JPH0778748B2 - ガロア体演算ユニット - Google Patents

ガロア体演算ユニット

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JPH0778748B2
JPH0778748B2 JP59074272A JP7427284A JPH0778748B2 JP H0778748 B2 JPH0778748 B2 JP H0778748B2 JP 59074272 A JP59074272 A JP 59074272A JP 7427284 A JP7427284 A JP 7427284A JP H0778748 B2 JPH0778748 B2 JP H0778748B2
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    • G06F7/60Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
    • G06F7/72Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using residue arithmetic
    • G06F7/724Finite field arithmetic
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、誤り訂正符号の復号器等に用いるガロア体
(2m)上における演算ユニットに関するものである。な
お、mは整数であり、以下においても同様である。
[従来技術] 従来、この種の演算ユニットとして、電子通信学会論文
誌1980年12月Vol.J63−D,No.12「ROMを用いたBCH符号の
復号法の一構成法」(以下これを「引例1」という)に
述べられている、第1図,第2図に示すものがあった。
第1図は乗算回路であり、第2図は除算回路である。各
図において、1,2,6,7は零元検出回路、3,9はmビット全
加算器、4,10は出力補正回路、5,11は零元出力回路、8
は“1"の補数器である。
この第1図および第2図の説明に入る前に、まずガロア
体の元の表現法をGF(28)上の元を例にとり説明する。
原始多項式x8+x4+x3+x2+1=0の根をαとし、αを
(00000010)2進数で表記すると、α23,…は以下の
ようになる。
この元の表現法を、ここでは「ベクトル表現」と呼ぶこ
とにする。ベクトル表現の一覧を第1表に示す。
この第1表に基づいて、ベクトル表現された元をαのべ
き乗で表現することができる。これをここでは基の「対
数表現」と呼ぶこととし、その一覧を第2表に示す。但
し、第2表において、零元には該当する対数表現は存在
しないので、(11111111)で、便宜上表現している。
さて、以上のガロア体の元の表現法を理解した上で、次
に前述の第1図および第2図の回路の動作について説明
をする。
第1図の乗算回路において、入力元x,yは対数表現され
ており、零元検出回路1,2にて、それぞれ零元であるか
どうかが検査される。もし、どちらかを一方でも零元で
あれば、零元検出回路5より乗算結果として零元が出力
される。続いて、入力元x,yは、m(=8)ビット全加
算器3にて加算される。加算回路が2m−1以上であれ
ば、出力補正回路4でさらに1を加算する。以上の動作
は、第2表の対数表現された元では、乗算が2m−1を法
とする加算に置換えられることから容易に理解できる。
次に、第2図の除算回路においては、除算元xを1の補
数器8に入力した後、その出力と被除算元yをm(=
8)ビット加算器9に入力し、出力補正回路10、零元出
力回路11を経て演算結果(x−y)が得られる。ここで
は、除算元xが零元の場合は解が求まらないので、除算
エラー信号を出力するようにしている。
このように、引例1に記載の構成では、乗算または除算
のいずれかの演算しか可能ではないので、引例1に記載
の構成で復号器を構成しようとすれば、引例1にも述べ
られているように、並列に乗算,除算等の回路を準備せ
ねばならず、回路規模が大きくなるという欠点があっ
た。しかも、復号器のアルゴリズムを変更しようとすれ
ば、回路をすべて置換えなければならないという欠点も
あった。
さらに、この発明にとって興味深い他の先行技術とし
て、米国特許番号4,162,480号の“GALOIS FIELD CPMP
UTER"(以下「引例2」という)がある。この引例2で
は、演算ユニットとして、第3図に示すものを用いてい
る。第3図において、12,13,14,15はレジスタ、16はGal
ois field combinatorial logicである。
この図に示す構成で行なえる演算は、 x*y(乗算) x*yz(乗算+加算) x*x α*x に限られる。よって、引例2においては、除算ができな
