(57)【要約】【課題】従来の演算装置と演算処理に関して互換性を保ちつつ、従来の演算装置と比較して低消費電力の演算処理を実施する装置を実現する。【解決手段】第１演算回路部１０１および第２演算回路部１０２は演算回路選択部１０４に接続され、演算回路選択部１０４は入力信号解析部１０３に接続され、出力選択部１０５は第１演算回路部１０１と第２演算回路部１０２および入力信号解析部１０３に接続される。また、第１演算回路部１０１は入出力の値の組み合わせが２５６通りの関数として動作し、第２演算回路部１０２は入出力の値の組み合わせが１６通りの関数として動作している。さらに入力信号解析部１０３は、供給された演算装置入力信号Ｄｉの値が第２演算回路部１０２にて処理可能な入力の値の集合に含まれているかを判定し、判定結果の演算回路選択信号Ｓは、演算回路選択部１０４と出力選択部１０５に供給される。【選択図】        図１
2004254137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算対象の全ての範囲の演算を行う第１の演算回路と、
前記演算対象の範囲の部分集合に対してのみ前記演算と等価の演算を行う第２の演算回路と
を有し、
前記演算対象の範囲の部分集合を判別して前記第１の演算回路と前記第２の演算回路とを切り換え使用する手段を設けた
ことを特徴とする演算装置。
【請求項２】
請求項１記載の演算装置において、
前記演算対象は映像信号の処理である
ことを特徴とする演算装置。
【請求項３】
請求項１記載の演算装置において、
前記演算対象は音声信号の処理である
ことを特徴とする演算装置。
【請求項４】
請求項１記載の演算装置において、
入力信号を解析する信号解析手段と、
前記信号解析手段の解析結果に応じて前記第１の演算回路及び前記第２の演算回路を選択する回路選択手段と、
前記信号解析手段の解析結果に応じて前記第１の演算回路及び前記第２の演算回路の出力を選択する出力選択手段と
を有することを特徴とする演算装置。
【請求項５】
演算対象の全ての範囲の演算を行う第１の演算手段と前記演算対象の範囲の部分集合に対してのみ前記演算と等価の演算を行う第２の演算手段とを有し、
前記演算対象の範囲の部分集合を判別して前記第１の演算手段と前記第２の演算手段とを切り換え使用する
ことを特徴とする演算方法。
【請求項６】
請求項５記載の演算方法において、
前記演算対象は映像信号の処理である
ことを特徴とする演算方法。
【請求項７】
請求項５記載の演算方法において、
前記演算対象は音声信号の処理である
ことを特徴とする演算方法。
【請求項８】
請求項５記載の演算方法において、
入力信号を解析し、
前記入力信号の解析結果に応じて前記第１の演算手段及び前記第２の演算手段を選択し、
前記入力信号の解析結果に応じて前記第１の演算手段及び前記第２の演算手段の出力を選択する
ことを特徴とする演算方法。
【請求項９】
演算対象の全ての範囲の演算を行う第１の演算ステップと、
前記演算対象の範囲の部分集合に対してのみ前記演算と等価の演算を行う第２の演算ステップと
を有し、
前記演算対象の範囲の部分集合を判別して前記第１の演算回路と前記第２の演算回路とを切り換え使用するステップを設けた
ことを特徴とする演算プログラム。
【請求項１０】
請求項９記載の演算プログラムにおいて、
前記演算対象は映像信号の処理である
ことを特徴とする演算プログラム。
【請求項１１】
請求項９記載の演算プログラムにおいて、
前記演算対象は音声信号の処理である
ことを特徴とする演算プログラム。
【請求項１２】
請求項９記載の演算プログラムにおいて、
入力信号を解析する信号解析ステップと、
前記信号解析手段の解析結果に応じて前記第１の演算ステップ及び前記第２の演算ステップを選択する回路選択ステップと、
前記信号解析ステップの解析結果に応じて前記第１の演算ステップ及び前記第２の演算ステップの出力を選択する出力選択ステップと
を有することを特徴とする演算プログラム。
【請求項１３】
演算対象の全ての範囲の演算を行う第１の演算回路と、
前記演算対象の範囲の部分集合に対してのみ前記演算と等価の演算を行う第２の演算回路と
を有し、
前記演算対象の範囲の部分集合を判別して前記第１の演算回路と前記第２の演算回路とを切り換え使用する手段を設けた
ことを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の演算装置において、
入力信号を解析する信号解析手段と、
前記信号解析手段の解析結果に応じて前記第１の演算回路及び前記第２の演算回路を選択する回路選択手段と、
前記信号解析手段の解析結果に応じて前記第１の演算回路及び前記第２の演算回路の出力を選択する出力選択手段と
を有することを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項１５】
演算対象の全ての範囲の演算を行う第１の演算回路と、
前記演算対象の範囲の部分集合に対してのみ前記演算と等価の演算を行う第２の演算回路と
を有し、
前記演算対象の範囲の部分集合を判別して前記第１の演算回路と前記第２の演算回路とを切り換え使用する手段を設けた
ことを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の演算装置において、
入力信号を解析する信号解析手段と、
前記信号解析手段の解析結果に応じて前記第１の演算回路及び前記第２の演算回路を選択する回路選択手段と、
前記信号解析手段の解析結果に応じて前記第１の演算回路及び前記第２の演算回路の出力を選択する出力選択手段と
を有することを特徴とする音声信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば情報信号の演算処理に使用して好適な演算装置、演算方法、演算プログラム、映像信号処理装置及び音声信号処理装置に関する。詳しくは、映像信号や音声信号等の自然法則に従う情報信号の演算処理を良好に行うようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆる半導体集積回路においては、大規模化、高集積化が進み、１億トランジスタ・レベルの半導体集積回路が実用化されつつある。また、これらの半導体集積回路においては、多数の演算装置が演算処理を担当する要素として用いられている。
