JP2946504B2 - Time axis multiplex operation circuit - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
以下の順序で本発明を説明する。
A.産業上の利用分野
B.発明の概要
C.従来の技術
D.発明が解決しようとする問題点
E.問題点を解決するための手段
F.作用
G.実施例
G−1.実施例の基本構成(第1図)
G−2.実施例の等価回路及び基本動作(第2図、第3
図)
G−3.実施例の具体的な構成及び動作(第4図、第5
図)
G−4.他の実施例
H.発明の効果
A.産業上の利用分野
本発明は、時間軸多重演算回路に関し、特に、所謂累
積加算を時間軸多重化して実行するための時間軸多重演
算回路に関する。
B.発明の概要
本発明は、入力データを時間軸多重化演算処理して出
力する時間軸多重演算回路において、入力データが供給
される少なくとも2個のレジスタが直列接続されて成る
入力データ用レジスタ回路と、上記演算器からの演算出
力データが供給される少なくとも2個のレジスタが直接
接続されて成る複数の出力データ用レジスタ回路とを有
し、コントローラにより各レジスタ回路を動作制御して
これらのレジスタ回路から時間軸多重化された出力デー
タを得るとともに該出力データをマルチプレクサを介し
て演算器に送り、該演算器にて時間軸多重演算処理する
ことにより、簡単な構成にて累積加算等の演算を比較的
高速に行い得るようにしたものである。
C.従来の技術
従来により、演算処理を高速化するための一手法とし
て、所謂パイプライン処理が知られている。このパイプ
ライン処理とは、処理動作をいくつかの要素に分けて各
要素の動作を流れ作業的に連続して並列的に行うもので
ある。これを最も基本的な演算である加算演算に適用し
て成る所謂パイプライン加算器は、等価的に所定の遅延
段数を有する加算器として動作することになる。このパ
イプライン加算器の各入力端子に供給されたデータの加
算出力は、上記所定の遅延時間経過後に出力端子から取
り出される。このようなパイプライン加算器を用いて、
例えば累加回路を構成しようとする場合に、上記出力端
子からの加算出力を単に一方の加算入力端子に帰還する
のみでは、正常な累加動作が行われない。
そこで、本件出願人は、先に特願昭62−65270号明細
書において、第6図に示すような累積加算回路(累加回
路)を提案している。
この第6図には、一般的なkクロック(kは整数)分
の遅延段数を有する(kサンプル遅延の)パイプライン
加算器を用いた累加回路の例を示している。図中のn
は、2n-1<k<2nを満足する整数であり、2n≡Nとして
いる。また、Lは移動平均を求める際のサンプル数であ
る。
この第6図において、各レジスタR0、R1…Rn-1に示さ
れた記号z-1、z-2…z−N/2は、それぞれ1(=20)サ
ンプル遅延、2(=21)サンプル遅延…N/2(=2n-1)
サンプル遅延のような2のべき乗サンプルの遅延を表し
ている。これらn個のレジスタR0、R1…Rn-1の各入力と
出力とをそれぞれ加算する上記kサンプル遅延のパイプ
ライン加算器A0、A1…An-1を直列接続することにより、
2n(=N)サンプルの移動平均加算回路MAを構成する。
この移動平均加算回路MAからは、入力端子TINに入力さ
れたサンプルデータのうちの連続するNサンプルの総和
のデータが毎クロック出力される。この移動平均加算回
路MAに対して直列に、出力を加算入力端子に帰還する正
帰還構成の加算回路FAを接続しており、この加算回路FA
までの構成により、累加回路が得られる。すなわちこの
正帰還構成の加算回路FAは、上記kサンプル遅延のパイ
プライン加算器AFAにN−kサンプル遅延(z−(N−
K))のレジスタRFAが直列接続されて成り、Nサンプ
ルおきのデータが順次累積的に加算されるから、加算回
路FAからは入力端子TINからの入力データの累加データ
が得られる。さらに、この正帰還構成の加算回路FAに対
して直列に、Lサンプル遅延のレジスタRSBの入力から
出力を減算する減算回路SBが接続されており、出力端子
TOUTからは上記入力データの連続するLサンプルの総和
(移動平均)データが毎クロック得られる。この減算回
路SBに用いられている加算器ASBも同様に上記kサンプ
ル遅延のパイプライン加算器が用いられる。なお、以上
の各回路部FA、MA、SBは、接続順序を入れ換えてもよ
い。
この累加回路によれば、所定クロック数kだけ遅延さ
れた(あるいは取り扱うサンプルデータについてのkサ
ンプル遅延となる)出力が得られる加算器、例えば所謂
パイプライン加算器を用いて、Nサンプル(N≧k)遅
延データを入力側に帰還して加算する正帰還構成の加算
回路部と、Nサンプルの移動平均的累加(クロック毎
に、連続するNサンプルの総和を得るような演算)を行
う移動平均加算回路部とを構成し、これらの加算回路部
と移動平均加算回路部とを直列接続することにより入力
サンプルデータの累積的な加算値を出力する累加回路を
得ることができる。また、この累加回路に対して、入力
データから該入力データのLサンプル遅延データを減算
する減算回路部(すなわち任意のLサンプルだけずれた
データ間の差をとる回路部)を直列接続することによ
り、Lサンプルの移動平均(ただし連続するLサンプル
の総和の値)を出力する累加回路あるいは移動平均的な
累加回路を得ることができる。
D.発明が解決しようとする問題点
ところで、このような累加回路構成によれば、各サン
プル毎に累積結果が得られるが、それが必要でない場合
には回路が冗長であることになる。特に、入力データの
N個のサンプルの総和を、Nサンプルにつき1回だけ得
れば充分な場合には、上記回路構成をもっと簡略化でき
る。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
り、所謂パイプライン加算器等の高速動作可能な演算器
を時間軸多重で用いることにより、簡単な構成にて累加
等の演算を比較的高速に行い得るようにした時間軸多重
演算回路の提供を目的とする。
E.問題点を解決するための手段
本発明に係る時間軸多重演算回路は、上述の問題点を
解決するために、高速移動する演算器と、少なくとも2
個のレジスタが直列接続されて成るレジスタ回路であっ
て、入力データが供給される少なくとも2個のレジスタ
が直列接続されて成る入力データ用レジスタ回路と、上
記演算器からの演算出力データが供給される少なくとも
2個のレジスタが直列接続されて成る複数の出力データ
用レジスタ回路と、これらの複数のレジスタ回路の各レ
ジスタからの出力データを選択して上記演算器に送る少
なくとも2個のマルチプレクサと、上記複数のレジスタ
回路及び上記マルチプレクサの動作を制御するコントロ
ーラとを備え、このコントローラにより上記各レジスタ
回路から時間軸多重化された出力データを得るとともに
該出力データを上記マルチプレクサを介して演算器に送
り、上記演算器にて時間軸多重演算処理することを特徴
としている。
F.作 用
高速動作可能な演算器を時間軸多重使用することによ
り、複数の演算器を設ける必要がなくなり、構成を大幅
に簡略化できる。
G.実施例
G−1.実施例の基本構成(第1図)
以下、本発明に係る時間軸多重演算回路の一実施例と
して、1個の加算器を時間軸多重で用いて累積的な加算
を実現するようにした累加回路について図面を参照しな
がら説明する。
第1図は本発明を上記累加回路に適用した実施例の基
本構成を示すブロック図である。
この第1図に示す累加回路においては、前述したよう
なパイプライン処理が施されることによって高速動作が
可能とされた加算器(所謂パイプライン加算器)11が用
いられており、このパイプライン加算器11は、等価的
に、通常の加算器に所定クロック数kの遅延(kサンプ
ル遅延)を生ずるk段のレジスタが付加された構成とし
て表される。このパイプライン加算器11は、入力端子T
INからの入力データのサンプリング周波数fsで高速動作
可能であり、このサンプリングの周期をTs(=1/fs)と
するとき、上記パイプライン処理による遅延時間はkTs
となる。
次に、第1図中の複数のレジスタ回路RR0等は、それ
ぞれ2個のレジスタ、例えばR01、R02の直列接続回路よ
り成り、このようなレジスタ回路がRR0からRRnまで計n
+1個設けられている。これらn+1個のレジスタのう
ち、入力データ用レジスタ回路RR0には上記端子TINから
の入力データが供給され、出力データ用レジスタ回路RR
1…RRn-1及びRRnには上記加算器11からの出力データが
供給されている。また加算器11からの出力データは、レ
ジスタROUTを介して出力端子TOUTより取り出されるよう
になっている。これらのレジスタ回路RR0〜RRn内の各レ
ジスタR01〜Rn2からの出力データを選択して上記加算器
11に送るために、2個のマルチプレクサ13、14に設けら
れている。マルチプレクサ13は各レジスタ回路RR0〜RRn