いという欠点が存在する。
[発明の概要] それゆえに、この発明は、上記のような従来のものの欠
点を除去するためになされたもので、乗除算手段と加算
手段とを有機的に結合することにより、すべての組合わ
せ演算が1クロックで実行可能であり、しかも回路規模
の小さいガロア体演算ユニットを提供することを目的と
している。
[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例について、図面を参照して説
明をする。
第4図は、この発明の一実施例の構成ブロック図であ
る。第4図において、17,18,20,21,23,24,26,29,31,33
は、それぞれ入力端子である。また、19,22,25はレジス
タ、27,30,34は選択回路、28は2を法とする加算回路、
32は乗除算手段、35は出力端子である。
入力端子23,20,17からそれぞれ入力される入力元x,y,z
は、クロック入力端子24,21,18からのクロックにより、
レジスタ25,22,19に保持される。選択回路27,30,34は、
コントロール入力端子26,29,33から入力される入力信号
が、論理“1"のとき、それぞれ、レジスタ25の出力x、
加算回路28の出力a、加算回路28の出力aを選択する。
逆に、コントロール入力端子26,29,33からの入力信号
が、論理“0"のとき、それぞれ、乗除算手段32の出力
q、レジスタ25の出力x、乗除算手段32の出力qを選択
する回路である。
レジスタ22の出力yと選択回路30の出力とは、乗除算手
段32の入力となっており、レジスタ19の出力zと選択回
路27の出力とは、加算回路28の入力となっている。そし
て、コントロール入力端子31の信号が、論理“0"のと
き、乗除算手段32の乗算を行ない、反対のコントロール
入力端子31の入力信号が、論理“1"のとき、乗除算手段
32は除算を行なう。したがって、コントロール入力端子
26,29,31,33の信号と、出力端子35に現われる出力の関
係は、次の第3表のようになる。
ここに、「×」「÷」はGF(28)上における乗算,除
算、「」はGF(2)上における加算である。また、
「−」はコントロール信号の論理レベルがどのレベルで
もよいことを示している。したがって、入力端子26,29
のコントロール信号は同一のものを使用できることがわ
かる。
加算回路28は、2を法としており、イクスクルーシブ・
オアゲートで容易に構成できる。乗除算手段32について
は、第5図および第6図を参照して、次に詳しい説明を
する。
第5図において、31,101,102は入力端子、103,104は対
数変換回路、105は乗除算コントロール回路、106,107は
零検出回路、108は2k−1(k=8)を法とする加算回
路、108はベクトル変換回路、110はゲート回路、111は
出力端子である。
入力端子101,102から、それぞれベクトル表現された元
y,x′が入力される。y,x′は零検出回路106,107で零元
であるかどうかが検出され、どちらか一方が零元であれ
ば、ゲート回路110から零元を出力信号qとして出力端
子111に出力する。x′,yは、対数変換回路104,103で、
それぞれ対数表現された元に変換される。対数表現され
た元yは乗除算コントロール回路105で、除算時は1の
補数が、乗算時はそのままの値が、それぞれ出力され
る。
そして、対数変換回路104の出力および乗除算コントロ
ール回路105の出力は2k−1(k=8)を法とする加算
回路108で加算され、ベクトル変換回路109でベクトル表
現された元に戻され、ゲート回路110を経て出力端子111
へ送られる。
ここに示す対数変換回路103,104、ベクトル変換回路109
は、それぞれ第2表および第1表に示されている値をRO
M等に蓄えておくことにより、容易に実現できる。ま
た、乗除算コントロール回路105は、一方をデータy、
他方を入力端子31からのコントロール信号としたイクス
クルーシブ・オア回路により構成できる。
上述の乗除算手段は、第6図に示す他の構成によっても
実現することができる。第6図において、121は逆元発
生回路、122は選択回路、123は乗算回路である。
第6図の構成では、演算はベクトル表現されたままで行
なわれる。入力端子31からのコントロール信号により、
除算時は逆元発生回路121からの出力を、乗算時は入力
端子101からの出力を、それぞれ選択回路122で選択し
て、除算回路123へ出力することにより乗除算を行なう
ことができる。ここで、逆元発生回路121は、たとえば
αに対してα-1(=α254)、αに対してα-2(=
α253)、…、α254に対してα-254(=α)を発生さ
