 3 shows a partially folded multiplication matrix according to the 8-bit Booth method. Referring to FIG. 3, the square value of 8-bit data can be expressed as follows.

(2B 3 2 6 + 2B 2 2 4 + 2B 1 2 2 ) × B 0 2 0 + B 0 × 2 0
+ (2B 3 2 4 + 2B 2 2 2 ) × B 1 2 4 + B 1 × 2B 1 4
+ (2B 3 2 2 ) × B 2 2 8 + B 2 × B 2 2 8
+ B 3 × B 3 2 12

This equation can be simplified as follows.

(P 0 2 3 + C 0 ) + (P 1 2 3 + C 1 ) 2 4 + (P 2 2 3 + C 2 ) 2 8 + C 3 2 12

Here, P and C are represented by the following equations.

C i = B i × B i i = 1,. . . , 4

P i = (− b 7 2 5-2i + b 6 2 4-2i +... + B 2i + 2 2 0 + b 2i + 1 2 0 ) × B i
i = 0,. . . , 2

これらの先行技術の方法は、大きいサイズの回路を必要とする。この要求は、回路の集積の傾向と衝突する。   These prior art methods require large sized circuits. This requirement conflicts with the trend of circuit integration.

したがって、本発明は、回路のサイズを効率的に減少する拡張可能二乗器に向けられる。   Accordingly, the present invention is directed to an expandable squarer that effectively reduces the size of the circuit.

本発明は、データ二乗演算に関する上述した拡張可能二乗器に関する二乗演算の方法にも向けられる。   The present invention is also directed to the method of squaring for the expandable squarer described above for data squaring.

本発明は、nビットデータの二乗演算を行う拡張可能二乗器を開示する。nは、0に等しくない正の整数である。拡張可能二乗器は、ビット拡張回路及び複数の演算ユニットを具える。ビット拡張回路は、対応するビット拡張データを出力するn−1個のビット拡張出力端子を有し、i番目のビット拡張データは、

Figure 0003922380
であり、bn−1、b及びbi+1は、nビットデータのn−1番目、j番目及びi+1番目のビットコードを表わし、i、j及びkは、正の整数である。複数の演算ユニットは、バイナリ重みにしたがってnビットデータのビットコードを受ける。最上位ビットのビットコードを受ける演算ユニットを除いて、演算ユニットの入力端子は、ビット拡張データを受けるために、これらに対応するビット拡張出力端子に結合される。演算ユニットの各々は、ビット拡張データにビットコードと2の二乗とを乗算し、ビットコードの二乗値を加え、被演算子(Si)を発生する。
The present invention discloses an expandable squarer that performs a square operation on n-bit data. n is a positive integer not equal to 0. The expandable squarer includes a bit expansion circuit and a plurality of arithmetic units. The bit extension circuit has n−1 bit extension output terminals for outputting corresponding bit extension data, and the i-th bit extension data is:
Figure 0003922380
B n−1 , b j and b i + 1 represent the (n−1) th, jth and i + 1th bit codes of n-bit data, and i, j and k are positive integers. The plurality of arithmetic units receive a bit code of n-bit data according to the binary weight. Except for the arithmetic unit that receives the bit code of the most significant bit, the input terminal of the arithmetic unit is coupled to the corresponding bit extended output terminal for receiving the bit extended data. Each of the arithmetic units multiplies the bit extension data by the bit code and the square of 2, adds the square value of the bit code, and generates an operand (Si) .

本発明の実施例において、拡張可能二乗器は、前記演算ユニットの出力を受け、前記演算ユニットの出力を以下のように演算する加算演算ユニットを伴う乗算演算ユニットをさらに具える。

Figure 0003922380
ここで、Sは、i番目のビットコードを受ける演算ユニットから発生された被演算子を表わし、Cn−1は、最上位ビットのビットコードを受ける演算ユニットから発生された、最上位ビットのビットコードの二乗に等しい被演算子を表わす。
In an embodiment of the present invention, the expandable squarer further includes a multiplication operation unit with an addition operation unit that receives the output of the operation unit and calculates the output of the operation unit as follows.
Figure 0003922380
Here, S i represents an operand generated from the arithmetic unit that receives the i-th bit code, and C n−1 is the most significant bit generated from the arithmetic unit that receives the bit code of the most significant bit. Represents an operand equal to the square of the bit code of.