内のぞれぞれ一方のレジスタR01〜Rn1からの出力データ
を選択し、マルチプレクサ14は各レジスタ回路RR0〜RRn
内のそれぞれ他方のレジスタR02〜Rn2からの出力データ
を選択するように接続されている。
さらに、これらのレジスタ回路RR0〜RRn及び上記マル
チプレクサ13、14の動作を制御するためのコントローラ
12が設けられている。このコントローラ12により上記各
レジスタ回路RR0〜RRn(内の各レジスタR01〜Rn2)から
時間軸多重化された出力データを得、この出力データを
上記マルチプレクサ13、14を介して加算器11に送り、こ
の加算器11にて時間軸多重演算処理を行うようにしてい
る。各レジスタ回路RR0、RR1〜RRn内の各レジスタR01〜
Rn2は、コントローラ12によりその動作が制御されるよ
うになっており、各レジスタ回路RR0、RR1…RRn毎にそ
れぞれ独立の動作速度となっている。
G−2.実施例の等価回路及び基本動作(第2図、第3
図)
ここで、この第1図の累加回路は、入力データの例え
ばm・2nサンプルを累積加算した総和値がm・2nサンプ
ルにつき1回の割合で出力される例を示しており、これ
は、第2図に示す加算回路の各加算器A0〜Anの加算処理
を1個の加算器11の時間軸多重使用により実現したもの
である。この第2図の累加回路において、入力端子TIN
に供給される入力データのm・2nサンプルの総和データ
が、出力端子TOUTから周波数fs/m・2nで出力されること
になる。
すなわち、第2図には、n個のレジスタR0〜Rn-1の入
力データと出力データとをそれぞれ加算するn個の加算
器A0〜An-1と、出力データを入力に帰還する加算器Anと
を直列接続して成る累加回路が示されており、各加算器
A0〜Anはいずれも上記パイプライン加算器である。ここ
で、各レジスタR0、R1、R2・・・Rn-1の遅延量は、それ
ぞれTs、2Ts、4Ts・・・2n-1Ts(ただしTsは上記入力端
子TINへの入力データのサンプリング周期)としてい
る。これは、各レジスタR0〜Rn-1のクロック端子に供給
する動作クロックの周波数が、いずれも上記fsであると
き、各レジスタR0、R1、R2・・・Rn-1の遅延段数をそれ
ぞれ1、2、4・・・2n-1に設定することで実現でき
る。次に、最終段の所謂正帰還構成を有する加算器An
は、累積的な加算を行うものであるが、上記入力データ
のm・2nサンプルにつき1回の割合(m・2nTs周期)で
ゼロクリアあるいはリセットすることにより、出力端子
TOUTからm・2nサンプルの総和データを得るようにして
いる。
この第2図において、先ず初段の加算器A0は、入力端
子TINから周波数fs(周期Ts=1/fs)で供給される入力
データの2サンプル毎に加算を行い、2サンプルにつき
1回の割合(周期2Ts、周波数fs/2)で加算データを出
力する。次の段の加算器A1は、前段の加算器A0から2Ts
周期(周波数fs/2)で出力されるデータの2つ毎に順次
加算することにより、上記入力データの4サンプルの加
算データを4サンプルにつき1回の割合(周期4Ts、周
波数fs/4)で出力する。以下同様にして加算器を直列接
続することにより、第n段目の加算器An-1からは入力デ
ータの2nサンプルの総和データが2nサンプルにつき1回
の割合で(周波数fs/2nで)出力される。例えばn=3
の場合には、3段の加算器A0〜A2の構成により、23=8
サンプルの入力データの総和データが8Ts周期で出力さ
れることになる。ここで第3図は、入力データのうちの
連続する8サンプルのデータd0〜d7の総和値を計算する
際に、入力データd0〜d7の周期Tsに対する各段からの出
力データの周期の対応関係を示すものであり、初段の加
算器A0からは2Ts周期で2サンプル加算データ
d0〜1、d2〜3、d4〜5及びd6〜7が順次得ら
れ、初段の加算器A1からは4Ts周期で4サンプルの累加
データd0〜3及びd4〜7が順次得られ、第3段目の
加算器A2からは8サンプルの総和データd0〜7が得ら
れることになる。なお、入力データはd7の後にもd8、
d9、d10・・・と順次入力されるから、上記8サンプル
の総和データは、順次d0〜7、d8〜15、d16〜23・
・・となり、これらが第3段目の加算器A2から8Ts周期
で出力される。
次に、一般に上記第n段目の加算器An-1から得られる
入力データの2nサンプルの総和データ(周波数fs/2n)
は、第n+1段目の加算器Anにより入力データの2nサン
プルにつき1回の割合で(周波数fs/2nで)累積的に加
算される。この加算器Anを、m回に1回の割合、すなわ
ち入力データのm・2nサンプルにつき1回の割合で(周
波数fs/m・2nで)ゼロクリアあるいはリセットすること
により、出力端子TOUTからは入力データのm・2nサンプ
ルの総和データを得ることができる。例えばn=3でm
=3の場合には、上記第3段目の加算器A2から8Ts周期
で得られる8サンプルの総和データd0〜7、d8〜15
及びd16〜23を、次の第4段目(最終段)の上記正帰還
構成の加算器A3により累積的に加算して24サンプルの総
和データd0〜23を求めることになる。
なお、上記パイプライン加算器11の遅延量kと累加サ
ンプル数m・2nとの間の関係については、最も単純な例
として、k=2nとすればよいが、より一般化して、2n-1
<k≦2nを満足するk、nを選べばよい。mは任意の自
然数である。2n-1<k<2nとする場合には、最終段の加
算器Anの帰還ループ中に2n−kサンプル遅延のレジスタ
を挿入接続し、加算器Anのパイプライン処理によるkサ
ンプル遅延とで2nサンプル周期の累積加算が任意のm回
行われるようにすればよい。
この第2図に示す累加回路構成の各加算器A0〜An-1及
びAnの動作速度(動作周波数)は、fs/2〜fs/2n及びfs/
2nであることを考慮して、周波数fsで動作する1個の加
算器11を用いて時間軸多重処理することにより、第1図
の累加回路を実現している。すなわち、上記各加算器A0
〜An-1及びAnの加算処理を1個の加算器の時間軸多重使
用により実現するために必要とされる動作速度は、
fs/2+fs/4+…fs/2n+fs/2n=fs
より周波数fsとなる。
ところで、第1図中の各レジスタ回路RR0、RR1・・・
RRn-1については、コントローラ12からの制御信号によ
りそれぞれ周波数fs、fs/2・・・fs/2nで動作させ、簡
単な構成で上記第2図の各レジスタR0、R1・・・Rn-1の
遅延時間Ts、2Ts・・・2n-1Tsをそれぞれ実現させてい
る。この場合、第1図中の各レジスタR01、R11、R21・
・・Rn−1、1は、入力端子TINからの入力や加算器1
1からの出力に対してそれぞれ所定のタイミングのデー
タを取り込み一時的に保持するためのものであり、第2
図の各レジスタR0、R1、R2、・・・Rn-1にそれぞれ対応
する動作は、第1図の各レジスタR02、R12、R22・・・
Rn−1、2によって行われる。なお、第1図のレジス
タRn1、Rn2は、第2図の加算器Anによる累加動作を実現
する際の入出力データのタイミング合わせのために設け
られている。
G−3.実施例の具体的な構成及び動作(第4図、第5
図)
次に、上記実施例の累加回路の具体例として、例えば
n=2、m=3の場合の構成及び動作を、第4図及び第
5図を参照しながら証明する。
すなわち、第4図は本発明の上記実施例におけるnを
2、mを3とした累加回路を示すブロック図であり、加
算器11として、例えば上記k=4クロック分の遅延(4
サンプル遅延)を生ずる4段のレジスタが付加されたも
のを用いている。また3つのレジスタ回路RR0、RR1、RR
2は、それぞれ2個のレジスタにより成り、入力端子TIN
に供給される入力データの12(=3.22)サンプルを累積
加算した総和値が、12サンプルにつき1回の割合で(12
Ts周期で)出力端子TOUTから出力される例を示してい
る。
この第4図の入力端子TINに、第5図Aに示すよう
に、時刻toから上記Tsを周期として入力データd0、d1、
d2・・・が順次供給されるとき、各マルチプレクサ13、
14からの出力は第5図B、Cのようになり、これらの出
力B、Cが加算器11において加算され、上記4サンプル
遅延されて、第5図Dのように得られる。この場合にお
いて、第4図のレジスタ回路RR0のレジスタR01、R02か
らの出力は第5図E、Fのように得られ、レジスタ回路
RR1のレジスタR11、R12からの出力は第5図G、Hのよ
うに得られ、また、レジスタ回路RR2のレジスタR21、R
22からの出力は第5図I、Jのように得られる。なお、
第5図A〜Jのタイムチャートにおいては、時刻toから
の連続する8サンプルd0〜d7の総和データを計算する場
合の動作に直接関連するデータ部分のみを示しており、
他の関連性の低いデータ部分については、括弧を付して
(d0)等のように図示するかあるいは図示を省略してい
