能够支持加法和减法的加法器和支持加法和减法的方法

本申请要求于2013年1月28日提交到韩国知识产局的第 10-2013-0009328号韩国专利申请的优先权，该申请的全部公开为了所有目的 通过引用包含于此。

技术领域

以下描述涉及一种支持多种数据类型的加法器以及通过控制进位传送来 支持多种数据类型的加法和减法运算的方法。

背景技术

对处理器提供矢量运算能力为多媒体应用领域带来了重大的性能改进。 一般的矢量运算器提供一次同时处理各种数据的能力；然而，因为需要不同 的运算器来响应各种数据，所以矢量运算器需要很大。为了解决这一问题， 能够使用最小数据长度来连接、共享和同时处理许多算术运算符的结构被用 于支持各种数据类型。此时，使用考虑用于加法或减法运算的进位传送的选 择进位加法器，通常，选择进位加法器使用复杂的控制信号和多个数据选择 器来共享每种类型的运算，这降低了整体效率和处理速度。

发明内容

在一个总的方面，一种能够支持多达n比特数据的加法和减法的加法器 可包括：多个第一加法区域，每个第一加法区域由预定单位数量的比特形成， 并且被配置为接收多条输入的操作数据；一个或更多个第二加法区域，每个 第二加法区域形成在所述多个第一加法区域之间，并且被配置为基于操作数 据的类型和运算类型接收多条控制数据。

所述预定单位数量可小于作为加法器能够处理运算的最大比特数的n。

所述多条输入的操作数据可根据操作数据类型，以预定比特为单位被输 入到一个或更多个第一加法区域。

所述加法器可基于运算类型选择性地反转或不反转所述多条输入的操作 数据中的在后输入的操作数据，然后将所得的数据输入到所述多个第一加法 区域。

所述多条控制数据可控制数据控制进位信号从在后的第一加法区域传送 到在前的第一加法区域或者阻止进位信号从在后的第一加法区域传送到在前 的第一加法区域，或者如果运算类型是减法，则所述多条控制数据可加上用 于取二进制补码的值“1”。

当一条操作数据被分成两个段，并且数据段被分别输入在前的第一加法 区域和在后的第一加法区域时，被输入到在前的第一加法区域和在后的第一 加法区域之间的第二加法区域的控制数据可以是用于传送进位信号的比特值 [0，1]或[1，0]。

如果运算类型是加法并且两条不同的操作数据被同时输入到在前的第一 加法区域和在后的第一加法区域，则被输入到在前的第一加法区域和在后的 第一加法区域之间的第二加法区域的控制数据可以是用于阻止进位信号的比 特值[0，0]。

如果运算类型是减法并且两条不同的操作数据被同时输入到在前的第一 加法区域和在后的第一加法区域，则被输入到在前的第一加法区域和在后的 第一加法区域之间的第二加法区域的控制数据可以是用于加上用于取二进制 补码的值“1”的比特值[1，1]。

此外，所述加法器还可包括：一个或更多个第二数据选择器，基于被输 入到在后的第一加法区域和在前的第一加法区域的操作数据的类型以及运算 类型，选择性地将所述多条控制数据输入到在前的第一加法区域和在后的第 一加法区域之间的第二加法区域。

在另一个总的方面，一种通过使用能够支持多达n比特数据的加法和减 法的加法器来支持多种数据类型的加法和减法的方法可包括：将多条操作数 据输入到加法器中的多个第一加法区域，每个第一加法区域由预定单位数量 的比特形成；基于操作数据的类型和运算类型将多条控制数据输入到一个或 更多个第二加法区域，每个第二加法区域形成在所述多个第一加法区域之间。

所述预定单位数量可小于作为加法器能够处理的最大比特数的n。

多条输入的操作数据可根据操作数据类型，以预定比特为单位被输入到 一个或更多个第一加法区域。

输入多条操作数据的步骤还可包括：基于运算类型，通过数据选择器选 择性地反转或不反转多条输入的操作数据中的在后输入的操作数据，然后将 所得的数据输入到所述多个第一加法区域。