いくつかの実施例において、拡張可能二乗器は、バイナリ重みにしたがってビットコードを発生するデコーダをさらに具える。   In some embodiments, the expandable squarer further comprises a decoder that generates a bit code according to the binary weights.

本発明は、nビットデータの二乗値を演算する二乗演算方法も開示する。この方法は、n−1ビット拡張データを発生するステップを含み、ここで、i番目のビット拡張データは、

Figure 0003922380
であり、bn−1、b及びbi+1は、nビットデータのn−1番目、j番目及びi+1番目のビットコードを表わし、i、j及びkは、正の整数である。最上位ビットのビットコードを受ける演算ユニットを除いて、ビットコードの各々は、複数の計算を発生するために、ビット拡張データの1つに乗算される。前記計算は、複数の被演算子を発生するために、2を乗算され、これらに対応するビットコードの二乗値を加算される。nビットデータの二乗値は、以下の式にしたがって前記複数の被演算子を演算することによって発生される。
Figure 0003922380
ここで、Sは、i番目のビットコードを受ける演算ユニットから発生された被演算子を表わし、Cn−1は、最上位ビットのビットコードを受ける演算ユニットから発生された、最上位ビットのビットコードの二乗に等しい被演算子を表わす。
The present invention also discloses a square calculation method for calculating a square value of n-bit data. The method includes generating n-1 bit extension data, where the i th bit extension data is:
Figure 0003922380
B n−1 , b j and b i + 1 represent the (n−1) th, jth and i + 1th bit codes of n-bit data, and i, j and k are positive integers. With the exception of the arithmetic unit that receives the bit code of the most significant bit, each bit code is multiplied by one of the bit extension data to generate a plurality of calculations. The calculation is multiplied by 2 to generate a plurality of operands , and the corresponding bit code square values are added. A square value of n-bit data is generated by calculating the plurality of operands according to the following equation.
Figure 0003922380
Here, S i represents an operand generated from the arithmetic unit that receives the i-th bit code, and C n−1 is the most significant bit generated from the arithmetic unit that receives the bit code of the most significant bit. It represents the same operand of the square of the bit codes.

したがって、本発明は、前記式を用いる。前記演算ユニットは、前記被演算子を、前記ビットコード及びこれらに対応するビット拡張データにしたがって、nビットデータの二乗値を発生するために発生する。これらの式によって、本発明の拡張可能二乗器は、有効に減少されることができる。したがって、システム全体のサイズも減少する
Therefore, the present invention uses the above formula. The arithmetic unit, the operand, according to the bit code and the bit extension data corresponding to these, produced in order to generate a square of n-bit data. With these equations, the expandable squarer of the present invention can be effectively reduced. Therefore, the overall system size is also reduced.

本発明の上述した及び他の目的、特徴及び利点を理解可能にするために、図を伴う好適実施例は、以下に詳細に記載される。   In order to make the aforementioned and other objects, features and advantages of the present invention comprehensible, a preferred embodiment accompanied with figures is described in detail below.

以下は、4ビット及び8ビットデータに関する二乗演算の説明である。   The following is a description of the square operation for 4-bit and 8-bit data.

4ビットデータを記述する式は、以下に示される。

B=−b3++b+b

ここで、bは4ビットデータのビットコードを表わし、下付き文字はビットコードのビットを表わす。4ビットデータに関する二乗演算は、図4における行列として示すことができる。
The equation describing the 4-bit data is shown below.

B = −b 3 2 3+ b 2 2 2 + b 1 2 1 + b 0 2 0

Here, b represents a bit code of 4-bit data, and a subscript represents a bit of the bit code. The square operation for 4-bit data can be shown as a matrix in FIG.

