Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения арифметико-логических устройств с плавающей запятой высокого быстродействия. Целью изобретения является повышение быстродействия за счет получения кода нормализации параллельно с мантиссой результата. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой, содержащее сумматор 1, сдвигатель 2, шифратор 3, введены блок 4 формирования выходного переноса и i pynna блоков 5 предсказания нулевых тетрад с соответствующими связями. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д д 4 Ь 06 F 7/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4085581/24-24 (22) 07.07.86 (46) 23.02.88. Бюл. Р 7 (72) Б.Г.Лысиков, А.Э.Шумейко и А.В.Яковлев (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 687982, кл. G 06 F 7/50, 1978.

Лысиков Б.Г. Арифметические и логические основы цифровых автоматов. М.: Высшая школа, 1980, . с. 118-134.

Авторское свидетельство СССР

Р 1307454, кл. G 06 F 7/50, 03.01 86. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ-ВЫЧИТАНИЯ ЧИСЕЛ С ПЛАВАЮЩЕЙ ЗАПЯТОЙ

„„SU„„1376080 А 1 (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения арифметико-логических устройств с плавающей запятой высокого быстродействия. Целью изобретения является повышение быстродействия sa счет получения кода нормализации параллельно с мантиссой результата. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой, содержащее сумматор 1, сдвигатель 2, шифратор 3, введены .блок 4 формирования выходного переноса и группа блоков 5 предсказания нулевых тетрад с соответствующими связями. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1376080

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения арифметико-логических устройств с плавающей запя5 той, умножителей и устройств деления с плавающей запятой высокого быстродействия.

Цель изобретения — повышение быстродействия ° 10

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой; на фиг. 2 — функциональная схема блока формирования выходного переноса (для 15 случая N=64); на фиг. 3 — функциональная схема блока предсказания нулевых тетрад.

Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой (фиг, L), 20 содержит сумматор 1, сдвигатель 2, шифратор 3, блок 4 формирования выходного переноса, группу блоков 5 предсказания нулевых тетрад, вход б задания режима работы устройства, 25 информационные входы 7 первой группы устройства, информационные входы 8 второй группы устройства, вход 9 конс станты устройства, выход 10 переноса устройства, выход 11 кода нормализа- 30 ции устройства, информационные выходы 12 группы устройства.

Бчок 4 формирования выходного переноса (фиг, 2) содержит элемент ИЛИ

13, элементы И 14 — 28, выход 29 и вхо- 35 ды 30 группы блока 4 формирования выходного переноса.

Блок 5 предсказания нулевых тет- . рад группы (фиг. 3) содержит элемент

И51И 31, элементы И 32-38, второй, 4р третий входы 39-40 и выход 41 блока

5 предсказания нулевых тетрад группы.

Сумматор 1 (фиг. 1) предназначен для сложения мантисс чисел, поступаю-. щих на информационные входы 7 и 8 45 первой и второй групп устройства.

Сдвигатель 2 (фиг. 1) предназначен для нормализующего сдвига результата сложения, т.е. сдвига вправо/влево этого результата на количество тетрад, определяемых кодом нормализации, при выполнении сдвига вправо в освободившиеся разряды вдвигается информация с второй группы информационных входов сдвигателя 2.

Шифратор 3 (фиг. 1) предназначен для формирования кода нормализации, который указывает величину шага сдвига для сдвигателей 2. Код нормализации формируется на основе информации о количестве нулевых тетрад, которая поступает с выхода блока 5 предсказания нулевых тетрад, информации о режиме работы и значения выходного переноса. Ниже приведена таблица истинности шифратора 3 где через К обо4

) значены выходные сигналы, через P „— информация о количестве нулевых тет"

N рад (для примера — = 8) .

Блок 4 (фиг. 2) предназначен для формирования выходного переноса С алых в соответствии со следующим выражением (для случая N=64):

-+-С

Вых гр 1 гр 14 Т гр 1ii +G гР 1ú Т гр44

° Т; +С Р1, „,, Тгр Тгр +Сгр

«Т ГР 12 ° с ° T Гр 1<+G ГР 1ОTrp 11 " ° с" Т Грс

+Сгр 9 Т -р 1с> ° ° Tr 1 + ° ° ° +GIp1 "Р2

Тгр „+С„,. Т „1 ° ° ° где G — групповая функция возникновения переноса;

Т . — групповая функция распрогр странения переноса.

Блок 5; группы формирует сигнал Р,. наличия нулевой тетрады в соответствии с выражением: 4 с З G 4 i+2 41+1 G 4i T 4i < 5 4-1 Л

41С4 С 4ых+С 41+3 С 41+2 С 41+1

ХС4с Т 4i+2 Т 41+1 Т41 с С; „С6ЫХ

С 4;,2 С4сс. Т4... Т 4 +2 Т4. С;,С +

+...+С 4i ú 4с.с2 44+с 4iag 4i4.2 Т4с 1 « (2)

rpe С4,,G 4„+ — функция возникнове1+) ния переноса j-ro разряда (j =0,1 2,3) и ее инверсия i-й тетрады; Т,,Т,. — функция распростра+i +1 нения переноса j-ro разряда и ее инверсия i-й тетрады;

С;,,С, — входной перенос и его инверсия в i-ю тетраду.

Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой работает следующим образом.

Мантиссы складываемых или вычитаемых чисел после выравнивания порядков поступают по информационным входам 7 и 8 первой и второй группы устройства на входы первой и второй группы сумматора 1 соответственно °

По входу 6 задания режима работы устройства поступает сигнал логического нуля, соответствующий режиму

1376080 сложения чисел, или логической единицы, соответствующий режиму вычитания чисел. Причем в режиме вычитания мантисса вычитаемого числа поступает в дополнительном коде. В сумматоре 1

5 начинается сложение чисел, Параллельно начинают работать блок 4 формирования выходного переноса и блоки 5 предсказания нулевых тетрад группы.

Блок 4 на основании групповых функций возникновения,и распространения переноса поступающих с выходов сумматора 1, в. соответствии с выражением (1) вырабатывает выходной перенос С „,„ . Блоки 5 предсказания нулевых тетрад на основании разрядных функций возникновения и распространения переноса, поступающих с выходов сумматора, межтетрадных переносов, поступающих с выходов сумматора 1 (для блока 5 вместо тетрадного переноса подается по входу 9. устройства логический ноль и, соответственно, инверсный сигнал — логическая единица), и выходного переноса С ц„„ в соответствии с выражением (2) формируются сигналы Р;. Сигналы Р; поступают на вход шифратора 3, который с учетом сигнала режима работы, поступающего по входу 6 устройства и С ц, формирует код нормализации. Код нормализации поступает на выход 11 устройства для корректировки порядка результата и на управляющий вход сдвигателя 2. К этому моменту сумматор 1 заканчивает обработку мантисс складываемых-вычитаемых чисел и выдает на информационные входы первой группы сдвигателя 2 мантиссу результата.

В зависимости от режима работы устройства и выходного переноса сдвигатель 2 настраивается на сдвиг в определенном направлении результата сложения-вычитания на количество разря- 45 дов, определяемое кодом нормализации.

После сдвига нормализованная мантисса результата поступает на информационные выходы 12 устройства.

Режим сложения.

Шифратор 3 анализирует значение выходного переноса С ц„, который поступает с выхода блока. 4. Если С „„ =

=О, то шифратор 3 формирует код нормализации, равный нулю, и сдвигатель

2 пропускает на информационные выходы 12 устройства результат сложения беэ сдвига. Если С ц„=1, то шифратор

3 формирует код нормализации, равный единице, и сдвигатель 2 сдвинет результат сложения вправо на одну тетраду с записью в младший разряд старшей -тетрады 0 „,(поступающий на вторую группу информационных входов сдвигателя 2), а затем нормализованный результат сложения поступает на информационные выходы 12 устройства.

Режим вычитания.

Шифратор 3 анализирует значение выходного переноса С „,„, который поступает с выхода блока 4. Если С,<„ =

=О, то результат вычитания отрицателен и находится в дополнительном коде. Сигнал С „„ и соответственно инверсный ему .сигнал С „„ поступают на первый вход блоков 5 предсказания нулевых тетрад и блокируют работу элементов .И 32-36, разрешая при этом работу элементов И 37, 38, в соответствии с выражением (2), которые определяют тетрады, состоящие из одних единиц.

Таким образом, на выходе блоков 5 предсказания нулевых тетрад формируются сигналы Р,- равные единице в случае, если тетрада результата вычитания имеет вид " 1111". На основании этих сигналов шифратор 3 сформирует код нормализации и сдвигатель

