Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения арифметико-логических устройств , обрабатывающих числа с плавающей запятой, умножителей и устройств деления с плавающей запятой, контроль которых организуется по четности. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет контроля правильности предсказания нулевых тетрад и формирования мантиссы результата . Это достигается введением в устройство, содержащее сумматор 1, сдвигатель 2, шифратор 3, блок 4 формирования выходного переноса, группу блоков 5 предсказания нулевых тетрад, группы блоков 6 формирования четностей тетрад, блока 7 контроля предсказания нулевых тетрад и блока 8 контроля мантиссы результата с соответствующими связями. Устройство предсказывает код нормализации на основе предсказания нулевых тетрад и определения количества подряд идущих нулевых тетрад. Предсказание нулевых тетрад осуществляется на по нове значений функций генераиии и передачи переноса и их инверсий каждой тетрады, и на основе значений переносов, входящих в каждую тетраду. Устройство предсказывает четность каждой тетрады мантиссы результата и контролирует по чет ности предсказание кода нормапизации и формирование мантиссы результата. 2 з.п ф-лы, 5 ил. Ьл

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 06 Е 7/50

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0 (; („П .3 ( (61) 1376080 (21) 4702276/24 (22) 06.06.89 (46) 15.06.91. Бюл. М 22 (72) Л.П.Герасимович и.А.В.Яковлев (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

bh 1376080, -кл. G 06 F 7/50, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ-BblЧИТАНИЯ ЧИСЕЛ С ПЛАВАЮЩЕЙ ЗАПЯТОЙ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения арифметико-логических устройств, обрабатывающих числа с плавающей запятой, умножителей и устройств деления с плавающей запятой, контроль которых организуется по четности. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет контроля правильности предсказания нулевых тетрад и формирования мантиссы результаИзобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано для построения арифметико-логических устройств с плавающей запятой, умножителей.

- и устройств деления с плавающей запятой, контроль которых организуется по четности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем контроля правильности предсказания нулевых тетрад и формирования мантиссы результата.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой; на фиг.2 — функцио„„. ЖÄÄ 1656526 А2 та, Этодостигается введением в устройство, содержащее сумматор 1, сдвигатель 2, шифратор 3, блок 4 формирования выходного переноса, группу блоков 5 предсказания нулевых тетрад, группы блоков 6 формирования четностей тетрад, блока 7 контроля предсказания нулевых тетрад и блока 8 контроля мантиссы результата с соответствующими связями. Устройство предсказывает код нормализации на основе предсказания нулевых тетрад и определения количества подряд идущих нулевых тетрад. Предсказание нулевых тетрад осуществляется на основе значений функций генерации и передачи переноса и их инверсий каждой тетрады, и на основе значений переносов, входящих в каждую тетраду. Устройство предсказывает четность каждой тетрады мантиссы результата и контролирует по четности предсказание кода нормализации и формирование мантиссы результата. 2 э.п. ф-лы, 5 ил. нальная схема i-го блока предсказания ну-. левых тетрад группы; на фиг.3 — функциональная схема Ьго блока формирования четностей тетрад группы; на фиг.4 — функциональная схема блока контроля предсказания нулевых тетрад; на фиг.5 функциональная схема блока контроля мантиссы результата.

Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой (фиг.1) содержит сумматор, сдвигатель 2, шифратор 3, блок 4 формирования выходного переноса, группу блоков 5 предсказания нулевых тетрад, группУ блоков 6 формирования четностей

1 тетрад, блок 7 контроля предсказания нулевых тетрад, блок 8 контроля мантиссы результата, информационные входы 9 первой группы устройства, информационные входы

10 второй группы устройства, вход 11 константы устройства, вход 12 задания режима работы устройства, выход 13 кода нормализации устройства, информационные выходы 14 группы устройства, выход 15 переноса устройства, выход 16 ошибки кода нормализации устройства, выход 17 ошибки мантиссы результата устройства, причем информационные входы 9 первой группы и информационные входы 10 второй группы устройства соединены соответственно с первым и вторыми входами группы слагаемых, входами сумматора 1 и с первой и второй группами информационных входов группы блоков 6 формирования четностей тетрад, выходы которых соединены с вторыми группыми информационных входов Gnoка 7 контроля предсказания нулевых тетрад и блока 8 контроля мантиссы результата, выход которого является выходом 17 ошибки мантиссы результата .устройства, а информационные входы первой группы соединен с выходами суммы сумматора и с информационными входами первой группы сдвигэтеля 2, выходы группы которого являются информационными выходами 14 группы устройства, а вход направления сдвига которого соединен с входом 12 задания режима работы устройства и с входом разрешения шифратора 3, выход которого соединен с входом величины сдвига сдвигателя 2 и является выходом 13 кода нормализации устройства, выходы блоков 5 предсказания нулевых тетрад и выход блока