【０００３】
図７は、上述の演算装置としての、従来の演算装置２００の構成を示すブロック図である。図７に示されるように、演算装置２００は第１演算回路部１０１を備える。なお第１演算回路部１０１は、例えば正弦を求める回路によって構成される。そして第１演算回路部１０１は、供給された演算装置入力信号Ｄｉに応じて演算した結果を出力結果Ｄｏに供給する。
【０００４】
以下の説明においては、便宜上、演算装置２００の入力信号は「−１２８」から「１２７」までの２５６通りの値が入力されるものとし、第１演算回路部１０１は正弦を求める演算処理を実行する。すなわち、例えば入力の値が「０」の場合は値「０」を出力、入力の値が「１」の場合は値「２」を出力、入力の値が「２」の場合は値「３」を出力、入力の値が「３０」の場合は値「４３」を出力、入力の値が「６４」の場合値「６４」を出力する演算処理を行う。
【０００５】
従って、第１演算回路部１０１においては、入出力の値の組み合わせが２５６通りの関数として動作しているものである。なお、図８には、第１演算回路部１０１の入力信号と出力信号の対応を示す。さらに、第１演算回路部１０１は１９４２個のトランジスタで構成されており、第１演算回路部１０１は入力信号の値の変化１回あたり０．０１３ピコジュールの電力を消費するものとする。
【０００６】
これにより、第１演算回路部１０１においては、供給された演算装置入力信号Ｄｉの値を演算の入力とし、演算した値を演算装置出力信号Ｄｏに供給するものである。
【０００７】
次に、上記のような演算装置２００が演算処理を実行する場合の動作を、図９のタイミング図を参照しつつ説明する。すなわち図９において、時刻Ｔ２から時刻Ｔ７の間における演算装置２００での動作について説明する。
【０００８】
ここで、図９（ａ）に示されるように、例えば時刻Ｔ２から時刻Ｔ３において演算装置入力信号Ｄｉから値「６４」が供給される。そして第１演算回路部１０１は、供給された値「６４」に対して演算処理を実行し、演算装置出力信号Ｄｏに、図９（ｂ）に示されるように、演算処理結果である値「６４」を供給する。この動作により第１演算回路１０１は、時刻Ｔ２において０．０１３ピコジュールの電力を消費する。
【０００９】
同様に、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４において演算装置入力信号Ｄｉから値「１」が供給される。第１演算回路部１０１は供給された値「１」に対して演算処理を実行し、演算装置出力信号Ｄｏに演算処理結果である値「２」を供給する。この動作により第１演算回路１０１は、時刻Ｔ３において０．０１３ピコジュールの電力を消費する。
【００１０】
さらに、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５において演算装置入力信号Ｄｉから値「２」が供給される。第１演算回路部１０１は供給された値「２」に対して演算処理を実行し、演算装置出力信号Ｄｏに演算処理結果である値「３」を供給する。この動作により第１演算回路１０１は、時刻Ｔ４において０．０１３ピコジュールの電力を消費する。
【００１１】
さらに、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６において演算装置入力信号Ｄｉから値「１」が供給される。第１演算回路部１０１は供給された値「１」に対して演算処理を実行し、演算装置出力信号Ｄｏに演算処理結果である値「２」を供給する。この動作により第１演算回路１０１は、時刻Ｔ５において０．０１３ピコジュールの電力を消費する。
【００１２】
さらに、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７において演算装置入力信号Ｄｉから値「２」が供給される。第１演算回路部１０１は供給された値「２」に対して演算処理を実行し、演算装置出力信号Ｄｏに演算処理結果である値「３」を供給する。この動作により第１演算回路１０１は、時刻Ｔ６において０．０１３ピコジュールの電力を消費する。
【００１３】
さらに、時刻Ｔ７から時刻Ｔ８において演算装置入力信号Ｄｉから値「３０」が供給される。第１演算回路部１０１は供給された値「３０」に対して演算処理を実行し、演算装置出力信号Ｄｏに演算処理結果である値「４３」を供給する。この動作により第１演算回路１０１は、時刻Ｔ７において０．０１３ピコジュールの電力を消費する。
【００１４】
従って、演算装置２００が時刻Ｔ２から時刻Ｔ７まで消費した電力の和を求めると、０．０７８ピコジュールであり、同様の演算を演算装置２００にて１秒間あたり１億回行った場合は０．０４７ミリワット時の消費電力量となる。
【００１５】
一方、例えば特許文献１において、複数の演算処理回路を内蔵し、供給される演算対象の信号の種類に応じて、演算処理回路を切り換えて使用する技術が提案されている。しかしながら、この特許文献１においては、アナログ放送とデジタル放送の受信に際して、それぞれの受信回路の駆動電源を切り換えることが示されているだけであって、上述の半導体集積回路の消費電力の問題に関しては、何等考慮されていないものである。
【００１６】
【特許文献１】
再公表特許ＷＯ９９／６５１４９号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の半導体集積回路の消費電力に関して、第１に回路規模の増加に伴い消費電力が増加するという問題、第２に回路集積度の向上に伴い熱密度が上昇するという問題がある。すなわち、第１の消費電力の増加は、半導体集積回路をバッテリー駆動機器に搭載した場合に稼働時間を短縮する等の問題をもたらす。また、第２の熱密度の上昇は、半導体集積回路の動作速度低下、さらには半導体集積回路の熱破壊をもたらす恐れがあるものである。
【００１８】