2 сдвинет влево результат вычитания на соответствующее коду нормализации число разрядов. Если С 6„„=1, то результат вычитания положителен. Сигналы С ц„ и С „ поступают в блоки 5 предсказания нулевых тетрад группы и блокируют работу элементов И 37 и 38, разрешая при этом работу элемертов И 32-36, в соответствии с выражением (2), которые определяют тетрады, состоящие из одних нулей. Таким образом, на выходе блоков 5 предсказания нулевых тетрад группы формируются сигналы Р;, равные единице, в случае, если тетрада результата вычитания имеет вид "0000". На основании этих сигналов шифратор 3 сформирует код нормализации и сдвигатель 2 сдвинет влево результат вычитания на соответствующее коду нормализации число разрядов. После нормализующего сдвига результат вычитания поступает на информационные выходы 12 устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой, 1376080 содержащее сумматор, сдвигатель и шифратор, причем информационные входы первой и второй групп устройства соединены соответственно с входами группы первого слагаемого и с входами группы второго слагаемого сумматора, выходы суммы которого соединены с информационными входами первой группы сдвигателя, выходы группы которого являются информационными выходами устройства, выход кода нормализации которого соединен с выходом шифратора и входом величины сдвига сдвигателя, вход направления сдвига которого соединен с входом задания режима работы устройства и с входом разрешения шифратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит блок формирования выходного переноса и группу блоков предсказания нулевых тетрад, причем выходы групп условий возникновения переносов из групп разрядов и распространения переносов через груп- 5 пы разрядов сумматора соединены соответственно с входами группы блока формирования выходного переноса, выход которого соединен с первыми входами блоков предсказания нулевых тет- З0 рад группы, выходы которых и выход блока формирования выходного переноса соединены соответственно с инфор-. мационными входами группы шифратора, выход блока формирования выходного переноса соединен с младшим информа35 ционным входом второй группы сдвигателя и является выходом переноса устройства, выходы условия возникновения переносов в разрядах >-й тетрады 40 и распространения переносов через разряды i-й тетрады сумматора соединены соответственно с входами разрядов второго Входа i-го блока предсказания нулевых тетрад группы i=0-N/445

-1, где N — - разрядность информации, выходы тетрадных переносов сумматора соединены соответственно с третьими входами блоков предсказания .нулевых тетрад группы, кроме младшего, вход

50 константы устройства соединен с третьим входом младшего блока предсказания нулевых тетрад группы и с инфор-. мационными входами, кроме младшего, второй группы сдвигателя.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок предсказания нулевых тетрад содержит семь элементов И и элемент ИЛИ, причем первые входы первого, второго, третьего, четвертого, шестого и седьмого элементов И соединены между собой, вторые входы в орого, третьего, шестого и седьмого элементов И соединены между собой и с вторым входом первоro элемента И; третьи входы второго, шестого и седьмого элементов И соедииены между собой и с третьим входом первого элемента И, четвертый вход шестого элемента И соединен с четвертым входом первого элемента И, с первого по восьмой входы первого элемента И, четвертый вход второго элемента И, третий и четвертый входы третьего элемента И, второй и третий входы четвертого элемента И, первый и второй входы пятого элемента И являются входами разрядов второго входа блока предсказания нулевых тетрад, пятые входы второго, третьего и шестого элементов И, четвертый вход седьмого элемента И и четвертый вход четвертого элемента И соединены между собой и с пятым входом первого элемента И, шестые входы второго, третьего и шестого элементов И, пятый вход седьмого элемента И соединены между собой и с шестым входом первого элемента И, седьмые входы второго и шестого элементов И, шестой вход седьмого элемента И соединены между собой и с седьмым входом первого элемента И, восьмой вход шестого элемента И соединен с восьмым входом первого элемента И, третий вход пятого элемента И соединен с третьим входом четвертого элемента И, пятый вход четвертого элемента И, четвертый вход пятого элемента И и седьмой вход седьмого элемента И соединены между собой и с четвертым входом третьего элемента И, восьмой вход седьмого элемента И соединен с девятым входом первого элемента И, седьмой вход третьего элемента И, пятый вход пятого элемента И, шестой вход четвертого элемента И и девятый вход шестого элемента И соединены между собой и с восьмым входом второго элемента И, десятый вход первого элемента И, девятый вход второго элемента И, восьмой вход третьего элемента

И; седьмой вход четвертого элемента И соединены между собой и с шестым входом пятого элемента И, девятый вход седьмого элемента И соединен с десяч

Ф тым входом шестого элемента И, пер1376080 предсказания нулевых тетрад, выходы элементов И с первого по седьмой соединены соответственно с вхддами

5 элемента ИЛИ выход которого являетЭ ся выходом блока предсказания нулевых тетрад.

Режим работы

Выходной Выходы блока 5

Выходы блока 3 (L

hl 1 Л Ь! о K > 1 2 х х х х х х х х

Сложение О х х х х х х х х

Вычитание х

О х х х х х х х

1 0 х х х х х х

1 1 О х х х. х х

1 1 1 О х х х х

1 1 1 1 О х х х

1 1 1 1 1 О х х

1 1 1 1 1 1 О х

1 1 1 1 1 х

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 .1 1 1

О О О

Вычитание 1

1 1 1

П р и м е ч а н и е. х — безразличное значение переменной. вым входом блока предсказания нулевых тетрад являются шестой вход пятого элемента И и десятый вход шестого элемента И, девятый вход первого элемента И и восьмой вход второго элемента И являются третьим входом блока

О О О

О О 1

О О О

О О 1

О 1 О а

1 О О

1 О 1

1 1 О

1 1 1

so

Рт & ало / . (39 дп

1

1

1 u.s

) l »0

I

1 ь » !

I

1

Составитель А.Клюев

Редактор С.11атрушева Техред Л.Олийнык Корректор О.Кундрнк

Заказ 788/47 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, уп.Проектная, 4