る。
これら第4図及び第5図において、入力データAはレ
ジスタ回路RR0のレジスタR01及びR02により順次遅延さ
れ、例えば入力Aのデータd2の入力タイミングにおい
て、レジスタR01からの出力E中にはデータd1、がまた
レジスタR02からの出力F中にはデータd0がそれぞれ現
れる。これらのデータd1及びd0は、それぞれマルチプレ
クサ13及び14により選択され、加算器11に送られて加算
され4Ts遅延されて、入力Aのデータd6の入力タイミン
グで加算出力D中に2サンプル加算データd0〜1とし
て現れる。この加算データd0〜1は、レジスタ回路RR
1のレジスタR11によって取り込まれ、レジスタR12によ
り上記2Ts分遅延される。従って、このデータd0〜1
は、入力Aのデータd9の入力タイミングでレジスタR12
の出力H中に現れる。このとき、レジスタR11の出力G
中には次の2サンプル加算データd2〜3が現れてお
り、各データd0〜1及びd2〜3は、それぞれマルチ
プレクサ13及び14により選択されて加算器11に送られ
る。これらのデータd0〜1、d2〜3を加算した4サ
ンプル加算データd0〜3は、入力Aのデータd13の入
力タイミングで加算出力D中に現れ、レジスタR21及びR
22のレジスタ回路RR2により2Tsだけ遅延されて、入力A
のデータd15の入力タイミングでマルチプレクサ13は、
コントローラ12からのゼロクリア出力CLRによりゼロク
リア(あるいはリセット)されて、0データが加算器11
に供給されるから、4Ts遅延されて(入力Aのデータd19
の入力タイミングで)加算器11から得られる加算出力D
の加算データは、4サンプル加算データd0〜3とな
る。上記データd19の入力タイミングにおいては、加算
出力D中の加算データd0〜3がマルチプレクサ13にて
選択されて加算器11に送られるとともに、マルチプレク
サ14の出力C中に得られた次の4サンプル加算データd
4〜7が加算器11に送られる。これらの各データd
0〜3及びd4〜7は、4Ts遅延されながら加算され、
入力Aのデータd23の入力タイミングで8サンプル加算
データd0〜7が得られる。この加算データd0〜7が
再びマルチプレクサ13にて選択されて加算器11に送られ
るとともに、マルチプレクサ14の出力C中に得られたさ
らに次の4サンプル加算データd8〜11が加算器11に送
られることによって、さらに4Ts後に最終的な12サンプ
ルの総和データd0〜12を加算器11から得ることができ
る。この12サンプルの総和データd0〜12は、出力レジ
スタROUTを介して出力端子TOUTより取り出される。
以上説明した時間軸多重加算処理において、2サンプ
ル加算データd0〜1、d2〜3、d4〜5等を得るた
めの加算動作は周波数fs/2で行われ、4サンプル加算デ
ータd0〜3、d4〜7等を得るための加算動作は周波
数fs/4で行われ、これらの4サンプル加算データd
0〜3、d4〜7等の累積的な加算動作は周波数fs/4で
行われるから、加算器11に必要とされる動作速度は、
fs/2+fs/4+fs/4=fs
となる。すなわち、周波数fs以上で加算動作が行われれ
ば、1個の加算器11を時間軸多重使用することで累加演
算を実現できる。
G−4.他の実施例
なお、本発明は、上記実施例のみに限定されるもので
はなく、例えば遅延を有する加算器の遅延段数や、累積
加算するサンプル数等は、任意に設定できる。また、加
算演算の他にも種々の演算を行う高速演算器の時間軸多
重使用に本発明を適用することができる。この他、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能で
ある。
H.発明の効果
本発明の時間軸多重演算回路によれば、所謂パイプラ
イン加算器等のような高速の演算器を時間軸多重使用す
ることにより、簡単な構成で累積的な加算等の演算を実
現できる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in the following order. A. Industrial application fields B. Summary of the invention C. Prior art D. Problems to be solved by the invention E. Means for solving the problems F. Action G. Embodiment G-1. G-2. Equivalent circuit and basic operation of the embodiment (FIG. 2, FIG. 3)
G-3. Specific configuration and operation of the embodiment (FIGS. 4 and 5)
FIG. G-4. Other Embodiments H. Effects of the Invention A. Industrial Application Field of the Invention The present invention relates to a time axis multiplexing operation circuit, and more particularly, to a time axis for executing so-called cumulative addition by time axis multiplexing. It relates to a multiplex operation circuit. B. Summary of the Invention The present invention relates to a time axis multiplexing operation circuit for performing time axis multiplexing operation processing on input data and outputting the input data register, wherein at least two registers to which input data is supplied are connected in series. Circuit, and a plurality of output data register circuits in which at least two registers to which operation output data from the arithmetic unit are supplied are directly connected. The time-division multiplexed output data is obtained from the register circuit, and the output data is sent to an arithmetic unit via a multiplexer, and the arithmetic unit performs time-division multiplexing arithmetic processing, so that accumulation and the like can be performed with a simple configuration. The operation can be performed at a relatively high speed. C. Prior Art Conventionally, so-called pipeline processing has been known as one method for speeding up arithmetic processing. In the pipeline processing, the processing operation is divided into several elements, and the operation of each element is performed in a continuous and parallel manner in a flow operation. A so-called pipeline adder that applies this to the most basic operation, an addition operation, equivalently operates as an adder having a predetermined number of delay stages. An addition output of the data supplied to each input terminal of the pipeline adder is taken out from the output terminal after the predetermined delay time has elapsed. Using such a pipeline adder,