ところで、現在の半導体集積回路はＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）構造で製造されることが大半である。該構造で製造された半導体集積回路を構成している演算装置は、入力信号の値が変化した場合に多くの電力を消費し、入力信号が変化しない場合は殆ど電力を消費しないという特徴を有する。以下において、図９を参照しつつこの問題をさらに詳しく説明する。
【００１９】
すなわち、時刻Ｔ２から時刻Ｔ７の間に、図９（ａ）は６回変化しているため、第１演算回路部１０１の入力が１回変化した場合の平均消費電力を０．０１３ピコジュールとすると、演算装置２００の消費電力は０．０７８ピコジュールであり、同様の演算を演算装置２００にて１秒間あたり１億回行った場合は０．０４７ミリワット時の消費電力量となる。
【００２０】
このように、上述の装置においては、演算装置入力信号Ｄｉの変化回数が多い場合、あるいは第１演算回路部１０１の回路規模が大きく第１演算回路部１０１の入力が１回変化した場合の平均消費電力が大きい場合は、演算装置２００の消費電力が大きくなり前述の問題が発生する。
【００２１】
ところで、これらの演算装置を搭載した半導体集積回路は、例えば映像信号処理装置で使用される。その場合に、一般的に、映像信号処理装置等における演算処理では、値の分布が偏っている信号を扱うことが多い。例えば色差信号では、入力信号の集合のうち５０％以上の要素の値が、値のとりうる集合の５％の部分集合に含まれていることが多い。なお、図１０は自然画における色差信号の値の分布例を示した柱状図である。
【００２２】
この出願はこのような点に鑑みて成されたものであって、解決しようとする問題点は、従来の装置では、半導体集積回路の消費電力に関して、消費電力の増加や熱密度の上昇といった問題を解消することができなかったというものである。すなわち、本発明の目的は、このような問題を解消するためになされたもので、低消費電力での演算処理を実現する演算装置の提供を目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
このため本発明においては、演算対象の範囲の部分集合を判別して、演算対象の異なる第１及び第２の演算回路を切り換え使用するようにしたものであって、これによれば、従来の演算装置と演算処理に関して互換性を保ちつつ、供給される入力信号の値が、第１演算手段と比較して構造が簡素かつ消費電力の小さな第２演算手段で処理可能な部分集合に含まれる場合、第２演算手段で演算処理を実行するため消費電力を削減することができる。
【００２４】
また、特に、本発明による演算装置が映像信号処理装置において使用される場合は、色差信号の値の偏在性を利用し、該信号において発生頻度が高い値の集合を第２演算手段で処理することにより、比較的多くの消費電力を削減することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
すなわち本発明においては、演算対象の全ての範囲の演算を行う第１の演算回路と、演算対象の範囲の部分集合に対してのみ演算と等価の演算を行う第２の演算回路とを有し、演算対象の範囲の部分集合を判別して第１の演算回路と第２の演算回路とを切り換え使用する手段を設けてなるものである。
【００２６】
以下、図面を参照して本発明を説明するに、図１は本発明を適用した演算装置１００の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【００２７】
図１に示されるように、演算装置１００は、第１演算回路部１０１と第２演算回路１０２、入力信号解析部１０３、演算回路選択部１０４、および出力選択部１０５を備える。
【００２８】
ここで、第１演算回路部１０１は演算回路選択部１０４に接続され、第２演算回路部１０２は演算回路選択部１０４に接続され、演算回路選択部１０４は入力信号解析部１０３に接続され、出力選択部１０５は第１演算回路部１０１と第２演算回路部１０２および入力信号解析部１０３に接続される。
【００２９】
以下の説明においては、便宜上、演算装置１００の入力信号Ｄｉの値は「−１２８」から「１２７」までの２５６通りの値が入力されるものとし、第１演算回路部１０１は正弦を求める演算処理を実行し、例えば入力の値が「０」の場合は値「０」を出力、入力の値が「１」の場合は値「２」を出力、入力の値が「２」の場合は値「３」を出力、入力の値が「３０」の場合は値「４３」を出力、入力の値が「６４」の場合値「６４」を出力する演算処理を行う。
【００３０】
従って、上述の第１演算回路部１０１においては、入出力の値の組み合わせが２５６通りの関数として動作しているものである。なお、図２には、第１演算回路部１０１の入力信号と出力信号の対応を示す。さらに、第１演算回路部１０１は１９４２個のトランジスタで構成されており、第１演算回路部１０１は入力信号の値の変化１回あたり０．０１３ピコジュールの電力を消費するものとする。
【００３１】
一方、第２演算回路部１０２は第１演算手段１０１と同様に正弦を求める演算処理を実行し、入力の値は「−８」から「７」までの１６通りの値が入力されるものとし、第２演算回路部１０２による演算は、例えば入力の値が「０」の場合は値「０」を出力、入力の値が「１」の場合は値「２」を出力、入力の値が「２」の場合は値「３」を出力する演算処理を行う。
【００３２】
従って、第２演算回路部１０２においては、入出力の値の組み合わせが１６通りの関数として動作しているものである。なお、図３には、第２演算回路部１０２の入力信号と出力信号の対応を示す。さらに、第２演算回路部１０２は１８０個のトランジスタで構成されており、第２演算回路部１０２は入力信号の値の変化１回あたり０．００１２ピコジュールの電力を消費するものとする。
【００３３】
また、上述の演算装置１００において、入力信号解析部１０３は３２個のトランジスタで構成されており、入力信号解析部１０３は入力信号の値の変化１回あたり０．０００２１ピコジュールの電力を消費するものとする。
【００３４】
さらに、演算回路選択部１０４は６１６個のトランジスタで構成されており、演算回路選択部１０４は入力信号の値の変化１回あたり０．００４０ピコジュールの電力を消費するものとする。また、出力選択部１０５は９６個のトランジスタで構成されており、出力選択部１０５は入力信号の値の変化１回あたり０．０００６２ピコジュールの電力を消費するものとする。