せるものであり、ROM等で容易に構成できる。
乗算回路123は、以下のようにして構成される。すなわ
ち、入力元x′,yを x′=a7α+a6α+…+a0 y=b7α+b6α+…+b0 と多項式表現する。そして x′・y=(a7α+a6α+…+a0) ×(b7α+b6α+…+b0) の演算をα=α+α+α+1を用いて実行する
と、 C=x′・y=C7α+C6α+…+C0の形にまとめる
ことができる。ここに各係数C7,C6,…,C0は、次頁およ
び次々頁に示すようになる。
C7=a6b7+a7b6 +a5b7+a6b6+a7b5 +a4b7+a5b6+a6b5+a7b4 +a0b7+a1b6+a2b5+a3b4+a4b3+a5b2+a6b1+a7b0 C6=a5b7+a6b6+a7b5 +a4b7+a5b6+a6b5+a7b4 +a3b7+a4b6+a5b5+a6b4+a7b3 +a0b6+a1b5+a2b4+a3b3+a4b2+a5b1+a6b0 C5=a4b7+a5b6+a6b5+a7b4 +a3b7+a4b6+a5b5+a6b4+a7b3 +a2b7+a3b6+a4b5+a5b4+a6b3+a7b2 +a0b5+a1b4+a2b3+a3b2+a4b1+a5b0 C4=a7b7 +a3b7+a4b6+a5b5+a6b4+a7b3 +a2b7+a3b6+a4b5+a5b4+a6b3+a7b2 +a1b7+a2b6+a3b5+a4b4+a5b3+a6b2+a7b1 +a0b4+a1b3+a2b2+a3b1+a4b0 C3=a5b7+a6b6+a7b5 +a4b7+a5b6+a6b5+a7b4 +a2b7+a3b6+a4b5+a5b4+a6b3+a7b2 +a1b7+a2b6+a3b5+a4b4+a5b3+a6b2+a7b1 +a2b3+a1b2+a2b1+a3b0 C2=a7b6+a6b7+a5b7+a6b6+a7b5 +a3b7+a4b6+a5b5+a6b4+a7b3 +a1b7+a2b6+a3b5+a4b4+a5b3+a6b2+a7b1 +a0b2+a1b1+a2b0 C1=a7b7 +a6b7+a7b6 +a2b7+a3b6+a4b5+a5b4+a6b3+a7b2 +a0b1+a1b0 C0=a7b7 +a6b7+a7b6 +a5b7+a6b6+a7b5 +a1b7+a2b6+a3b5+a4b4+a5b3+a6b2+a7b1 +a0b0 前述の各式において、「+」はGF(2)上における加算
であり、イクスクルーシブ・オアゲートで構成できる。
また積はアンドゲートで構成できる。ちなみにこの場合
は、イクスクルーシブ・オアゲート77個、アンドゲート
64個が必要である。
さらに、この発明は、別の実施例として、第7に図に示
す構成によっても実現することができる。第7図におい
て、41,42はGF(2)上の加算回路、43は選択回路、44
は入力端子である。
入力端子44からは、2ビットのコントロール信号が入力
され、“11",“10",“01"のとき、それぞれ加算回路41,
加算回路42,乗除算手段32の出力を選択する。したがっ
て、入力端子29,31,44の各コントロール信号により、次
の第4表に示す演算結果が得られる。
この実施例では、入力端子29,44からのコントロール信
号は、全部で4通りなので、2ビットで構成することが
でき、入力端子31を含めて、合計3ビットで構成するこ
とができる。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、乗除算手段と加算手
段とを所定の有機的関係で結合し、制御することによ
り、組合わせ演算を1クロックで行なうことができ、し
かも回路規模の小さいガロア体演算ユニットを得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のガロア体演算ユニットにおける乗算回
路、第2図は同じく除算回路である。第3図は、従来の
ガロア体演算ユニットの他の構成を示すブロック図であ
る。第4図は、この発明の一実施例のガロア体演算ユニ
ットの構成ブロック図である。第5図は、第4図に示す
ブロック図の中の乗除算手段の詳細な構成の一例を示す
ブロック図である。第6図は、同じく乗除算手段の詳細
な他の構成を示すブロック図である。第7図は、この発
明の他の実施例の構成ブロック図である。 図において、27,30,34は選択回路、28は2を法とする加
算回路、32は乗除算手段、103,104は対数変換回路、10
6,107は零検出回路、105は乗除算コントロール回路、10
8は2k−1を法とする加算回路、109はベクトル変換回
路、110はゲート回路、121は逆元発生回路、123は乗算
回路、41,42は2を法とする加算回路、43は選択回路を
示す。 なお、図中、同一符号は同一または相当する部分を示