For example, when an accumulation circuit is to be formed, a normal accumulation operation is not performed simply by feeding back the addition output from the output terminal to one of the addition input terminals. In view of this, the applicant of the present application has previously proposed a cumulative addition circuit (accumulation circuit) as shown in FIG. 6 in Japanese Patent Application No. 62-65270. FIG. 6 shows an example of an accumulator circuit using a pipeline adder (with a delay of k samples) having a general number of delay stages for k clocks (k is an integer). N in the figure
Is an integer satisfying 2 n-1 <k <2 n , and 2 n ≡N. L is the number of samples for obtaining a moving average. In FIG. 6, the symbols z −1 , z −2 ... Z −N / 2 shown in the registers R 0 , R 1 ... R n−1 are 1 (= 2 0 ) sample delay and 2 ( = 2 1 ) Sample delay ... N / 2 (= 2 n-1 )
It represents the delay of a power of two sample, such as the sample delay. These n registers R 0, R 1 ... by the k sample delay pipeline adder A 0, A 1 ... A n -1 for adding R n-1 for each input and output and each connected in series ,
A moving average adding circuit MA of 2 n (= N) samples is configured.
From the moving average addition circuit MA, data of the sum of N consecutive samples among the sample data input to the input terminal T IN is output every clock. An adder circuit FA having a positive feedback configuration for feeding an output back to an adder input terminal is connected in series with the moving average adder circuit MA.
With the above configuration, an accumulating circuit is obtained. That is, the adder circuit FA having the positive feedback configuration provides the k-sample delay pipeline adder A FA with N-k sample delay (z- (N-
Become register R FA of K)) are connected in series, since N sample intervals of data are sequentially cumulatively adding, cumulative data of the input data from the input terminal T IN is obtained from the adder circuit FA. Furthermore, this in series with the adder circuit FA positive feedback configuration, and the subtraction circuit SB is connected to subtract the output from the input of the register R SB of L sample delay, the output terminal
From T OUT , total (moving average) data of successive L samples of the input data is obtained every clock. This addition has been used to the subtraction circuit SB unit A SB pipeline adder likewise the k sample delay is used. The connection order of the above-described circuit units FA, MA, and SB may be interchanged. According to this accumulator circuit, N samples (N ≧ N) are obtained by using an adder that obtains an output delayed by a predetermined number of clocks k (or a delay of k samples for sample data to be handled), for example, a so-called pipeline adder. k) A positive feedback adder circuit that feeds back delayed data to the input side and adds the data, and a moving average that performs a moving average addition of N samples (an operation for obtaining a total sum of N consecutive samples for each clock). By forming an adding circuit section and connecting these adding circuit section and the moving average adding circuit section in series, it is possible to obtain an accumulating circuit for outputting a cumulative added value of the input sample data. In addition, a subtraction circuit unit for subtracting L sample delay data of the input data from the input data (that is, a circuit unit for obtaining a difference between data shifted by an arbitrary L sample) is connected in series to the accumulating circuit. , Or a moving average of the L samples (the value of the sum of successive L samples) or a moving average accumulator circuit can be obtained. D. Problems to be Solved by the Invention According to such an accumulative circuit configuration, an accumulative result can be obtained for each