図4は、本発明の一実施例による4ビットデータに関する二乗演算の演算行列である。図4を参照すると、この行列は、以下の式(1)によって表わすことができる。

=(−2b+2b+2b)×b+b×b
+(−2b+2b)×b+b×b
+(−2b)×b+b×b
+b×b (1)

式(1)は以下のように簡単にすることができる。

+S+S+C

ここで、S及びCは式(2)のように表わすことができる。

=(P+C) j=0,...,2
=b×b i=0,...,2 (2)

ここで、Pは以下のように規定される。

=(−b2−i+b1−i+bi+1)×b
i=0,...,2

ここで、この式の一部はBEによって表わされ、Pは式(3)において示される。

=BE×b (3)
FIG. 4 is an operation matrix of a square operation regarding 4-bit data according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, this matrix can be represented by the following equation (1).

B 2 = (− 2b 3 2 3 + 2b 2 2 2 + 2b 1 2 1 ) × b 0 2 0 + b 0 × b 0 2 0
+ (-2b 3 2 2 + 2b 2 2 1 ) × b 1 2 2 + b 1 × b 1 2 2
+ (-2b 3 2 1 ) × b 2 2 4 + b 2 × b 2 2 4
+ B 3 × b 3 2 6 (1)

Equation (1) can be simplified as follows.

S 0 + S 1 2 2 + S 2 2 4 + C 0 2 6

Here, S and C can be expressed as shown in Equation (2).

S j = (P j 2 2 + C f ) j = 0,. . . , 2
C i = b i × b i i = 0,. . . , 2 (2)

Here, P j is defined as follows.

P i = (− b 3 2 2−i + b 2 2 1−i + b i + 1 2 0 ) × b i
i = 0,. . . , 2

Here, a part of this equation is represented by BE i , and P i is shown in equation (3).

P i = BE i × b i (3)

以下は、8ビットデータに関する二乗演算の説明である。8ビットデータを記述する式は、以下に示される。

B=−b+b+b+b+b+b+b+b
The following is a description of the square operation for 8-bit data. The equation describing 8-bit data is shown below.

B = -b 7 2 7 + b 6 2 6 + b 5 2 5 + b 4 2 4 + b 3 2 3 + b 2 2 2 + b 1 2 1 + b 0 2 0

8ビットデータに関する二乗演算は、図5における行列のように示すことができる。   The square operation for 8-bit data can be shown as a matrix in FIG.

図5は、本発明の一実施例による5ビットデータに関する二乗演算の演算行列である。図5を参照すると、この行列は以下の式によって表わすことができる。

=(−2b+2b+2b+2b+2b+2b+2b)×b+b×b
+(−2b+2b+2b+2b+2b+2b)×b+b×b
+(−2b+2b+2b+2b+2b)×b+b×b
+(−2b+2b+2b+2b)×b+b×b
+(−2b+2b+2b)×b+b×b
+(−2b+2b)×b10+b×b10
+(−2b)×b12+b×b12
+b×b14

この式は以下のように簡単にすることができる。

+S+S+S+S+S10+S12+C14

ここで、S及びCは式(2)のように表わすことができる。

=(P+C) j=0,...,6
=b×b i=0,...,7 (2)

ここで、Pは以下のように規定される。

=(−b6−i+b5−i+・・・+b1−i+bi+1)×b
i=0,...,2

ここで、この式の一部はBEによって表わされ、Pは式(3)において示される。
FIG. 5 is an operation matrix of a square operation regarding 5-bit data according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, this matrix can be represented by the following equation:

B 2 = (-2b 7 2 7 + 2b 6 2 6 + 2b 5 2 5 + 2b 4 2 4 + 2b 3 2 3 + 2b 2 2 2 + 2b 1 2 1 ) × b 0 2 0 + b 0 × b 0 2 0
+ (-2b 7 2 6 + 2b 6 2 5 + 2b 5 2 4 + 2b 4 2 3 + 2b 3 2 2 + 2b 2 2 1 ) × b 1 2 2 + b 1 × b 1 2 2
+ (-2b 7 2 5 + 2b 6 2 4 + 2b 5 2 3 + 2b 4 2 2 + 2b 3 2 1 ) × b 2 2 4 + b 2 × b 2 2 4
+ (- 2b 7 2 4 + 2b 6 2 3 + 2b 5 2 2 + 2b 4 2 1) × b 3 2 6 + b 3 × b 3 2 6
+ (-2b 7 2 3 + 2b 6 2 2 + 2b 5 2 1 ) × b 4 2 8 + b 4 × b 4 2 8
+ (-2b 7 2 2 + 2b 6 2 1 ) × b 5 2 10 + b 5 × b 5 2 10
+ (-2b 7 2 1 ) × b 6 2 12 + b 6 × b 6 2 12
+ B 7 × b 7 2 14

This equation can be simplified as follows.