【００３５】
これにより、第１演算回路部１０１は、演算回路選択部１０４より供給される第１演算回路入力信号ＯＰｉの値を演算の入力とし、演算した値を第１演算回路出力信号ＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。また、第２演算回路部１０２は、演算回路選択部１０４より供給される第２演算回路入力信号ＳＯＰｉの値を演算の入力とし、演算した値を第２演算回路出力信号ＳＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。
【００３６】
そして入力信号解析部１０３は、供給された演算装置入力信号Ｄｉの値が第２演算回路部１０２にて処理可能な入力の値の集合に含まれているかを判定する。ここでは、演算装置入力信号Ｄｉの値が第２演算回路部１０２の入力の値の部分集合、すなわち値「−８」から値「７」までに含まれている場合は演算回路選択信号Ｓをオン状態（ハイレベル）とし、該範囲に含まれていない場合はオフ状態（ローレベル）とする。
【００３７】
なお、図４は、入力信号解析部１０３の入力信号と出力信号の対応を示す図である。そして、入力信号解析部１０３で形成された演算回路選択信号Ｓは、演算回路選択部１０４と出力選択部１０５に供給される。
【００３８】
さらに、演算回路選択部１０４は、供給される演算装置入力信号Ｄｉの値を、入力信号解析手段１０３より供給される演算回路選択信号Ｓに応じて、第１演算回路部１０１に接続される第１演算回路入力信号ＯＰｉ、あるいは第２演算回路部１０２に接続される第２演算回路ＳＯＰｉの一方に供給する。供給しない側の第１演算回路入力信号ＯＰｉ、あるいは第２演算回路入力信号ＳＯＰｉに供給する値は、該信号に供給している値を保持する。
【００３９】
これにより、演算回路選択信号Ｓがオン状態（ハイレベル）の場合、第２演算回路入力信号ＳＯＰｉに供給する値は演算装置入力信号Ｄｉの値となり、第１演算回路入力信号ＯＰｉに供給する値は変化しない。また、演算回路選択信号Ｓがオフ状態（ローレベル）の場合、第１演算回路入力信号ＯＰｉに供給する値は演算装置入力信号Ｄｉの値となり、第２演算回路入力信号ＳＯＰｉに供給する値は変化しない。
【００４０】
さらに、出力選択部１０５は、入力信号解析手段１０３より供給される演算回路選択信号Ｓに応じて、第１演算回路部１０１より供給される第１演算回路出力信号ＯＰｏの値、および第２演算回路出力信号ＳＯＰｏの値を選択し、演算装置出力信号Ｄｏに値を供給する。
【００４１】
すなわち、演算回路選択信号Ｓがオン状態（ハイレベル）の場合、演算装置出力信号Ｄｏに供給する値は、第２演算回路出力信号ＳＯＰｏから供給される値となる。また、演算回路選択信号Ｓがオフ状態（ローレベル）の場合、演算装置出力信号Ｄｏに供給する値は、第１演算回路出力信号ＯＰｏから供給される値となる。
【００４２】
次に、上記のような演算装置１００が演算処理を実行する場合の動作を、図５のタイミング図を参照しつつ説明する。すなわち図５において、時刻Ｔ２から時刻Ｔ７の間における演算装置１００での動作について説明する。この演算装置１００での動作については、まず、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３における演算について説明する。すなわち時刻Ｔ２から時刻Ｔ３において、図５（ａ）に示されるように、演算装置入力信号Ｄｉから値「６４」が供給される。
【００４３】
このとき、図５（ｂ）に示されるように、入力信号解析部１０３からは供給された演算装置入力信号Ｄｉの値「６４」に応じて、演算回路選択部１０４および出力選択部１０５へオフ状態（ローレベル）の演算回路選択信号Ｓを供給する。この動作により入力信号解析部１０３は、時刻Ｔ２において０．０００２１ピコジュールの電力を消費する。
【００４４】
さらに、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示されるように、演算回路選択部１０４は、入力信号解析部１０３より供給された演算回路選択信号Ｓのオフ状態（ローレベル）に応じて、演算装置入力信号Ｄｉの値「６４」を第１演算回路入力信号ＯＰｉに供給する。また第２演算回路入力信号ＳＯＰｉに時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間における第２演算回路入力信号ＳＯＰｉの値「０」を継続して供給する。この動作により演算回路選択部１０４は、時刻Ｔ２において０．００４０ピコジュールの電力を消費する。
【００４５】
さらに、図５（ｅ）に示されるように、第１演算回路部１０１は、演算回路選択部１０４より供給された第１演算回路入力信号ＯＰｉの値「６４」を演算の入力とし、演算した値「６４」を第１演算回路出力信号ＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。この動作により演算回路１０１は、時刻Ｔ２において０．０１３ピコジュールの電力を消費する。
【００４６】
また、図５（ｆ）に示されるように、第２演算回路部１０２は、演算回路選択部１０４より供給された第２演算回路入力信号ＳＯＰｉの値「０」を演算の入力とし、演算した値「０」を第２演算回路出力信号ＳＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。このとき、第２演算回路部１０２の入力である第２演算回路入力信号ＳＯＰｉは、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの値と時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの値が同一であるため、時刻Ｔ２において第２演算回路部１０２は電力を消費しない。
【００４７】