sample, but if it is not necessary, the circuit is redundant. In particular, when it is sufficient to obtain the sum of N samples of input data only once per N samples, the above circuit configuration can be further simplified. The present invention has been made in view of such a situation, and uses a so-called pipeline adder or the like capable of operating at high speed in time-division multiplexing to compare operations such as addition with a simple configuration. It is an object of the present invention to provide a time axis multiplexing operation circuit which can be performed at a very high speed. E. Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the time axis multiplexing arithmetic circuit according to the present invention comprises:
A register circuit comprising a plurality of registers connected in series, the input data register circuit comprising at least two registers to which input data is supplied connected in series, and operation output data from the computing unit being supplied A plurality of output data register circuits in which at least two registers are connected in series; at least two multiplexers for selecting output data from each register of the plurality of register circuits and sending the selected data to the arithmetic unit; A controller for controlling the operation of the plurality of register circuits and the multiplexer; obtaining time-division multiplexed output data from the register circuits by the controller; and sending the output data to a computing unit via the multiplexer. , Time-division multiplexing processing is performed by the arithmetic unit. F. Operation By using time-multiplexed arithmetic units that can operate at high speed, there is no need to provide multiple arithmetic units, and the configuration can be greatly simplified. G. Embodiment G-1. Basic Configuration of Embodiment (FIG. 1) Hereinafter, as one embodiment of the time-axis multiplexing operation circuit according to the present invention, a single adder is used for time-axis multiplexing to perform cumulative operation. An accumulator circuit for realizing addition will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an embodiment in which the present invention is applied to the above accumulating circuit. In the accumulator circuit shown in FIG. 1, an adder (a so-called pipeline adder) 11 capable of high-speed operation by performing the above-described pipeline processing is used. The adder 11 is equivalently represented as a configuration in which a k-stage register that generates a delay of k predetermined clocks (k sample delay) is added to a normal adder. This pipeline adder 11 has an input terminal T
A fast operatively sampling frequency f s of the input data from the IN, when the period of the sampling and T s (= 1 / f s ), the delay time due to the pipelining kT s
Becomes Then, a plurality of register circuits RR 0 like in FIG. 1 has two registers, respectively, for example R 01, consists series circuit of R 02, such register circuit meter from RR 0 to RR n n
+1 are provided. Of these (n + 1) registers, the input data from the terminal T IN is supplied to the input data register circuit RR 0, the register circuit RR for the output data
1 ... RR n−1 and RR n are supplied with output data from the adder 11. Output data from the adder 11 is taken out from an output terminal T OUT via a register R OUT . The output data from each of the registers R 01 to R n2 in these register circuits RR 0 to RR n is selected and the adder is selected.
In order to send to 11, two multiplexers 13 and 14 are provided. The multiplexer 13 is provided for each of the register circuits RR 0 to RR n
The multiplexer 14 selects the output data from one of the registers R 01 to R n1 , and the multiplexer 14 selects each of the register circuits RR 0 to RR n
Are connected so as to select output data from the other registers R 02 to R n2 . Furthermore, the controller for controlling the operation of these register circuits RR 0 ~RR n and the multiplexer 13