S 0 + S 1 2 2 + S 2 2 4 + S 3 2 6 + S 4 2 8 + S 5 2 10 + S 6 2 12 + C 7 2 14

Here, S and C can be expressed as shown in Equation (2).

S j = (P j 2 2 + C f ) j = 0,. . . , 6
C i = b i × b i i = 0,. . . , 7 (2)

Here, P j is defined as follows.

P i = (− b 7 2 6−i + b 6 2 5-i +... + B 2 2 1−i + b i + 1 2 0 ) × b i
i = 0,. . . , 2

Here, part of this equation is represented by BE i, P i is shown in Formula (3).

図6は、本発明の一実施例による二乗演算の方法を示すフローチャートである。4ビット及び8ビットデータに関する二乗演算にしたがって、本発明は、nビットデータに関する二乗演算を開示する。図6を参照すると、本発明は、nビットデータに関する二乗演算を行う。nビットデータは以下のように示すことができる。

B=−b n−1 n−1+bn−2n−2+・・・+b
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of square calculation according to an embodiment of the present invention. In accordance with a square operation on 4 bit and 8 bit data, the present invention discloses a square operation on n bit data. Referring to FIG. 6, the present invention performs a square operation on n-bit data. The n-bit data can be expressed as follows.

B = b n−1 2 n−1 + b n−2 2 n−2 +... + B 0 2 0

ステップS610は、n−1ビット拡張データBEを発生し、i番目の拡張データBEは、以下のように示すことができる。

Figure 0003922380
Step S610 generates n-1 bit extension data BE, and the i-th extension data BE can be expressed as follows.
Figure 0003922380

ステップS620において、式(3)において示されるような計算Pを発生するために、すべてのビット拡張データは、これらに対応するビットコードと乗算する。ステップS630において、以下に示されるような被演算子Sを発生するために、すべての計算Pは、2の二乗と乗算し、次に、これらに対応するビットコードの二乗を加算する。

=(P+C) j=0,...,n−2
=b×b i=0,...,n−1
In step S620, all bit extension data is multiplied with their corresponding bit codes to generate a calculation P as shown in equation (3). In step S630, all computations P are multiplied by the squares of 2 to generate the operand S as shown below, and then add the squares of the corresponding bit codes.

S j = (P j 2 2 + C j ) j = 0,. . . , N-2
C i = b i × b i i = 0 ,. . . , N-1

ステップS640は、以下のようなすべての被演算子Sによるnビットデータの二乗演算の結果を発生する。

Figure 0003922380
Step S640 generates the result of the square operation of n-bit data by all operands S as follows.
Figure 0003922380

nビットデータの最上位ビットのビットコードは、nビットデータが正かそうでないかを決定する符号ビットを表わすことができる。nビットデータが負である場合、ビット拡張データBEは、演算前に反転されるべきである。   The bit code of the most significant bit of n-bit data can represent a sign bit that determines whether the n-bit data is positive or not. If n-bit data is negative, the bit extension data BE should be inverted before the operation.

図7は、本発明の一実施例によるnビットデータ用の拡張可能二乗器を示すブロック図である。図7を参照すると、この拡張可能二乗器の設計は、前記二乗演算の方法にしたがう。ビット拡張回路701は、n−1個のビット拡張データ(BE〜BEn−2)を演算ユニット(A〜An−2)に出力するn−1個のビット拡張出力端子を具える。図7を参照すると、本拡張可能二乗器は、バイナリ重みにしたがってnビットデータのnビットコードを受けるn個の演算ユニット(A〜An−1)をさらに具える。 FIG. 7 is a block diagram illustrating an expandable squarer for n-bit data according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the design of the expandable squarer follows the square calculation method. The bit extension circuit 701 includes n-1 bit extension output terminals for outputting n-1 bit extension data (BE 0 to BE n-2 ) to the arithmetic units (A 0 to A n-2 ). . Referring to FIG. 7, the extendable squarer further comprises an n-number of arithmetic units receives the n-bit code n-bit data according to a binary weighting (A 0 ~A n-1) .