そして、図５（ｇ）に示されるように出力選択部１０５は、入力信号解析部１０３より供給された演算回路選択信号Ｓのオフ状態（ローレベル）に応じて、第１演算回路出力信号ＯＰｏの値「６４」を演算装置出力信号Ｄｏに供給する。この動作により出力選択部１０５は、時刻Ｔ２において０．０００６２ピコジュールの電力を消費する。
【００４８】
従って、上記の演算装置１００に含まれる、演算装置部１０１、第２演算装置部１０２、入力信号解析部１０３、演算回路選択部１０４、および出力選択部１０５の消費電力の和を求めると、演算装置１００の時刻Ｔ２における消費電力は０．０１８ピコジュールである。
【００４９】
さらに、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の間における演算について説明する。すなわち時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の間において、図５（ａ）に示されるように、演算装置入力信号Ｄｉに値「１」が供給される。
【００５０】
このとき、図５（ｂ）に示されるように、入力信号解析部１０３からは供給された演算装置入力信号Ｄｉの値「１」に応じて、演算回路選択部１０４および出力選択部１０５へオン状態（ハイレベル）の演算回路選択信号Ｓを供給する。この動作により入力信号解析部は、時刻Ｔ３において０．０００２１ピコジュールの電力を消費する。
【００５１】
さらに、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示されるように、演算回路選択部１０４は、入力信号解析部１０３より供給された演算回路選択信号Ｓのオン状態（ハイレベル）に応じて、演算装置入力信号Ｄｉの値「１」を第２演算回路入力信号ＳＯＰｉに供給し、さらに第１演算回路入力信号ＯＰｉに時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間における第１演算回路入力信号ＯＰｉの値「６４」を継続して供給する。この動作により演算回路選択部１０４は、時刻Ｔ３において０．００４０ピコジュールの電力を消費する。
【００５２】
さらに、図５（ｅ）に示されるように、第１演算回路部１０１は、演算回路選択部１０４より供給された第１演算回路入力信号ＯＰｉの値「６４」を演算の入力とし、演算した値「６４」を第１演算回路出力信号ＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。このとき、第１演算回路部１０１の入力である第１演算回路入力信号ＯＰｉは、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの値と時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの値が同一であるため、時刻Ｔ３において第１演算回路部１０１は電力を消費しない。
【００５３】
また、図５（ｆ）に示されるように、第２演算回路部１０２は、演算回路選択部１０４より供給された第２演算回路入力信号ＳＯＰｉの値「１」を演算の入力とし、演算した値「２」を第２演算回路出力信号ＳＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。この動作により演算回路１０２は、時刻Ｔ３において０．００１２ピコジュールの電力を消費する。
【００５４】
そして、図５（ｇ）に示されるように出力選択部１０５は、入力信号解析部１０３より供給された演算回路選択信号Ｓのオン状態（ハイレベル）に応じて、第２演算回路出力信号ＳＯＰｏの値「２」を演算装置出力信号Ｄｏに供給する。この動作により出力選択部１０５は、時刻Ｔ３において０．０００６２ピコジュールの電力を消費する。
【００５５】
従って、上記の演算装置１００に含まれる、演算装置部１０１、第２演算装置部１０２、入力信号解析部１０３、演算回路選択部１０４、および出力選択部１０５の消費電力の和を求めると、演算装置１００の時刻Ｔ３における消費電力は０．００６０ピコジュールである。
【００５６】
さらに、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５の間における演算について説明する。すなわち時刻Ｔ４から時刻Ｔ５の間において、図５（ａ）に示されるように、演算装置入力信号Ｄｉに値「２」が供給される。
【００５７】
このとき、図５（ｂ）に示されるように、入力信号解析部１０３からは供給された演算装置入力信号Ｄｉの値「２」に応じて、演算回路選択部１０４および出力選択部１０５へオン状態（ハイレベル）の演算回路選択信号Ｓを供給する。この動作により入力信号解析部１０３は、時刻Ｔ４において０．０００２１ピコジュールの電力を消費する。
【００５８】
さらに、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示されるように、演算回路選択部１０４は、入力信号解析部１０３より供給された演算回路選択信号Ｓのオン状態（ハイレベル）に応じて、演算装置入力信号Ｄｉの値「２」を第２演算回路入力信号ＳＯＰｉに供給し、さらに第１演算回路入力信号ＯＰｉに時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の間における第１演算回路入力信号ＯＰｉの値「６４」を継続して供給する。この動作により演算回路選択部１０４は、時刻Ｔ４において０．００４０ピコジュールの電力を消費する。
【００５９】
さらに、図５（ｅ）に示されるように、第１演算回路部１０１は、演算回路選択部１０４より供給された第１演算回路入力信号ＯＰｉの値「６４」を演算の入力とし、演算した値「６４」を第１演算回路出力信号ＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。このとき、第１演算回路部１０１の入力である第１演算回路入力信号ＯＰｉは、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの値と時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの値が同一であるため、時刻Ｔ４において第１演算回路部１０１は電力を消費しない。
【００６０】