There are twelve. The controller 12 to obtain the output data time-axis multiplexed from (the registers R 01 to R n2 in) each register circuit RR 0 ~RR n, an adder the output data through the multiplexer 13 and 14 11 and the adder 11 performs time axis multiplexing operation processing. Each register circuit RR 0, RR 1 registers R 01 ~ in ~RR n
The operation of R n2 is controlled by the controller 12, and each register circuit RR 0 , RR 1 ... RR n has an independent operation speed. G-2. Equivalent circuit and basic operation of the embodiment (FIG. 2, FIG.
Here, the accumulator circuit of FIG. 1 shows an example in which a total value obtained by cumulatively adding, for example, m · 2 n samples of input data is output once per m · 2 n samples, This is what was realized by time-axis-multiplex the use of the adders a 0 to a n of the addition process one adder 11 of the adder circuit shown in Figure 2. In the accumulator circuit of FIG. 2, the input terminal T IN
Sum data of m · 2 n samples of the input data supplied to the, to be output at a frequency fs / m · 2 n from the output terminal T OUT. That is, the second figure, the n adders A 0 to A n-1 for adding n registers R 0 to R n-1 of the input data and output data and, respectively, feeding the output data to the input adder a and n made by serially connecting cumulative circuit has been shown, each of the adders
A 0 to An are all the pipeline adders. Here, the delay amounts of the respective registers R 0 , R 1 , R 2 ... R n-1 are T s , 2T s , 4T s ... 2 n-1 T s (where T s is the above input value). It is the sampling period) of the input data to the terminal T iN. This is the frequency of the operation clock supplied to the clock terminal of the register R 0 ~R n-1 is, when both are above f s, each register R 0, R 1, R 2 ··· R n-1 Are set to 1 , 2, 4,..., 2 n−1 , respectively. Next, an adder An having a so-called positive feedback configuration at the last stage
Is performs a cumulative addition by zero clear or reset at a rate of once per m · 2 n samples of the input data (m · 2 n T s period), the output terminal
The total data of m · 2n samples is obtained from T OUT . In FIG. 2, first, an adder A 0 at the first stage adds every two samples of input data supplied from the input terminal T IN at a frequency f s (period T s = 1 / fs), and The addition data is output at a rate (cycle 2T s , frequency f s / 2). The adder A 1 in the next stage is 2T s from the adder A 0 in the previous stage.
Cycle by sequentially adding every two data output (Frequency fs / 2), 4 rate of once the addition data every 4 samples of the sample of the input data (the period 4T s, frequency fs / 4) To output. By serially connecting the adder in the same manner, the n-th adder A n-1 th stage at a rate of once sum data of 2 n samples of the input data every 2 n samples (frequency fs / 2 n ) is output. For example, n = 3
In the case of, 2 3 = 8 due to the configuration of the three -stage adders A 0 to A 2.
The sum data of the input data sample is to be outputted by the 8T s period. Here Figure 3, when calculating the sum of the data d 0 to d 7 consecutive 8 samples of the input data, output data from each stage to the period T s of the input data d 0 to d 7 is indicative of the period of the relationship, the initial stage of the adder a 0 2 sample added data d 0 to 1 at 2T s cycle from, d 2 to 3, d 4 to 5 and d 6 to 7 are sequentially obtained , 4 samples of cumulative data d 0 to 3 and d 4 to 7 are sequentially obtained by 4T s period from the initial stage of the adder a 1, the sum data d 0 of 8 samples from adder a 2 of the third stage ~ 7 will be obtained. It should be noted that the input data d 8 even after the d 7,
Since d 9 , d 10, ... are sequentially input, the sum data of the above eight samples is sequentially d 0-7 , d 8-15 , d 16-23.