す。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガロア体におけるGF(2m)上(mは整数、
    以下同じ)のための演算ユニットであって、3個の入力
    データx、y、zに対してそれぞれレジスタを有し、そ
    の内の2個のレジスタの出力に対して乗除算を行う乗除
    算手段と、該乗除算手段の出力と残りのレジスタの出力
    とを加算する加算手段とを備え、少なくとも下記の演算
    結果を1動作サイクルで出力するようにしたことを特徴
    とするガロア体演算ユニット。 1.(x×y)z 2.(x÷y)z ただし、×:乗算 ÷:除算 :2を法とする加算
  2. 【請求項2】前記演算手段は、 第1ないし第3の3個のmビット入力レジスタ、 mビットの2を法とする加算回路、 前記第1のmビット入力レジスタの出力と、前記mビッ
    トの2を法とする加算回路の出力とを入力する第1の選
    択回路、 前記第2のmビット入力レジスタの出力と、前記第1の
    選択回路の出力とを入力とする第1の選択回路、 前記第2のmビット入力レジスタの出力と、 前記第1の選択回路の出力とを入力とする乗除算手段、
    および 前記第1のmビット入力レジスタの出力と、前記乗除算
    手段の出力とを入力とする第2の選択回路を備え、 前記mビットの2を法とする加算回路は、前記第3のm
    ビット入力レジスタの出力てお、前記第2の選択回路の
    出力とを入力としていて、さらに 前記mビットの2を法とする加算回路の出力と、前記乗
    除算手段の出力とを入力とする第3の選択回路を備えた
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第1項記載のガロア
    体演算ユニット。
  3. 【請求項3】前記演算手段は、 第1ないし第3の3個のmビット入力レジスタ、 前記第1のmビット入力レジスタの出力と、前記第2の
    mビット入力レジスタの出力とを入力とするmビットの
    2を法とする第1の加算回路、 前記第1のmビット入力レジスタの出力と、前記mビッ
    トの2を法とする第1の加算回路の出力とを入力とする
    第1の選択回路、 前記第1の選択回路の出力と、前記第3のmビット入力
    レジスタの出力とを入力する乗除算手段 前記乗除算手段の出力と、前記第3のmビット入力レジ
    スタの出力とを入力とするmビットの2を法とする第2
    の加算回路、および 前記mビットの2を法とする第1の加算回路の出力と、
    前記mビットの2を法とする第2の加算回路の出力と、
    前記乗除算手段の出力とを入力とする第2の選択回路を
    備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のガ
    ロア体演算ユニット。
  4. 【請求項4】前記乗除算手段は、 2個のmビットデータを入力とする第1および第2の対
    数変換回路、 2個の零検出回路、 前記第1の対する変換回路の出力と、切換えのための乗
    除算コントロール信号とを入力とするmビットのイクス
    クルーシブ・オア回路、 前記第2の対数変換回路の出力と、前記mビットのイク
    スクルーシブ・オア回路の出力とを入力する(2m−1)
    を法とする加算回路、および 前記(2m−1)を法とする加算回路の出力を入力とする
    ベクトル変換回路を備え、 前記2個の零検出回路のいずれかで零が検出された場合
    に、前記ベクトル変換回路の出力を零とするようにした
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第1項または第2項
    記載のガロア体演算ユニット。
  5. 【請求項5】前記乗除算手段は、 第1のmビットデータを入力とする逆元発生回路、 前記逆元発生回路の出力と、第1のmビットデータとを
    入力とする選択回路、および 前記選択回路の出力と、第2のmビットデータとを入力
    とする乗算回路を備えたことを特徴とする、特許請求の
    範囲第1項または第3項記載のガロア体演算ユニット。
  6. 【請求項6】前記加算手段は、m個のイクスクルーシブ
    ・オア回路で構成されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載のガロア体
    演算ユニット。
JP59074272A 1984-04-11 1984-04-11 ガロア体演算ユニット Expired - Lifetime JPH0778748B2 (ja)

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