4 формирования выходного переноса соединены соответственно с информационными входами группы шифратора 3, выходы блоков 5 предсказания нулевых тетрад группы соединены с информационными входами первой группы блока 7 контроля предсказания нулевых тетрад, выход блока

4 формирования выходного переноса соединен с первыми входами блока 5 предсказания нулевых тетрад группы, с младшим информационным входом второй группы сдвигателя 2 и является выходом 15 переноса устройства, выходы групп условий возникновения переносов из групп разрядов и распространения переносов через группы разрядов сумматора 1 соединены соответственно с входами группы блока 4 формирования выходного переноса, выходы условий возникновения перекосов в разрядах тетрад и распространения переносов через разряды тетрад сумматоря 1 соединены с входами разрядов вторых входов соответст20

2ь вующих блоков 5 предсказания нулевых тетрад группы, выходы тетрадных переносов сумматора 1 соединены соответственно с третьими входами блоков 5 предсказания нулевых тетрад, кроме младшего, группы и с младшими информационными входами третьих групп блоков 6 формирования четностей тетрад, кроме младшего, группы, вход 11 константы устройства соединены с третьим входом младшего блока 5 предсказания нулевых тетрад группы, с информационными входами, кроме младшего, второй группы сдвигателя 2 и с младшим информационным входом третьей группы младшего блока 6 формирования четностей тетрад группы, выходы внутритетрадных переносов сумматора 1 соединены соответственно со старшими информационными входами третьих групп блоков 6 формирования четнастей тетрад группы, выход блока 7 контроля предсказания нулевых тетрад является выходом 16 ошибки кода нормализации устройства, Блок 5 i предсказания нулевых тетрад (фиг.2) содержит с первого по десятый элементы И 18 — 27, элемент ИЛИ 28, второй, третий и первый входы 29 — 31 блока 5 i предсказания нулевых тетрад, выход 32 блока 5

i предсказания нулевых тетрад.

Блок 6 I формирования четностей тетрад, фиг.3) содержит с первого по четвертый сумматоры 33 — 36 по модулю два, третью

55 группу информационных входов 37 и выход

38 блока б i формйрования четностей тетрад, причем информационные входы первой, второй и третьей групп блока ái формирования четностей тетрад соединены соответственно с входами сумматоров 34, 35 и 33 по модулю двэ, выходы которых соединены соответственно с входами сумматора 36 по модулю два, выход которого является выходом 38 блока 6 i формирования четностей тетрад.

Блок 7 контроля предсказания нулевых тетрад(фиг.4) содержит группу элементов И

39 — 41 и элемент ИЛИ 42.

Блок 8 контроля мантиссы результата (фиг.5) содержит группу сумматоров 43 — 45 по модулю два и элемент ИЛИ 46, причем информационные входы первой группы потетрадно и информационные входы второй группы блока 8 контроля мантиссы результа-а -соединены с входами соответствующих сумматоров 43 — 45 но модулю два группы, выходы которых соединены с соответствуюшими входами элемента ИЛИ 4б, выход которого является выходом блока 8 контроля мантиссы результата.

Сумматор " (фиг,1) предназначен для сложения мантисс слагаемых, поступающих

1656526 на информационные входы 9 первой группы и на информационные входы 10 второй группы устройства, и может быть реализован так же, как в устройстве-прототипе.

Сдвигатель 2 (фиг.1) предназначен для 5 нормалиэующего сдвига мантиссы результата сложения-вычитания, т.е. сдвига влевовправо этого результата на количество тетрад, определяемых величиной кода нормализации, поступающего с выхода шифра- 10 тора 3, Сдвигател ь 2 может быть реализован любым иэ известных способов, например, как в устройстве-прототипе..

Шифратор 3 (фиг.1) предназначен для формирования кода нормализации, кото- 15 рый формируется на основе информации о количестве нулевых тетрад, сигналы наличия которых поступают с выходов группы блоков 5 предсказания нулевых тетрэд. Реализован шифратор 3 может быть любым из 20 известных способов, например, как в устройстве-прототипе.

Блок 4 формирования выходного переноса (фиг.1) предназначен для формирования выходного переноса Свых устройства и 25 может быть реализован, как в устройствепрототипе.