..., and the they are output by the 8T s period from adder A 2 of the third stage. Next, generally, the sum data (frequency f s / 2 n ) of 2 n samples of the input data obtained from the adder An-1 at the n- th stage
(At the frequency f s / 2 n) the n + a 1-stage adder A n with every other every 2 n samples of the input data is added cumulatively. The adder A n, a rate of once every m times, i.e. at the rate of once per m · 2 n samples of the input data (at the frequency f s / m · 2 n) by zero clear or reset, the output terminal From T OUT , total data of m · 2 n samples of input data can be obtained. For example, n = 3 and m
= 3 in the case of, the third stage of adder A 2 from 8T s total of 8 samples obtained at period data d 0 to 7, d 8 to 15
And d 16 to 23, thereby obtaining the sum data d 0 to 23 for cumulatively adding to 24 samples by the adder A 3 of the positive feedback configuration of the fourth stage of the next (final stage). The relationship between the delay amount k of the pipeline adder 11 and the number of cumulative samples m · 2 n may be set to k = 2 n as the simplest example. n-1
It suffices to select k and n that satisfy <k ≦ 2 n . m is an arbitrary natural number. 2 n-1 when a <k <2 n, during the feedback loop of the adder A n of the last stage inserted and connected registers 2 n -k-sample delay, k by pipeline processing adder A n The cumulative addition of 2 n sample periods may be performed arbitrarily m times with the sample delay. The operating speed of the second adders A 0 of cumulative circuit configuration shown in FIG. To A n-1 and A n (operating frequency), f s / 2~f s / 2 n and f s /
Considering that a 2 n, by the time-axis-multiplex process using a single adder 11 operating at a frequency f s, is realized cumulative circuit of FIG. 1. That is, each of the adders A 0
Operation speed required for realizing the process of adding to A n-1 and A n by time-axis-multiplex the use of one adder, fs / 2 + fs / 4 + ... fs / 2 n + fs / 2 n = the frequency f s than fs. By the way, each of the register circuits RR 0 , RR 1.
RR n-1 are operated at frequencies f s , f s / 2... F s / 2 n in response to a control signal from the controller 12, and each of the registers R 0 and R in FIG. 1 ··· R n-1 of the delay time T s, respectively to achieve a 2T s ··· 2 n-1 T s. In this case, the registers R 01 , R 11 , R 21.
..R n-1 and 1 are the input from the input terminal T IN and the adder 1
This is for taking in data at a predetermined timing with respect to the output from 1 and temporarily holding the data, and the second
The operation corresponding to each of the registers R 0 , R 1 , R 2 ,..., R n−1 in the figure is performed by the respective registers R 02 , R 12 , R 22.
R n−1,2 . Incidentally, the register R n1, R n2 of Figure 1 is provided for timing adjustment of the input and output data when implementing the cumulative operation by the adder A n of FIG. 2. G-3. Specific configuration and operation of the embodiment (FIG. 4, FIG.
Next, as a specific example of the accumulator circuit of the above embodiment, the configuration and operation when, for example, n = 2 and m = 3 will be proved with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. That is, FIG. 4 is a block diagram showing an accumulator circuit in which n is 2 and m is 3 in the above embodiment of the present invention.
A four-stage register that causes sample delay) is used. Also, three register circuits RR 0 , RR 1 , RR
2 is composed of two registers each, and the input terminal T IN
The total value obtained by cumulatively adding 12 (= 3.2 2 ) samples of the input data supplied to the
An example of output from the output terminal T OUT (in a period of T s ) is shown. To the input terminal T IN of FIG. 4, as shown in FIG. 5 A, input from the time t o the T s as the period data d 0, d 1,
When d 2 ... are sequentially supplied, each multiplexer 13,
The outputs from 14 are as shown in FIGS. 5B and 5C. These outputs B and C are added in the adder 11 and delayed by the above four samples to obtain as shown in FIG. 5D. In this case, the outputs from the registers R 01 and R 02 of the register circuit RR 0 in FIG. 4 are obtained as shown in FIGS.
The outputs from the registers R 11 and R 12 of RR 1 are obtained as shown in FIGS. 5G and 5H, and the registers R 21 and R of the register circuit RR 2 are obtained.
The output from 22 is obtained as shown in FIGS. In addition,
In the time chart of FIG. 5 A-J, shows only directly relevant data portions operation for calculating the sum data of successive 8 sample d 0 to d 7 from time t o,
Other data parts with low relevance are shown in parentheses (d 0 ) or the like, or are not shown. In these FIG. 4 and FIG. 5, the input data A is sequentially delayed by the register R 01 and R 02 of the register circuit RR 0, for example at the input timing of the data d 2 of the input A, while the output E from the register R 01 appearing data d 0, respectively during the output F from the data d 1, Kamata register R 02 to. These data d 1 and d 0 is selected by each multiplexer 13 and 14, the adder 11 is a 4T s delay addition is sent, in addition output D at the input timing of the data d 6 input A 2 Appears as sample addition data d 0-1 . The added data d 0 to 1 are stored in the register circuit RR
Captured by the first register R 11, by the register R 12 it is delayed the 2T s min. Therefore, the data d 0 to 1
The register R12 at the input timing of the data d 9 inputs A
In the output H of At this time, the output G of the register R 11
The following two-sample added data d2 to 3 appear therein, and the data d0 to 1 and d2 to 3 are selected by multiplexers 13 and 14, respectively, and sent to the adder 11. These data d 0 to 1, 4 sample added data d 0 to 3 obtained by adding the d 2 to 3 will appear in addition output D at the input timing of the data d 13 of the input A, the register R 21, and R
The register circuit RR 2 of 22 delayed by 2T s, input A
At the input timing of the data d15, the multiplexer 13
The data is zero-cleared (or reset) by the zero-clear output CLR from the controller 12, and 0 data is added to the adder 11.