図7を参照すると、本拡張可能二乗器は、デコーダ703及び加算演算ユニットを伴う乗算演算ユニットをさらに具える。デコーダ703は、対応する演算ユニットにnビットコードを発生する演算ユニット(A0〜An−1)の入力端子に結合される。すべての演算ユニットは、nビットデータの二乗演算に関して、入力データにしたがって被演算子を加算演算ユニットを伴う乗算演算ユニット705に発生する。デコーダ703がnビットデータをnビットコード(b0〜bn−1)にデコードした後、ビットコード(b0〜bn−1)を演算ユニット(A0〜An−1)に伝送する。最上位ビットのビットコードを受ける演算ユニットAn−1を除いて、他の演算ユニットは、図6におけるステップS620及びS630において示されるように、ビット拡張データBE及びビットコードbにしたがって、被演算子(S0〜Sn−2)を加算演算ユニットを伴う乗算演算ユニット705に発生する。演算ユニットAn−1は、被演算子n−1を加算演算ユニットを伴う乗算演算ユニット705に発生及び伝送するために、受けたビットコードbn−1を二乗する。加算演算ユニットを伴う乗算演算ユニット705は、ステップS640において示されるように、演算ユニット(A〜An−2)からの出力にしたがって、nビットデータの二乗を発生する。
Referring to FIG. 7, the expandable squarer further includes a multiplication operation unit with a decoder 703 and an addition operation unit. The decoder 703 is coupled to the input terminals of the arithmetic units (A0 to An-1) that generate an n-bit code in the corresponding arithmetic unit. All arithmetic unit with respect square operation of n-bit data, generates operands in multiplication operation unit 705 with the addition operation unit according to the input data. After the decoder 703 decodes the n-bit data into the n-bit code (b0 to bn-1), the bit code (b0 to bn-1) is transmitted to the arithmetic units (A0 to An-1). Except for the arithmetic unit An-1 for receiving a bit code of the most significant bit, the other operation units, as shown in step S620 and S630 in FIG. 6, according to the bit extension data BE i and bit code b i, the Operators (S0 to Sn-2) are generated in a multiplication operation unit 705 accompanied by an addition operation unit. Arithmetic unit A n-1, in order to generate and transmit the operand C n-1 to the multiplication operation unit 705 with the addition operation unit, squaring the bit codes b n-1 which has received. The multiplication operation unit 705 accompanied by the addition operation unit generates the square of n-bit data according to the output from the operation units (A 0 to A n−2 ), as shown in step S640.

図8は、本発明の一実施例による16ビットデータ用の拡張可能二乗器を示すブロック図である。図8を参照すると、巨大なデータ演算用の回路のサイズを縮小するために、本発明の拡張可能二乗器は、モジュール技術を使用する。図8における拡張可能二乗器は、ビット拡張回路801と、デコーダ803と、加算演算ユニットを伴う乗算演算ユニット805とを具える。異なるのは、演算ユニットが、例えば、演算モジュール810によって置き換えられることができることである。他の項目は、図6及び7において説明されたものと同様である。詳細な説明は繰り返されない。 FIG. 8 is a block diagram illustrating an expandable squarer for 16-bit data according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the expandable squarer of the present invention uses modular technology to reduce the size of the circuit for large data operations. Extendable squarer in Figure 8, comprises a bit expansion circuit 801, a decoder 803, and a multiplication operation unit 805 with the addition operation unit. The difference is that the arithmetic unit can be replaced by an arithmetic module 810, for example. Other items are the same as those described in FIGS. The detailed description will not be repeated.

図8における16ビット拡張可能二乗器はモジュール技術によって実現されるが、本発明はこれに限定されない。当業者は、モジュール技術が4ビット及び8ビット拡張可能二乗器に用いられることができることを理解するであろう。演算モジュールにおける演算ユニットの数は、特に制限されない。   The 16-bit expandable squarer in FIG. 8 is implemented by modular technology, but the present invention is not limited to this. One skilled in the art will appreciate that modular technology can be used for 4-bit and 8-bit expandable squarers. The number of arithmetic units in the arithmetic module is not particularly limited.