また、図５（ｆ）に示されるように、第２演算回路部１０２は、演算回路選択部１０４より供給された第２演算回路入力信号ＳＯＰｉの値「２」を演算の入力とし、演算した値「３」を第２演算回路出力信号ＳＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。この動作により演算回路１０２は、時刻Ｔ４において０．００１２ピコジュールの電力を消費する。
【００６１】
そして、図５（ｇ）に示されるように出力選択部１０５は、入力信号解析部１０３より供給された演算回路選択信号Ｓのオン状態（ハイレベル）に応じて、第２演算回路出力信号ＳＯＰｏの値「３」を演算装置出力信号Ｄｏに供給する。この動作により出力選択部１０５は、時刻Ｔ４において０．０００６２ピコジュールの電力を消費する。
【００６２】
従って、上記の演算装置１００に含まれる、演算装置部１０１、第２演算装置部１０２、入力信号解析部１０３、演算回路選択部１０４、および出力選択部１０５の消費電力の和を求めると、演算装置１００の時刻Ｔ４における消費電力は０．００６０ピコジュールである。
【００６３】
さらに、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６の間における演算について説明する。すなわち時刻Ｔ５から時刻Ｔ６の間において、図５（ａ）に示されるように、演算装置入力信号Ｄｉに値「１」が供給される。
【００６４】
このとき、図５（ｂ）に示されるように、入力信号解析部１０３からは供給された演算装置入力信号Ｄｉの値「１」に応じて、演算回路選択部１０４および出力選択部１０５へオン状態（ハイレベル）の演算回路選択信号Ｓを供給する。この動作により入力信号解析部１０３は、時刻Ｔ５において０．０００２１ピコジュールの電力を消費する。
【００６５】
さらに、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示されるように、演算回路選択部１０４は、入力信号解析部１０３より供給された演算回路選択信号Ｓのオン状態（ハイレベル）に応じて、演算装置入力信号Ｄｉの値「１」を第２演算回路入力信号ＳＯＰｉに供給し、さらに第１演算回路入力信号ＯＰｉに時刻Ｔ４から時刻Ｔ５の間における第１演算回路入力信号ＯＰｉの値「６４」を継続して供給する。この動作により演算回路選択部１０４は、時刻Ｔ５において０．００４０ピコジュールの電力を消費する。
【００６６】
さらに、図５（ｅ）に示されるように、第１演算回路部１０１は、演算回路選択部１０４より供給された第１演算回路入力信号ＯＰｉの値「６４」を演算の入力とし、演算した値「６４」を第１演算回路出力信号ＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。このとき、第１演算回路部１０１の入力である第１演算回路入力信号ＯＰｉは、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの値と時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの値が同一であるため、時刻Ｔ５において第１演算回路部１０１は電力を消費しない。
【００６７】
また、図５（ｆ）に示されるように、第２演算回路部１０２は、演算回路選択部１０４より供給された第２演算回路入力信号ＳＯＰｉの値「１」を演算の入力とし、演算した値「２」を第２演算回路出力信号ＳＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。この動作により演算回路１０２は、時刻Ｔ５において０．００１２ピコジュールの電力を消費する。
【００６８】
そして、図５（ｇ）に示されるように出力選択部１０５は、入力信号解析部１０３より供給された演算回路選択信号Ｓのオン状態（ハイレベル）に応じて、第２演算回路出力信号ＳＯＰｏの値「２」を演算装置出力信号Ｄｏに供給する。この動作により出力選択部１０５は、時刻Ｔ５において０．０００６２ピコジュールの電力を消費する。
【００６９】
従って、上記の演算装置１００に含まれる、演算装置部１０１、第２演算装置部１０２、入力信号解析部１０３、演算回路選択部１０４、および出力選択部１０５の消費電力の和を求めると、演算装置１００の時刻Ｔ５における消費電力は０．００６０ピコジュールである。
【００７０】
さらに、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７の間における演算について説明する。すなわち時刻Ｔ６から時刻Ｔ７の間において、図５（ａ）に示されるように、演算装置入力信号Ｄｉに値「２」が供給される。
【００７１】
このとき、図５（ｂ）に示されるように、入力信号解析部１０３からは供給された演算装置入力信号Ｄｉの値「２」に応じて、演算回路選択部１０４および出力選択部１０５へオン状態（ハイレベル）の演算回路選択信号Ｓを供給する。この動作により入力信号解析部１０３は、時刻Ｔ６において０．０００２１ピコジュールの電力を消費する。
【００７２】
さらに、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示されるように、演算回路選択部１０４は、入力信号解析部１０３より供給された演算回路選択信号Ｓのオン状態（ハイレベル）に応じて、演算装置入力信号Ｄｉの値「２」を第２演算回路入力信号ＳＯＰｉに供給し、さらに第１演算回路入力信号ＯＰｉに時刻Ｔ５から時刻Ｔ６の間における第１演算回路入力信号ＯＰｉの値「６４」を継続して供給する。この動作により演算回路選択部１０４は、時刻Ｔ６において０．００４０ピコジュールの電力を消費する。
【００７３】
さらに、図５（ｅ）に示されるように、第１演算回路部１０１は、演算回路選択部１０４より供給された第１演算回路入力信号ＯＰｉの値「６４」を演算の入力とし、演算した値「６４」を第１演算回路出力信号ＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。このとき、第１演算回路部１０１の入力である第１演算回路入力信号ＯＰｉは、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの値と時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までの値が同一であるため、時刻Ｔ６において第１演算回路部１０１は電力を消費しない。