所述多条控制数据可控制进位信号从在后的第一加法区域传送到在前的 第一加法区域或者阻止进位信号从在后的第一加法区域传送到在前的第一加 法区域，或者如果运算类型是减法，则所述多条控制数据可加上用于取二进 制补码的值“1”。

当一条操作数据被分成两个段，并且数据段被分别输入在前的第一加法 区域和在后的第一加法区域时，被输入到在前的第一加法区域和在后的第一 加法区域之间的第二加法区域的控制数据可以是用于传送进位信号的比特值 [0，1]或[1，0]。

如果运算类型是加法并且两条不同的操作数据被同时输入到在前的第一 加法区域和在后的第一加法区域，则被输入到在前的第一加法区域和在后的 第一加法区域之间的第二加法区域的控制数据可以是用于阻止进位信号的比 特值[0，0]。

如果运算类型是减法并且两条不同的操作数据被同时输入到在前的第一 加法区域和在后的第一加法区域，则被输入到在前的第一加法区域和在后的 第一加法区域之间的第二加法区域的控制数据可以是用于加上用于取二进制 补码的值“1”的比特值[1，1]。

输入多条控制数据的步骤可基于被输入到在前的第一加法区域和在后的 第一加法区域的操作数据的类型以及运算类型，通过数据选择器选择性地将 所述多条控制数据输入到在前的第一加法区域和在后的第一加法区域之间的 第二加法区域。

其他特点和多个方面从以下详细描述、附图和权利要求可以是清楚的。

附图说明

图1A和图1B是示出一般的选择进位加法器的示图。

图2是示出根据本发明的加法器的示例的示图。

图3是输入到加法器的第二加法区域的控制数据的示例。

图4A至图4D是示出加法器的加法运算和减法运算的示例。

图5是示出支持多种数据类型的减法运算的方法的示例的流程图。

贯穿附图和详细描述，除非另外描述，否则相同的附图标号将被理解为 表示相同的元件、特征和结构。为了清楚、例示和方便，这些元件的相对大 小和描述可被夸大。

具体实施方式

提供以下描述以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的全面 理解。因此，这里描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将 被推荐给本领域普通技术人员。此外，为了增加清晰和简明，公知功能和结 构的描述可被省略。

以下，将参照附图描述能够支持多种数据类型的加法器以及使用所述加 法器的支持多种类型的加法和减法运算的方法。

图1A和图1B是示出一般的选择进位加法器的示图。

图1A是示出支持多达32比特的一般的选择进位加法器的示例的示图， 该加法器通过并联连接四个加法器111、112、113和114来支持多种数据类 型（例如，8比特、16比特和32比特）的加法运算。在该示例中，如示出加 法器114的图1B所示，加法器111、112、113和114中的每个加法器可包括 9比特双加法器114_a和114_b，以预先考虑用于在减法处理中针对反转输入 加值“1”的进位。

此外，一般的选择进位加法器可包括：数据选择器121、122、123和124， 用于针对输入到各个加法器111、112、113和114的第二数据，根据运算类 型选择反转输入或非反转输入；选择进位数据选择器131、132、133和134， 用于选择从各个加法器111、112、113和114输出的两个结果（不包括进位 和包括进位）之一；进位传送数据选择器141、142和143，用于将进位从在 后的加法器111、112和113分别传送到在前的加法器112、113和114。

例如，当针对16比特数据执行加法运算时，数据i0_3和i1_3被输入到 第一加法器111，数据i0_2和i1_2被输入到第二加法器112。通过选择不包 括进位的结果或者包括进位的结果，第一加法器111使用内部的双加法器输 出数据o0_3和o1_3，并且第二加法器112输出数据o0_2和o1_2。

第一选择进位数据选择器131从自第一加法器111输出的结果选择不包 括进位的数据o0_3，并将数据o0_3输出为第一加法器111的加法结果z3。 第一进位传送数据选择器141选择值0或第一加法器111的加法结果z3的最 高比特值，并确定是否将进位传送到第二加法器112。