したがって、本発明の二乗演算にしたがって設計された拡張可能二乗器は、nビット二乗演算を実行することができる。本発明は、拡張可能二乗器を設計するために、nビットデータを直接二乗する。したがって、拡張可能二乗器のコストは下がる。加えて、拡張可能二乗器は、回路のサイズを縮小するために、モジュール技術に適合することができる。したがって、システム全体のコストは下げられる。   Thus, an expandable squarer designed according to the square operation of the present invention can perform an n-bit square operation. The present invention squares n-bit data directly to design an expandable squarer. Thus, the cost of the expandable squarer is reduced. In addition, the expandable squarer can be adapted to modular technology to reduce the size of the circuit. Therefore, the cost of the entire system is reduced.

本発明は、好例の実施例によって説明されたが、これらに限定されない。むしろ、添付された実施例は、本発明の等価物の範囲から逸脱することなく当業者によって形成されることができる本発明の他の変形例及び実施例を含むように広く構成されるべきである。   Although the invention has been described in terms of exemplary embodiments, it is not limited thereto. Rather, the appended embodiments should be broadly configured to include other variations and embodiments of the invention that can be made by those skilled in the art without departing from the scope of equivalents of the invention. is there.

ブース乗算の表である。It is a table of booth multiplication. 先行技術の二乗器の部分乗算行列である。2 is a partial multiplication matrix of a prior art squarer. 8ビットブース法による部分的に折り畳まれた乗算行列である。This is a partially folded multiplication matrix by the 8-bit Booth method. 本発明の一実施例による4ビットデータに関する二乗演算の演算行列である。3 is an arithmetic matrix of a square operation regarding 4-bit data according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による5ビットデータに関する二乗演算の演算行列である。3 is an arithmetic matrix of a square operation regarding 5-bit data according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による二乗演算の方法を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a method of square calculation according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例によるnビットデータ用の拡張可能二乗器を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an expandable squarer for n-bit data according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による16ビットデータ用の拡張可能二乗器を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating an expandable squarer for 16-bit data according to one embodiment of the present invention.

Claims (7)