【００７４】
また、図５（ｆ）に示されるように、第２演算回路部１０２は、演算回路選択部１０４より供給された第２演算回路入力信号ＳＯＰｉの値「２」を演算の入力とし、演算した値「３」を第２演算回路出力信号ＳＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。この動作により演算回路１０２は、時刻Ｔ６において０．００１２ピコジュールの電力を消費する。
【００７５】
そして、図５（ｇ）に示されるように出力選択部１０５は、入力信号解析部１０３より供給された演算回路選択信号Ｓのオン状態（ハイレベル）に応じて、第２演算回路出力信号ＳＯＰｏの値「３」を演算装置出力信号Ｄｏに供給する。この動作により出力選択部１０５は、時刻Ｔ６において０．０００６２ピコジュールの電力を消費する。
【００７６】
従って、上記の演算装置１００に含まれる、演算装置部１０１、第２演算装置部１０２、入力信号解析部１０３、演算回路選択部１０４、および出力選択部１０５の消費電力の和を求めると、演算装置１００の時刻Ｔ６における消費電力は０．００６０ピコジュールである。
【００７７】
さらに、時刻Ｔ７から時刻Ｔ８の間における演算について説明する。すなわち時刻Ｔ７から時刻Ｔ８の間において、図５（ａ）に示されるように、演算装置入力信号Ｄｉに値「３０」が供給される。
【００７８】
このとき、図５（ｂ）に示されるように、入力信号解析部１０３からは供給された演算装置入力信号Ｄｉの値「３０」に応じて、演算回路選択部１０４および出力選択部１０５へオフ状態（ローレベル）の演算回路選択信号Ｓを供給する。この動作により入力信号解析部は、時刻Ｔ７において０．０００２１ピコジュールの電力を消費する。
【００７９】
さらに、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示されるように、演算回路選択部１０４は、入力信号解析部１０３より供給された演算回路選択信号Ｓのオフ状態（ローレベル）に応じて、演算装置入力信号Ｄｉの値「３０」を第１演算回路入力信号ＯＰｉに供給し、さらに第２演算回路入力信号ＳＯＰｉに時刻Ｔ６から時刻Ｔ７の間における第２演算回路入力信号ＳＯＰｉの値「２」を継続して供給する。この動作により演算回路選択部１０４は、時刻Ｔ７において０．００４０ピコジュールの電力を消費する。
【００８０】
さらに、図５（ｅ）に示されるように、第１演算回路部１０１は、演算回路選択部１０４より供給された第１演算回路入力信号ＯＰｉの値「３０」を演算の入力とし、演算した値「４３」を第１演算回路出力信号ＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。この動作により演算回路１０１は、時刻Ｔ７において０．０１３ピコジュールの電力を消費する。
【００８１】
また、図５（ｆ）に示されるように、第２演算回路部１０２は、演算回路選択部１０４より供給された第２演算回路入力信号ＳＯＰｉの値「２」を演算の入力とし、演算した値「３」を第２演算回路出力信号ＳＯＰｏとして出力選択部１０５に供給する。このとき、第２演算回路部１０２の入力である第２演算回路入力信号ＳＯＰｉは、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までの値と時刻Ｔ７から時刻Ｔ８までの値が同一であるため、時刻Ｔ７において第２演算回路部１０２は電力を消費しない。
【００８２】
そして、図５（ｇ）に示されるように出力選択部１０５は、入力信号解析部１０３より供給された演算回路選択信号Ｓのオフ状態（ローレベル）に応じて、第１演算回路出力信号ＯＰｏの値「３４」を演算装置出力信号Ｄｏに供給する。この動作により出力選択部１０５は、時刻Ｔ７において０．０００６２ピコジュールの電力を消費する。
【００８３】
従って、上記の演算装置１００に含まれる、演算装置部１０１、第２演算装置部１０２、入力信号解析部１０３、演算回路選択部１０４、および出力選択部１０５の消費電力の和を求めると、演算装置１００の時刻Ｔ７における消費電力は０．０１８ピコジュールである。
【００８４】
そこで、演算装置１００が時刻Ｔ２から時刻Ｔ７まで消費した電力の和を求めると、０．０６０ピコジュールであり、同様の演算を演算装置１００にて１秒間に１億回の演算を行った場合は、０．０３６ミリワット時の消費電力量となる。
【００８５】
すなわち、本発明の実施の形態に係る演算装置１００によれば、従来の演算装置２００と演算処理に関して互換性を保ちつつ、従来の演算装置２００と比較して０．０１１ミリワット時の消費電力量を削減できる演算装置を実現できる。
【００８６】
従ってこの実施形態において、演算対象の範囲の部分集合を判別して、演算対象の異なる第１及び第２の演算回路を切り換え使用するようにしたことによって、従来の演算装置と演算処理に関して互換性を保ちつつ、供給される入力信号の値が、第１演算手段と比較して構造が簡素かつ消費電力の小さな第２演算手段で処理可能な部分集合に含まれる場合、第２演算手段で演算処理を実行するため消費電力を削減することができる。
【００８７】
これによって、従来の装置では、半導体集積回路の消費電力に関して、消費電力の増加や熱密度の上昇といった問題があったものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消することができるものである。
【００８８】
なお、上記の実施形態では、正弦を求める演算処理に関して説明したが、本発明の効果は加算処理、減算処理、乗算処理、除算処理、制限処理などの演算処理、および該処理の組み合わせにおいても有効である。
【００８９】
さらに、本発明による演算装置が映像信号処理装置において使用される場合は、上述の図１０に示すような色差信号の値の偏在性を利用し、該信号において発生頻度が高い値の集合を第２演算手段で処理することにより、本実施の形態の説明より比較的多くの消費電力を削減することができる。