第二选择进位数据选择器132根据输入到第一进位传送数据选择器141 的值，选择从第二加法器112输出的结果之一，即，不包括进位的数据o0_2 和包括进位的数据o1_2之一，并将选择的数据输出为其加法运算结果z2。

这样，一般的选择进位加法器包括多个加法器111、112、113和114，以 支持多种数据类型的运算，多个加法器111、112、113和114中的每个加法 器包括并联的加法器，以预先考虑进位，因此，一般的选择进位加法器占用 多个区域。此外，因为数据应该经过用于进位传送的多个数据选择器，所以 控制变得复杂，并且出现运算延迟。

图2是示出根据本发明的加法器的示例的示图。

参照图2，加法器200可包括：单个加法单元210，加法单元210可包括 以预定数量的比特为单位的多个第一加法区域211、212、213和214，以在 最大数据长度内支持各种数据类型的运算；一个或更多个第二加法区域221、 222和223，每个第二加法区域设置在两个邻近的第一加法区域之间，并且控 制数据基于运算类型和操作数据类型被输入到每个第二加法区域。

图2示出四个第一加法区域211、212、213和214以及在第一加法区域 之间的第二加法区域221、222和223。然而，第一加法区域的数量可根据最 大可支持的数据类型、运算的最小数据处理单元等而增加。

例如，第一加法区域211、212、213和214中的每个可被分成运算的最 小数据处理单元，并且如果最小数据处理单元是8比特，则最大32比特的数 据类型的运算可通过四个第一加法区域211、212、213和214来执行。根据 输入的操作数据的类型，可执行用于诸如8比特、16比特、24比特和32比 特的数据类型的运算。

操作数据根据数据类型以预定比特（m比特）为单位被输入到一个或更 多个第一加法区域211、212、213和214，并且通过每个第一加法区域对操 作数据执行加法。在这种情况下，根据操作数据类型，多于两对操作数据可 被同时输入到第一加法区域211、212、213和214。

例如，如果预定比特（m比特）是8比特并且操作数据类型是16比特， 则操作数据可被分成8比特单元，并且被输入到两个第一加法区域211和212。 在这种情况下，另外的一对16比特操作数据可被分成8比特单元，并被输入 到两个第一加法区域213和214，从而可同时执行两对或更多对数据的加法 运算。

此外，加法器200可支持减法运算。通过反转作为第二输入的操作数据， 然后对第二输入操作数据执行加法，并加上用于取二进制补码的值“1”，来 执行减法运算。为了支持这种减法运算，加法器200还可包括与各个第一加 法区域211、212、213和214相应的第一数据选择器231、232、233和234。 第一数据选择器231、232、233和234可根据将被执行的运算的类型，选择 性地反转或不反转在后输入的操作数据，并将所得的操作数据输入到相应的 第一加法区域211、212、213和214。例如，如果运算类型是加法，则第一 数据选择器231、232、233和234可反转在后的操作数据，然后将所得的数 据输入到相应的第一加法区域211、212、213和214。

第二加法区域221、222和223可在每个第一加法区域211、212、213 和214之间由1比特来形成，并且可控制在后的第一加法区域到在前的第一 加法区域中出现的进位信号或者用于执行减法运算的进位信号的传递或阻 止，加上用于取二进制补码的值“1”的控制数据可被输入到第二加法区域 221、222和223。

图3是输入到加法器的第二加法区域的控制数据的示例。输入到加法器 的第二加法区域221、222和223的控制数据可以是控制数据[0，1]、[1，0]、 [0，0]和[1，1]之一。

例如，如果一个操作数据被分成多个段并且所述多个段被分别输入到在 前的第一加法区域和在后的第一加法区域，更具体地讲，如果图2的第一加 法区域211、212、213和214中的每个由8比特形成并且16比特操作数据被 分成两个段，这两个段被输入到在前的第一加法区域212和在后的第一加法 区域211两者，则可将比特值[0，1]或[1，0]输入到第一加法区域212和211 之间的第二加法区域221，以传递在后的第一加法区域211的加法运算处理 中出现的进位信号。