Блок 5 I предсказания нулевых тетрад (фиг,2) предназначен для формирования сигнала наличия нулевой тетрады в соответ- 30 ствии с выражением (1), причем все блоки 5

i аналогичны:

Р!= 6!.3 6!+2 6+ Gl Т+з Т!.2 Т+ Т 61Свых V 6!+36!+2 Gi+1 Gl TH3 Ti+2 I +1 С!-1 Свых М 6!+3

61+2 Gi+1 Tl+3 Tl+2 Ti Cl-1 Свых Ч Gi+3.6!+2 Т!+1 Т!" 35

1!6)-1 Свых Ч6!+3 Г!+2 Ti+1 Tl CI-1 СвыхМ6!+3 6!+2

G i+1 Gl Tl+3 Tl+2 TI+1 Tl Cl-1 Свых. Ч G i+3 6 i+2 6 i+1

Ti+3 Tl+2 Ti+1 Tl С1-1 Csex YGI+3 Gl+2 Gi Tl+3 Tl+2

Т!+1 С!-1 Свы Ф6!+36!+161 Т!+3 Tyz Ci-1 СвыхЧ6н2

6!+1 Gl Ti+3 G-1 Свых, (") 40 где р! = 1 — тетрада нулевая;

Π— тетрада не равна нулю; и — количество тетрад, равное N/4 (N — разрядность мантисс чисел);

6н!, Gl+I — функция генерации переноса 45

j-го разряда O = О, 1, 2, 3) и ее инверсия i-й тетрады;

Т!+!, Т!+! — функция передачи переноса

j-ro разряда и ее инверсия i-й тетрады;

С1-1, С1-1 — входной перенос и его инвер- 50 сия в i-ю тетраду;

Свых, Свых — значение выходного переноса устройства и его инверсия.

Блок 6 формирования четностей тетрад (фиг.3) предназначен для формирования 55 четности 1-й тетрады в соответствии с выражением

Ri(S) Ri(X) + Ri(Y) + Ri(C), (2) . где Ri(S) — четность i-й тетрады;

Ri(X), В!{У) — соответственно четность I-й тетрады первого и второго слагаемых;

В!(С) — четность внутритетрадных переносов, включая и входной перенос в I-ю тетраду.

Каждая из указанных четностей формируется как сумма по модулю два соответствующих разрядов тетрады.

Блок 7 контроя предсказания тетрад (фиг.4) предназначен для формирования сигнала Е1 ошибки кода нормализации в соответствии с выражением

E1 = Rp(S) РоМ R1(S) Р1 (.... Rn-1(S) Рп-1,(3) где E1 = Π— нет ошибки;

1 — есть ошибка.

Блок 8 контроля мантиссы результата (фиг.5) предназначен для формирования сигнала Ez ошибки мантиссы результата в соответствии с выражением

Ez = (Rp(S) + $о+ $1+ S2 + $3) у" "" . ",. (Rn-1(S)+

+ SN-4+ SN-з+ $112+ SN-6 (4) где Е2 = Π— нет ошибки;

1 — есть ошибка.

S — m — разряд мантиссы результата (m = О, 1, 2,... N- 1).

Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой (фиг.1) работает следующим образом.

Работа при контроле.

Параллельно работе сумматора 1 и работе группы блоков предсказания нулевых тетрад в группе блоков 6 формирования четностей тетрэд формируются четности тетрад мантиссы результата, которь!е поступают на соответствующие входы блока

7 контроля предсказания нулевых тетрад и блока 8 контроля мантиссы результата. Блок

7 контроля предсказания нулевых тетрад сравнивает значения четности 1-й тетргды со значением сигнала наличий нулевой 1-й тетрэды и в случае совпадения их значений формирует сигнал ошибки кода нормализации. Блок 8 контроля мантиссы результата, сравнивает значение четности i-й тетрады с действительной четкостью i-й тетрады, значение которой формируется на основе значений разрядов этой i-й тетрады, и в случае их несовпадения формирует сигнал ошибки мантиссы результата. Сигнал El ошибки кода нормализации поступает на выход 16 ошибки кода нормализации устройства с выхода блока 7 контроля предсказания нулевых тетрад, а сигнал Е2 ошибки мантиссы результата — на выход 17 ошибки мантиссы результата с выхода блока 8 контроля мантиссы результата.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого устройства по сравнению с устройством-прототипом заключается в том, что код нормализации предсказывается для всех возможных величин мантисс слагаемых в режимах сложения и вычитания, что достигается применением блоков предсказания нулевых тетрад оригинальной структуры.

Формула изобретения

1. Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой по авт.св, N.