【００９０】
同様に、本発明による演算装置が音声信号処理装置において使用される場合も、上述の図１０と同様の音声信号の値の偏在性を利用し、該信号において発生頻度が高い値の集合を第２演算手段で処理することにより、本実施の形態の説明より比較的多くの消費電力を削減することができる。
【００９１】
同様に、本発明による演算装置が自然界の原信号を処理する信号処理装置において使用される場合も、上述の図１０と同様の信号の値の偏在性を利用し、該信号において発生頻度が高い値の集合を第２演算手段で処理することにより、本実施の形態の説明より比較的多くの消費電力を削減することができる。
【００９２】
なお、上記の実施形態では、半導体集積回路で構成された演算装置に関して説明したが、本発明の効果は例えばソフトウェアで実現可能な演算方法においても有効である。すなわち図６は、本発明の他の実施の形態に係る演算方法を示すフローチャートである。
【００９３】
図６において、ステップ〔１〕で、例えば値「−１２８」から「１２７」までの入力信号Ｄｉが供給されると、ステップ〔２〕で、入力信号Ｄｉが値「−８」から「７」までの部分集合に含まれるか否か判断される。そして、入力信号Ｄｉが部分集合に含まれていないとき（Ｎｏ）は、ステップ〔３〕で演算回路選択信号Ｓがオフ状態（ローレベル）にされ、ステップ〔４〕で第１演算回路部１０１の演算が行われる。
【００９４】
また、ステップ〔２〕で、入力信号Ｄｉが値「−８」から「７」までの部分集合に含まれているとき（Ｙｅｓ）は、ステップ〔５〕で演算回路選択信号Ｓがオン状態（ハイレベル）にされ、ステップ〔６〕で第２演算回路部１０２の演算が行われる。さらにステップ〔７〕で、演算回路選択信号Ｓがオン状態であるか否か判断される。
【００９５】
そして、演算回路選択信号Ｓがオン状態でいないとき（Ｎｏ）は、ステップ〔８〕で第１演算回路出力信号ＯＰｏが選択され、演算回路選択信号Ｓがオン状態のとき（Ｙｅｓ）は、ステップ〔９〕で第２演算回路出力信号ＳＯＰｏが選択される。さらにステップ〔１０〕で、選択された演算装置出力信号Ｄｏが取り出される。
【００９６】
従ってこの実施形態においても、演算対象の範囲の部分集合を判別して、演算対象の異なる第１及び第２の演算手段を切り換えるようにしたことによって、従来の演算装置と演算処理に関して互換性を保ちつつ、供給される入力信号の値が、第１演算手段と比較して構造が簡素かつ消費電力の小さな第２演算手段で処理可能な部分集合に含まれる場合、第２演算手段で演算処理を実行するため消費電力を削減することができる。
【００９７】
こうして本発明の演算装置、演算方法、演算プログラム、映像信号処理装置及び音声信号処理装置によれば、演算対象の全ての範囲の演算を行う第１の演算回路と、演算対象の範囲の部分集合に対してのみ演算と等価の演算を行う第２の演算回路とを有し、演算対象の範囲の部分集合を判別して第１の演算回路と第２の演算回路とを切り換え使用する手段を設けることにより、従来の演算装置と演算処理に関して互換性を保ちつつ、従来の演算装置と比較して低消費電力の演算処理を実施する装置を実現できるものである。
【００９８】
なお本発明は、上述の説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。
【００９９】
【発明の効果】
従って本発明によれば、演算対象の範囲の部分集合を判別して、演算対象の異なる第１及び第２の演算回路を切り換え使用するようにしたものであって、これによれば、従来の演算装置と演算処理に関して互換性を保ちつつ、供給される入力信号の値が、第１演算手段と比較して構造が簡素かつ消費電力の小さな第２演算手段で処理可能な部分集合に含まれる場合、第２演算手段で演算処理を実行するため消費電力を削減することができる。
【０１００】
また、特に、本発明による演算装置が映像信号処理装置において使用される場合は、色差信号の値の偏在性を利用し、該信号において発生頻度が高い値の集合を第２演算手段で処理することにより、比較的多くの消費電力を削減することができる。
【０１０１】
これにより、従来の装置では、半導体集積回路の消費電力に関して、消費電力の増加や熱密度の上昇といった問題があったものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る演算装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１演算回路部１０１の入力信号と出力信号の対応を示す図である。
【図３】第２演算回路部１０２の入力信号と出力信号の対応を示す図である。
【図４】入力信号解析部１０３の入力信号と出力信号の対応を示す図である。
【図５】図１に示された演算装置の動作を示すタイミング図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る演算方法を示すフローチャート図である。
【図７】従来の演算装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第１演算回路部１０１の入力信号と出力信号の対応を示す図である。
【図９】図７に示された演算装置の動作を示すタイミング図である。
【図１０】自然画における色差信号の値の分布例を示す柱状図である。
【符号の説明】
１００，２００…演算装置、１０１…演算回路部、１０２…第２演算回路部、１０３…入力信号解析部、１０４…演算回路選択部、１０５…出力選択部
【図１】
2004254137.tif 000003
【図２】
2004254137.tif 000004
【図３】
2004254137.tif 000005
【図４】
2004254137.tif 000006
【図５】
2004254137.tif 000007
【図６】
2004254137.tif 000008
【図７】
2004254137.tif 000009
【図８】
2004254137.tif 000010
【図９】
2004254137.tif 000011
【図１０】
2004254137.tif 000012