对于另一示例，当不同的操作数据被同时输入到在后的第一加法区域和 在前的第一加法区域时，在加法运算的情况下，可将比特值[0，0]输入到在后 的第一加法区域和在前的第一加法区域之间的第二加法区域，以阻止进位信 号，在减法运算的情况下，可将比特值[1，1]输入到第二加法区域，以加上用 于取二进制补码的值“1”。

例如，如果16比特的第一操作数据被分成多个段并且所述多个段被分别 输入到两个第一加法区域211和212，16比特的第二操作数据被分成多个段 并且所述多个段被分别输入到两个第一加法区域213和214时，在加法运算 的情况下，可将比特值[0，0]输入到已输入第一操作数据的第一加法区域212 和已输入第二操作数据的第一加法区域213之间的第二加法区域222，以防 止进位被传送。在运算类型是减法运算的情况下，可将比特值[1，1]输入到第 二加法区域222，以加上值“1”。

如图2所示，加法器200还可包括基于操作数据类型和与第二加法区域 221、222和223中的每个相应的运算类型来选择性地输入控制数据的第二数 据选择器241、242和243。例如，根据诸如加法运算或减法运算的运算类型 以及输入到与第二加法区域221相邻的第一加法区域211和212的操作数据 类型（即，是一个数据被分成多个段并且所述多个段被分别输入到第一数据 选择器231和232，还是两个彼此不同的数据被分别输入到第一数据选择器 231和232），第二数据选择器241选择性地输入值0或1。

图4A、图4B、图4C和图4D是示出加法器的加法运算和减法运算的示 例的示图。为了便于描述，假设加法器200包括四个第一加法区域211、212、 213和214以及三个1比特的第二加法区域221、222和223，其中，每个第 一加法区域具有2比特的长度。

图4A示出同时执行第一操作数据a1和b1的加法运算以及第二操作数 据a2和b2的加法运算的示例。

因为每个输入的操作数据类型是2比特，所以第一操作数据a1和b1被 依次输入到在前的第一加法区域212。此时，因为运算类型是加法运算，所 以第一数据选择器232输入未反转的原始第二数据b1，在第一操作数据a1 和b1中，第二数据b1被在后输入到在前的第一加法区域212。类似地，第 二操作数据a2和b2被输入到在后的第一加法区域211，并且因为是加法运算， 所以第一数据选择器231将未反转的第二数据b2输入到在后的第一加法区域 211。

此外，比特值[0，0]的控制数据被输入到第一加法区域211和212之间 的第二加法区域221，以阻止在后的第一加法区域211中出现的进位信号被 传送。因为分别被输入到均与第二加法区域221相邻的在后的第一加法区域 211和在前的第一加法区域212的每条数据是两条不同的数据，并且运算类 型是加法类型，所以与第二加法区域221相应的第二数据选择器241选择性 地将值0和0依次输入到第二加法区域221。

在后的第一加法区域211执行第一操作数据的加法运算，然后输出“00” 作为结果，并产生进位信号“1”。进位信号被传送到第二加法区域221，第 二加法区域221考虑进位信号将所有的输入控制信号相加并输出结果“1”， 而不向在前的第一加法区域产生进位信号。因为没有进位信号从第二加法区 域221被传送，所以在前的第一加法区域212将“11”输出为加法运算的结 果。最终，忽略来自第二加法区域221的结果，而仅获取在后的第一加法区 域211和在前的第一加法区域212的结果，并且随后可获取第一操作数据的 加法运算结果“11”和第二操作数据的加法运算结果“00”。

图4B示出执行包括4比特数据类型的操作数据a和b的加法运算的示 图。

输入的操作数据类型是4比特，并且以2比特的形式被分别输入到在后 的第一加法区域211和在前的第一加法区域212。此时，因为运算类型是加 法运算，所以分别与在后的第一加法区域211和在前的第一加法区域212相 应的第一数据选择器231和232输入第一操作数据a和b中的稍后被输入的 未反转的第二数据b。

