Устройство для вычитания чисел с плавающей запятой

 

О П И С А Н И Е 1111567I72

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Са1сз Советскик

Социалистических

Рессеблик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30,09.75 (21) 2176705/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.77. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 24.08.77 (5l) М. Кл. 6 06Е 7,385

Гас дарственник комитет

Совета Мииистрсв СССР ио делаМ,:иаобретеиий и открытий (53) УД1 68!.325.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Д. Я. Стоенко и М. 3. Левитин

Киевский ордена Трудового Красного Знамени завод электронных вычислительных и управляющих машин (71) ЗаявитеЛь (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИТАИИЯ ЧИСЕЛ

С ПЛАВАЮЩЕЙ ЗАПЯТОЙ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при проектировании арифметических устройств ЭВМ.

В большинстве современных ЭВМ выполняются арифметические операции над числами с плавающей запятой.

Известны арифметические устройства, в которых для повышения точности при обработке чисел с плавающей запятой, выталкиваемой при выравнивании меньшего операнда, разряд запоминается на специальном дополнительном триггере и после суммирования (вычитания) мантисс на вход переноса младшего разряда подается та цифра, которая сохранится в этом дополнительном триггере (1).

В других арифметических устройствах операция сложения (вычитания) мантисс производится на сумматоре, количество разрядов которого на единицу больше, чем количество разрядов результата. Процесс округления заключается в прибавлении единицы к предварительному результату с последующим исключением этого дополнительного разряда из результата (2).

Прототипом изобретения является сумматор, содержащий регистры порядков и мантисс первого и второго слагаемого, сумматоры порядков и мантисс, причем выходы регистров мантисс подключены ко входам сумматора мантисс, выходы регистров порядков подключены ко входам сумматора порядков, а выходы сумматора мантисс подключены ко входам регистра мантиссы второго слагаемо5 го, выходы сумматора порядков подключены ко входам регистра порядка второго слагаемого (3).

Недостаток известных устройств заключается в том, что регистры и сумматор мантисс

10 расширены на величину дополнительной цифры.

Целью изобретения является устранение этого недостатка, т. е. уменьшение количества оборудования.

Для достижения этой цели в устройство введен регистр предварительного порядка, ко входам которого подключены выходы регистров порядков, а выходы его соединены со вхо20 дами регистра порядка второго слагаемого, выходы старших разрядов регистров мантисс первого и второго слагаемого и сумматора мантисс соединены соответственно со входами младших разрядов регистров порядков перво25 го и второго слагаемого и сум:;,атора порядков, а выходы младших разрядов регистров порядков первого и второго слагаемого соединены соответственно со входами старших разрядов регистров мантисс первого и второго

ЗО слагаемого.

567172

Блок-схема устройства изображена на чертеже.

Она содержит регистр 1 порядка первого слагаемого, регистр 2 порядка второго слагаемого, сумматор 3 порядков, регистр 4 мантиссы первого слагаемого, регистр 5 мантиссы второго слагаемого, сумматор 6 мантисс, регистр 7 предварительного порядка.

Выходы регистров порядков 1 и 2 соединены со входами сумматора 3 порядков и с регистром 7 предварительного порядка, выходы которых соединены с регистром 2 порядка второго слагаемого. Выходы регистров мантисс 4 и 5 соединены со входами сумматора б мантисс, выход которого соединен со входом регистра 5 мантиссы второго слагаемого. Выходы старшего разряда каждого из регистров мантисс 4 и 5 соединены соответственно с входами младших разрядов регистров порядков

1 и 2, а выходы младших разрядов регистров порядков 1 и 2 соединены соответственно с входами старших разрядов регистров мантисс

4 и 5. Выход старшего разряда сумматора б мантисс соединен с младшим разрядом сумматора 3 порядков.

Регистр 7 предварительного порядка трехразрядный регистр, предназначенный для временного хранения предварительного порядка (это может быть, например, регистр памяти).

Устройство работает следующим образом.

Вначале определяется разность порядков.

Для этого дополнение порядка второго слагаемого записывается в регистр 2 и суммируется на сумматоре 3 порядков с порядком первого слагаемого, т. е. определяется разность порядков.

По знаку разности, определяемому наличием или отсутствием переноса из старшего разряда сумматора порядков 3, определяется больший порядок.

При равенстве порядков (П = П ) дешифратор нуля сумматора 3 порядков формирует управляющий сигнал для суммирования мантисс. Если П1)П, то производится нормализация первого слагаемого; мантисса сдвигается влево на регистре 4 до тех пор, пока либо П1 не станет равным П2, либо старшая цифра в регистре 4 станет ненулевой. При каждом сдвиге содержимое регистра 1 уменьшается на — 1 и полученное значение суммируется с содержимым регистра 2, т. е. определяется П1 — П . Этот процесс длится до тех пор, пока П1 не станет равным Пр.

Если в результате нормализации П1 равен

П2, то производится суммирование мантисс.

Если после нормализации порядки не сравнились, т. е. П1)П2, то второе слагаемое масштабируется: мантисса сдвигается вправо, а порядок корректируется на величину сдвинутых цифр. Так как в регистре 2 записано дополнение П, то при сдвиге вправо мантиссы второго слагаемого из содержимого регистра

2 вычитается «1». После каждого вычитания производится сравнение порядков, содержи5

65 мое регистра 1 суммируется с содержимым регистра 2. Сдвиг мантиссы вправо производится до тех пор, пока либо Ili не станет равным Il>, либо мантисса не станет равной нулю.