1376080, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем контроля правильности предсказания нулевых тетрад и формирования мантиссы результата, оно содержит группу блоков формирования четностей тетрад, блок контроля предсказания нулевых тетрад и блок контроля мантиссы результата, причем выход блока контроля мантиссы результата является выходом ошибки ман. тиссы результата устройства, первая группа входов блока контроля мантиссы результата соединена с выходами суммы сумматора, информационные входы первой группь. устройства соединены соответственно с информационными входами первых группы блоков формирования четностей тетрад группы, информационные входы вторых групп которых соединены соответственно с информационными входами второй группы устройства, выходы тетрадных переносов сумматора соединены соответственно с младшими информационными входами третьих групп блоков формирования четностей тетрад, кроме младшего группы, младший информационный вход третьей группы младшего блока формирования четностей тетрад группы соединен с входом константы устройства, выходы внутритетрадных переносов сумматора соединены соответственно со старшими информационными входами третьих групп блоков формирования четностей тетрад группы, выходы блоков предсказания нулевых тетрад группы соединены с соответствующими информационными входами первой группы блока контроля предсказания нулевых тетрад, выход которого является выходом ошибки кода нормализации устройства, выходы блоков формирования четностей тетрад группы соединены с соответствующими информационными входами вторых групп блока контроля предсказания нулевых тетрад и блока контроля мантиссы результата.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок предсказания нулевых тетрад содержит с первого по десятый элементы И и элемент ИЛИ, причем прямой первый вход блока предсказания нулевых тетрад соединен с первыми входами с первого по пятый элементов И, инверсный первый вход блока предсказания нулевых тетрад оеди5 нен с первыми входами с шестого по десятый элементов И, выходы элементов И с первого по десятый соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока

10 предсказания нулевых тетрад, прямой вход первого разряда второго входа которого соединен с вторыми входами второго, восьмого, девятого и десятого элементов И, инверсный вход первого разряда второго

15 входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с вторыми входами первого и шестого элементов И, прямой вход второго разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с вторым входом

20 третьего и с третьими входами девятого и десятого элементов И. инверсный вход второго разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с третьими входами первого, второго, шестого и с вто25 рым входом седьмого элементов И, прямой вход третьего разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с вторым входом четвертогс и с четвертым входом десятого элементов И. инверсный

30 вход третьего разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с четвертыми входами первого, второго и шестого, с третьими входами тоетьего, седьмого и восьмого элементов И, прямой вход

35 четвертого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с вторым входом пятого элемента И, víâåðñный вход четвертого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соеди40 нен с пятыми входами первого, второго и шестого, с четвертыми входами третьего, седьмого, восьмого и девятого, с третьим входом четвертого элементов И, прямой вход пятого разряда второго входа блока

45 предсказания нулевых тетрад соединен с шестыми входами первого и шестого элементов И, инверсный вход пятого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с пятыми входами третьего

50 и седьмого, с четвертым входом четвертого и с третьим входом пятого элементов И, прямой вход шестого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с седьмыми входами первого и шестого, 55 с шестыми входами второго и седьмого элементов И, инверсный вход шестого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с пятыми входами четвертого и восьмого элементов И с четвертым входом пятого элемента И, прямой вход

1656526

10 седьмого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с восьмыми входами первого и шестого, с седьмыми входами второго и седьмого, с шестыми входами третьего и восьмого эле- 5 ментов И, инверсный вход седьмого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с пятыми входами пятого и девятого элементов И, прямой вход восьмого разряда второго входа блока пред- 10 сказания нулевых тетрад соединен с девятыми входами первого и шестого, восьмыми входами второго и седьмого, с седьмыми входами третьего и восьмого, с шестыми входами четвертого и девятого элементов И, 15 инверсный вход восьмого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с пятым входом десятого элемента И, прямой третий вход блока предсказания нулевых тетрад соединен с десятым 20 входом первого, с девятым входом седьмого, с восьмым входом восьмого, с седьмым входом девятого и с шестым входом десятого элементов И. инверсный третий вход блока предсказания нулевых тетрад соединен с девятым входом второго, с десятым входом шестого, с восьмым входом третьего, с седьмым входом четвертого и с шестым входом пятого элементов И.

3. Устройство по п.1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что блок контроля предсказания нулевых тетрад содержит группы элементов

И и элемент ИЛИ, причем информационнйе входы первой группы блока контроля предсказания нулевых тетрад соединены с первыми входами соответствующих элементов

И группы, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока контроля предсказания нулевых тетрад, информационные входы второй группы которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов И группы.

1656526

3656526