用于传送在后的第一加法区域211中出现的进位信号的控制信号[1，0] 被输入到在后的第一加法区域211和在前的第一加法区域212之间的第二加 法区域221。因为输入到均与第二加法区域221相邻的在后的第一加法区域 211和在前的第一加法区域212的数据来自一个数据，并且运算类型是加法 运算，所以与第二加法区域221相应的第二数据选择器241选择性地将值1 和0依次输入到第二加法区域221。

在后的第一加法区域211将输入的操作数据相加，然后输出结果“00”， 并产生进位信号“1”。进位信号被传送到第二加法区域221，第二加法区域 221考虑进位信号将输入控制信号相加，然后输出结果“0”，并产生进位信 号“1”。在前的第一加法区域212基于从第二加法区域221传送的进位信号 将输入的数据相加，然后输出结果“00”作为加法运算的结果。最终，忽略 第二加法区域221的结果，并且获取从在后的第一加法区域211和在前的第 一加法区域212接收的结果，因此可获得操作数据的加法运算结果“0000”。

图4C是示出同时执行第一操作数据a1和a2以及第二操作数据a2和b2 的加法运算的示例的示图。

与图4A类似，因为每个操作数据的类型是2比特，所以第一操作数据 a1和a2以及第二操作数据a2和b2中的每个被分别输入到在后的第一加法区 域211和在前的第一加法区域212。这里，运算类型是减法运算，所以第一 数据选择器231和232反转在后输入的第二数据b1和b2，并将反转的第二 数据b1和b2输入到相应的在后的第一加法区域211和在前的第一加法区域 212。

因为被输入到均与第二加法区域221相邻的在后的第一加法区域211和 在前的第一加法区域212的每条数据是两条不同的数据，并且运算类型是减 法，所以第二数据选择器241将控制数据[1，1]输入到相应的第二加法区域 221，以将值“1”与第一加法区域212的结果相加。此时，在后的第一加法 区域211还执行减法运算，从而得到将被加到在后的第一加法区域211的值 “1”被输入。

考虑到被输入的值“1”，在后的第一加法区域211将在后的第一加法区 域211中的所有第一操作数据相加，并输出结果“10”，然后产生进位信号“1”。 进位信号被传送到第二加法区域221，然后第二加法区域221考虑输入的控 制数据[1，1]和进位信号，并输出结果“1”，然后产生进位信号“1”。考虑到 从第二加法区域221传送的进位信号，在前的第一加法区域212输出加法结 果“11”。最终，忽略第二加法区域221的结果，并且仅获取在后的第一加法 区域211和在前的第一加法区域212的结果作为最终结果，因此获得第一操 作数据a1和a2的减法结果“11”以及第二操作数据a2和b2的减法结果“10”。

图4D是示出执行4比特数据类型的操作数据a和b的减法运算的示例 的示图。

操作数据类型是4比特，并且以2比特的形式被分别输入到在后的第一 加法区域211和在前的第一加法区域212。这里，因为运算类型是减法运算， 所以与在后的第一加法区域211和在前的第一加法区域212相应的第一数据 选择器231和232反转第一操作数据a和b中的在后输入的第二数据b，然后 将反转的第二数据b输入到在后的第一加法区域211和在前的第一加法区域 212。

因为被输入到均与第二加法区域221相邻的在后的第一加法区域211和 在前的第一加法区域212的数据本来是一条数据，所以第二数据选择器241 将控制数据[1，0]输入到第二加法区域221。此时，获取另外的输入“1”，以 将用于取二进制补码的值“1”与在后的第一加法区域211相加。