Рассмотрим сдвиг вправо мантиссы второго слагаемого. После нормализации мантиссы первого слагаемого при П| П2 первый сдвиг вправо мантиссы второго слагаемого не производится, но порядок в регистре 2 корректируется на « — 1». Пусть после этой коррекции

П1 равен П2. Тогда следующим шагом будет суммирование мантисс. Однако, та как сдвиг мантиссы второго слагаемого не производился, то в одноименных разрядах регистров 4 и 5 будут находиться цифры мантисс с разными весами, а именно: в регистре 4 вес каждой цифры на единицу больше, чем вес соответствующей цифры в регистре 5. Для совмещения цифр мантисс первого и второго слагаемых содержимое регистра 4 сдвигается влево на одну цифру. При этом предварительный порядок с регистра 1 переписывается в регистр 7 предварительного порядка, а в регистр 1 переписывается сдвигаемая влево старшая цифра регистра 4. В регистр 2 записываются нули, так как старшая цифра мантиссы второго слагаемого в рассматриваемом случае должна равняться нулю. Обнуление регистра 2 осуществляется записью содержимого сумматора 3 порядков при П1 — — П, т. е. когда П вЂ” П2 — — О.

В результате произведенных действий каждый из регистров 4 и 5 расширился на одну цифру за счет регистров 1 и 2 порядков, а сумматор 6 мантисс расширился за счет сумматора 3 порядков. При этом младшая цифра не выталкивалась из регистра 5, а сохранилась в его младших разрядах.

Дальнейшее суммирование мантисс производится на сумматорах порядков и мантисс одновременно: на сумматоре 3 порядков обрабатываются старшие (14-е) цифры мантисс, а на сумматоре 6 мантисс остальные 13 цифр, включая одну дополнительную цифру. Если имеется перенос из старшего разряда цепи переноса сумматора 6, то он добавляется к суммируемым на сумматоре 3 старшим цифрам. При вычитании формируется дополнительный код от 14 цифр второго слагаемого, старшая цифра в регистре 2, исходно равная нулю, принимает инверсное значение «Ш» (7). После суммирования старшая цифра записывается в регистр 2, а остальные цифры— в регистр 5. Если старшая цифра мантиссы результата не равна нулю (сигнал с сумматора порядков аналогичный П вЂ” — П2), т. е. мантисса нормализована, то производится сдвиг ее вправо. При этом старшая цифра с регйстра 2 переписывается в старшую цифру регистра 5, а в регистр 2 с регистра 7 записывается предварительный порядок; младшая цифра регистра 5 выталкивается.

Если старшая цифра в регистре 2 равна нулю, а старшая цифра, в регистре 5 не рав567172

Формула изобретения

Составитель В. Березкин

Текред А. Камышникова

Корректор Е Хмелева

Редактор Н. Коляда

Заказ 1848/!6 Изд. № 641 Тираж 818 Г1одписное

Ц!1И!!Г!1! Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 на нулю, т. е. мантисса денормализована на одну цифру, то содержимое регистра 5 не меняется, а предварительный порядок с регистра 7 переписывается в регистр 2 и корректируется на « — 1». Если мантисса денормализована более, чем на одну цифру, то производится сдвиг влево мантиссы, пока старшая цифра регистра 5 станет ненулевой, а предварительный порядок в регистре 2 корректируется при каждом сдвиге на « — 1». Очевидно, что число сдвигов наединицу меньше числа вычитаний единицы.

Процесс округления осуществляется следующим образом.

Пусть известно, что внутренним действием является вычитание. Для этого мантисса второго слагаемого преобразуется в дополнительный код. Однако выравнивание производится до преобразования в дополнительный код второго слагаемого. Поэтому в отличие от прототипа округление производится, если выталкиваемая цифра, исходно записанная в прямом коде, меньше 4. Анализ вь:галкиваемой цифры производится в момент нахождения ее в младших трех разрядах регистра 5. Если ее величина меньше 4, специальный триггер округления ставится в «1». При выталкивании двух и более цифр всегда старшая из этих цифр сохраняется в регистре 5, а от следующей младшей цифры остается признак 4 на триггере округления.

Предлагаемое устройство проще прототипа, так как в нем вместо двухразрядного регистра хранения дополнительных цифр используется одноразрядный регистр предварительного порядка и отсутствует схема преобразования дополнительных цифр.

Устройство для вычитания чисел с плавающей запятой, содержащее регистры порядков и мантисс первого и второго слагаемого, сумматоры порядков и мантисс, в котором выходы регистров мантисс подключены ко входам сумматора мантисс, выходы регистров порядков подключены ко входам сумматора порядков, а выходы сумматора мантисс подключены ко входам регистра мантиссы второго слагаемого, выходы сумматора порядков подключены ко входам регистра порядка второго слагаемого, отличающееся тем, что, с целью уменьшения количества оборудования, в устройство введен регистр предварительного порядка, ко входам которого подключены выходы регистров порядков, а выходы его соединены со входами регистра порядка второго слагаемого, выходы старших разрядов регистров мантисс первого и второго слагаемого и сумматора мантисс соединены соответственно со входами младших разрядов регистров порядков первого и второго слагаемого и сумматора порядков, а выходы младших разрядов регистров порядков первого и второго слагаемого соединены соответственно со входами старших разрядов регистров мантисс первого и второго слагаемого.

30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карцев М. А. Арифметика цифровых машин, N., «Наука», 1969, с. 327 — 328.

2. Папернов А, A. Логические основы ЦВТ, 35 М., «Советское радио», 1972.

3. Патент США М 3244864, кл. 235 †1, 1966.