Is delayed by 4T s (data d 19 of input A).
Output D obtained from the adder 11 at the input timing of
Is four-sample added data d0-3 . At the input timing of the data d19 , the addition data d0-3 in the addition output D is selected by the multiplexer 13 and sent to the adder 11, and the next 4 data obtained in the output C of the multiplexer 14 is output. Sample addition data d
4 to 7 are sent to the adder 11. Each of these data d
0-3 and d 4~7 are added while being 4T s delay,
8 samples added data d 0 to 7 at the input timing of the input A of the data d 23 is obtained. The addition data d0 to d7 are again selected by the multiplexer 13 and sent to the adder 11, and the next 4-sample addition data d8 to 11 obtained in the output C of the multiplexer 14 are sent to the adder 11. by being sent, it is possible to obtain further after 4T s final 12 samples of the sum data d 0 to 12 from adder 11. The twelve samples of total data d 0 to 12 are taken out from the output terminal T OUT via the output register R OUT . In the description the time axis multiplexing addition process described above, two samples added data d 0 to 1, d 2 to 3, the addition operation for obtaining d 4 to 5 and the like is performed in the frequency fs / 2, 4 sample added data d 0 -3 , d4-7, etc. are performed at the frequency fs / 4, and the 4-sample added data d
Since the cumulative addition operation of 0-3 and d4-7 is performed at the frequency fs / 4, the operation speed required for the adder 11 is fs / 2 + fs / 4 + fs / 4 = fs. That is, if the addition operation is performed at the frequency fs or higher, the addition operation can be realized by using one adder 11 in the time axis multiplexing. G-4. Other Embodiments Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the number of delay stages of an adder having a delay, the number of samples to be cumulatively added, and the like can be arbitrarily set. In addition, the present invention can be applied to the time axis multiplex use of a high-speed arithmetic unit that performs various operations other than the addition operation. In addition, various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. H. Effects of the Invention According to the time axis multiplexing arithmetic circuit of the present invention, by using time axis multiplexing of a high-speed arithmetic unit such as a so-called pipeline adder, it is possible to perform operations such as cumulative addition with a simple configuration. Can be realized.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を累加回路に適用した実施例の基本構成
を示すブロック回路図、第2図は該実施例の動作原理を
説明するための等価的な累加回路構成を示すブロック回
路図、第3図は該実施例の基本動作を説明するためのタ
イムチャート、第4図は上記実施例の具体的な構成を示
すブロック回路図、第5図は該具体例の動作を説明する
ためのタイムチャート、第6図は本発明の説明に供する
パイプライン加算器を用いた累加回路を示すブロック回
路図である。
11……パイプライン加算器
12……コントローラ
13、14……マルチプレクサ
TIN……入力端子
TOUT……出力端子
RR0〜RRn……レジスタ回路
R01〜Rn2、ROUT……レジスタBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block circuit diagram showing a basic configuration of an embodiment in which the present invention is applied to an accumulator circuit, and FIG. 2 is an equivalent accumulator circuit for explaining the operation principle of the embodiment. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration, FIG. 3 is a time chart for explaining the basic operation of the embodiment, FIG. 4 is a block circuit diagram showing the specific configuration of the embodiment, and FIG. FIG. 6 is a block circuit diagram showing an accumulator circuit using a pipeline adder for explaining the present invention. 11 ...... pipeline adder 12 ...... controller 13 ...... multiplexer T IN ...... input terminal T OUT ...... output terminal RR 0 ~RR n ...... register circuit R 01 ~R n2, R OUT ...... register
Claims (1)
列接続されて成る入力データ用レジスタ回路と、 上記演算器からの演算出力データが供給される少なくと
も2個のレジスタが直列接続されて成る複数の出力デー
タ用レジスタ回路と、 これらの複数のレジスタ回路の各レジスタからの出力デ
ータを選択して上記演算器に送る少なくとも2個のマル
チプレクサと、 上記複数のレジスタ回路及び上記マルチプレクサの動作
を制御するコントローラとを備え、 このコントローラにより上記各レジスタ回路から時間軸
多重された出力データを得るとともに該出力データを上
記マルチプレクサを介して演算器に送り、上記演算器に
て時間軸多重演算処理することを特徴とする時間軸多重
演算回路。(57) [Claims] A high-speed operation unit, an input data register circuit in which at least two registers to which input data is supplied are connected in series, and at least two registers to which operation output data from the operation unit are supplied are connected in series. A plurality of output data register circuits connected to each other, at least two multiplexers for selecting output data from each register of the plurality of register circuits and sending the selected output data to the arithmetic unit, the plurality of register circuits and the multiplexer And a controller for controlling the operation of the control circuit. The controller obtains output data multiplexed on the time axis from each of the register circuits, sends the output data to the arithmetic unit via the multiplexer, and multiplexes the time axis on the arithmetic unit. A time axis multiplexing arithmetic circuit characterized by performing arithmetic processing.
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