nビットデータの二乗演算を行う拡張可能二乗器において、nが0に等しくない正の整数であり、該拡張可能二乗器は、
対応するビット拡張データを出力するn−1個のビット拡張出力端子を有するビット拡張回路であって、i番目のビット拡張データは、
Figure 0003922380
であり、bn−1、b及びbi+1は、nビットデータのn−1番目、j番目及びi+1番目のビットコードであり、i、j及びkは正の整数である、ビット拡張回路と、
複数の演算ユニットであって、最上位ビットのビットコードを受ける演算ユニットを除いてバイナリ重みにしたがってnビットデータのビットコードを受ける、複数の演算ユニットとを具え、前記ビット拡張出力端子に結合された前記演算ユニットの入力端子は、前記ビット拡張データを受けるこれらに対応し、前記演算ユニットの各々は、被演算子(Si)を発生するために、前記ビット拡張データと前記ビットコード及び2の二乗とを乗算し、前記ビットコードの二乗値を加えることを特徴とする拡張可能二乗器。
In an expandable squarer that performs a square operation on n-bit data, n is a positive integer not equal to 0, and the expandable squarer is
A bit expansion circuit having n-1 bit expansion output terminals for outputting corresponding bit expansion data, wherein the i-th bit expansion data is:
Figure 0003922380
B n−1 , b j and b i + 1 are n−1th, jth and i + 1th bit codes of n-bit data, and i, j and k are positive integers. When,
A plurality of arithmetic units, each of which receives a bit code of n-bit data in accordance with a binary weight except for the arithmetic unit that receives the bit code of the most significant bit, and is coupled to the bit extension output terminal The input terminals of the arithmetic unit correspond to those for receiving the bit extension data, and each of the arithmetic units generates the operand (Si) in order to generate the operand (Si) . An expandable squarer characterized by multiplying a square and adding a square value of the bit code.
請求項1に記載の拡張可能二乗器において、前記演算ユニットの出力を受け、前記演算ユニットの出力を、
Figure 0003922380
のように演算する加算演算ユニットを伴う乗算演算ユニットをさらに具え、Sは、i番目のビットコードを受ける前記演算ユニットから発生された被演算子を表わし、Cn−1は、を表わし、Cn−1は、最上位ビットのビットコードを受ける前記演算ユニットから発生された、前記最上位ビットのビットコードの二乗に等しい被演算子を表わすことを特徴とする拡張可能二乗器。
The expandable squarer according to claim 1, wherein the output of the arithmetic unit is received and the output of the arithmetic unit is
Figure 0003922380
And a multiplication operation unit with an addition operation unit that performs an operation as follows: S i represents an operand generated from the operation unit that receives the i-th bit code, C n−1 represents C n-1, the extendable squarer characterized generated from the arithmetic unit which receives the bit code of the most significant bits, to represent the operands is equal to the square of the bit code of the most significant bit.
請求項1に記載の拡張可能二乗器において、バイナリ重みに従ってビットコードを発生するデコーダをさらに具えることを特徴とする拡張可能二乗器。   2. The expandable squarer of claim 1, further comprising a decoder that generates a bit code according to binary weights. 請求項1に記載の拡張可能二乗器において、前記nビットデータの最上位ビットのビットコードは、前記nビットデータが正か否かを決定する符号ビットを表わすことを特徴とする拡張可能二乗器。   2. The expandable squarer according to claim 1, wherein the bit code of the most significant bit of the n-bit data represents a sign bit for determining whether or not the n-bit data is positive. . nビットデータの二乗値を演算する二乗演算の方法において、nはnビットコードを具える正の整数であり、該二乗演算の方法は、
n−1ビット拡張データを発生するステップであって、i番目のビット拡張データは、
Figure 0003922380
であり、bn−1、b及びbi+1は、nビットデータのn−1番目、j番目及びi+1番目のビットコードであり、i、j及びkは正の整数である、ステップと、
最上位ビットのビットコードを受ける演算ユニットを除いて、前記ビットコードの各々が、複数の計算を発生するために、前記ビット拡張データの1つと乗算するステップと、
前記複数の計算に2を乗算し、これらに対応するビットコードの二乗値を加算し、複数の被演算子を発生するステップと、
前記複数の被演算子を、
Figure 0003922380
にしたがって演算し、前記nビットデータの二乗値を発生するステップとを含み、
は、i番目のビットコードを受ける前記演算ユニットから発生された被演算子を表わし、Cn−1は、最上位ビットのビットコードを受ける前記演算ユニットから発生された、前記最上位ビットのビットコードの二乗に等しい被演算子を表わすことを特徴とする、二乗演算の方法。
In a square operation method for calculating a square value of n-bit data, n is a positive integer including an n-bit code, and the square operation method is:
generating n-1 bit extension data, wherein the i th bit extension data is
Figure 0003922380
And a, b n-1, b j and b i + 1 is, n-1-th n-bit data, a j-th and (i + 1) th bit code, i, j and k are positive integers, steps,
Each of the bit codes, except for the arithmetic unit receiving the bit code of the most significant bit, multiplying one of the bit extension data to generate a plurality of calculations;
Multiplying the plurality of calculations by 2 and adding the corresponding square values of bit codes to generate a plurality of operands;
The plurality of operands ,
Figure 0003922380
And generating a square value of the n-bit data,
S i represents an operand generated from the arithmetic unit receiving the i-th bit code, and C n−1 represents the most significant bit generated from the arithmetic unit receiving the most significant bit code. A method of squaring, characterized in that it represents an operand equal to the square of the bit code.
請求項5に記載の二乗演算の方法において、前記nビットデータの最上位ビットのビットコードは、前記nビットデータが正か否かを決定する符号ビットを表わすことを特徴とする二乗演算の方法。   6. The method of squaring operation according to claim 5, wherein the bit code of the most significant bit of the n-bit data represents a sign bit for determining whether or not the n-bit data is positive. . 請求項5に記載の二乗演算の方法において、前記nビットデータが負である場合、前記ビット拡張データは演算前に反転されることを特徴とする二乗演算の方法。   6. The square calculation method according to claim 5, wherein when the n-bit data is negative, the bit extension data is inverted before the calculation.
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