在后的第一加法区域211将操作数据与另外的输入“1”相加，输出结果 “10”并产生进位信号“1”。进位信号被传送到第二加法区域221，第二加 法区域221考虑进位信号将输入的控制数据[1，0]相加，然后输出结果“0” 并产生进位信号“1”。在前的第一加法区域212将从第二加法区域221传送 的进位信号与输入数据相加，并输出加法结果“11”。最终，忽略第二加法区 域221的结果，仅获取在后的第一加法区域211和在前的第一加法区域212 的结果作为最终结果，并且可获得操作数据的减法运算结果“1110”。

如这里的示例所示，加法器200可不需要多个选择进位数据选择器，并 且可不需要并联连接多个加法器以支持各种数据类型，而是能够通过单个加 法器来支持多种数据类型，从而可增加处理性能和一定程度的效率。

图5是示出支持多种数据类型的减法运算的方法的示例的流程图。以下 描述使用如图2所示的加法器200的支持多种数据类型的加法运算和减法运 算的方法的示例。

首先，在511，加法器200以预定比特单元将操作数据的第一数据输入 到第一加法区域211、212、213和214。根据数据类型，操作数据可被输入 到一个第一加法区域，或者可被分成多个段，并且多个数据段可被输入到第 一加法区域的两个或更多个。

然后，在512，加法器200的数据选择器231、232、233和234确定运 算类型，如果运算类型不是减法运算，则在513，数据选择器231、232、233 和234不反转操作数据的第二数据，并输入原始的第二数据；然而，如果运 算类型是减法运算，则在514，数据选择器231、232、233和234反转第二 数据，并输入反转的第二数据。

然后，在515，加法器的第二数据选择器241、242和243检查被输入到 与相应的第二加法区域221、222和223中的每个相邻的第一加法区域211、 212、213和214的操作数据，并且在516，确定操作数据类型是否大于预定 比特，从而操作数据被分成两个段，并且数据段被分别输入相邻的第一加法 区域211、212、213和214。

作为操作516的确定结果，如果一个数据被分成两个段，并且数据段被 分别输入，则在517，用于将在后的第一加法区域中产生的进位信号传送到 在前的第一加法区域的控制数据比特[1，0]或[0，1]可被输入到在后的第一加 法区域和在前的第一加法区域之间的第二加法区域517。

然而，如果输入两条不同的数据，则在518，确定运算类型，如果运算 类型是减法运算，则在519，将用于将值“1”与在前的第一加法区域的加法 结果相加的控制数据[1，1]被输入到第二加法区域。此外，如果在操作518， 运算类型是加法运算，则在520，可输入控制数据[0，0]，以防止在后的第一 加法区域的进位信号被传送到在前的第一加法区域。

在加法器200使用输入到第一加法区域和第二加法区域的数据执行加法 运算之后，加法器200忽略第二加法区域的输出结果，仅获取第一加法区域 的结果，并最后获得加法运算和减法运算的结果。

上述方法和/或操作可被记录、存储或固定在一个或更多个包括程序指令 的计算机可读存储介质中，所述程序指令由计算机执行，从而使得处理器执 行所述程序指令。所述介质还可包括单独的数据文件、数据结构等，或者还 可包括与程序指令结合的数据文件、数据结构等。计算机可读存储介质的示 例包括磁介质（诸如硬盘、软盘和磁带）、光学介质（诸如CD ROM盘和DVD）、 磁光介质（诸如光盘）和专门配置为存储和执行程序指令的硬件装置（诸如 只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、闪存等）。程序指令的示例 包括诸如由编译器产生的机器代码和包含可由计算机使用解释器执行的高级 代码的文件。描述的硬件装置可被配置为用作一个或更多软件模块，以执行 上述操作和方法，反之亦然。此外，计算机可读存储介质可以分布在通过网 络连接的计算机系统中，并且计算机可读代码或程序指令可以以分散方式被 存储和执行。

以上已经描述了多个示例。然而，应该理解，可进行各种修改。例如， 如果描述的技术以不同的次序执行和/或如果描述的系统、架构、装置或电路 中的组件以不同的方式组合和/或由其他组件或它们的等同物替代或补充，则 可实现适当的结果。因此，其他实施方式落入权利要求的范围之内。