Устройство для преобразования двоичного кода в десятичный и обратно для чисел с плавающей запятой

 

Союз Соаетских

Соцналксткческкх

Республик

< и 1

К АВТОИ. КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 2503.77 (2)) 2466513/18-23 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

G 06 F 5/02

3оауднротввннь и кокитвт

СССР о AettaN изобретений н открытий

Опубликовано 25.0 80 БюЛлетень М 7 (53) УДK 681.325 (088.8)

Дата опубликования описания 25.02.80 (?2) Авторы изобретения

А, А. Степанян и Н. В. Ефимушкина

Куйбышевский политехнический институт имени

В. В. Куйбышева (?t) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ДВОИЧН()ГО КОДА В ДЕСЯТИЧНЫЙ

И ОБРАТНО ДЛЯ ЧИСЕЛ С ПЛАВАЮЩЕЙ

: ЗАПЯТОЙ

Изобретение относится к вычислительной

Ф технике и предназначено для использования в вычислительных машинах; работающих с плавающей запятой.

Известно устройство для преобразования

5 десятичных чисел в форме с плавающей запятой в двоичные, которое содержит входйой регистр, дешифраторы, элементы И, ИЛИ, сумматор, сдвиговый регистр и блоки.нормализации (1) .

К недостаткам известного устройства относятся недостаточно высокое быстродействие и невозможность обратного преобразования

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство.для преобразования двоичного кода в десятичный и обратно для чисел с плавающей запятой,<со= держащее двоичный и десятичный регистры мантиссы, дополнительные старшую и младшую тетрады десятичного регистра мантиссы, блок коррекции, двоичный и десятичный реверсивные счетчики порядка, дешифраторы нуля двоичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка; тенератор тактовых импульсов, выход которого связан со входами дешифраторов прямого и обратного преобразования, причем входы дешифратора прямого преобразования соединены с выходами дешифратора нуля двоичного реверсивного счетчика порядка; младmего разряда двоичного регистра мантиссы, триггера знака двоичного порядка, старшей и дополнительной старшей тетрады десятичного регистра мантиссы, входы дешифратора обратного преобразования соединены с выходами дешифратора нуля десятичного реверсивного счетчика порядка, дополнительной старшей тетрады десятичного регистра мантиссы, блока коррекции, à выходы дептйфраторов прямого и обратного преобразования соедин ны с соответствующими входами блока коррекции, входами генератора тактовых импульсов, входами сложения и вычитания двоичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка, информационные входы которых являются входами двоичного и десятичного порядка. а выходы соединены соответственно со входами дешифраторов нуля. двоичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка и с выходами уст17755

20 мантисс

1 Э 7 ройства, информационные входы устройства подключены ко входам регистров двоичной и десятичной мантисс, вход и выходы знакового разряда регистра двоичной мантиссы соединены соответственно с выходами и входами ответствующего разряда регистра десятичной мантиссы, разрядные выходы двоичного и десятичного регистров мантисс являются выходами устройства, входы и выходы блока кор-: рекции соединены соответственно с разрядными выходами и входами десятйчного регистра мантиссы и его дополнительных старшей и младшей тетрад, вход старшего разряда двоичного регистра. мантиссы соединен с соответс вуюц1им выходом дешифратора обратного преобразования, входы триггеров знака двоичного и десятичного порядков подключены к соот= ветствующим входам устройства (2J. Однако, алгоритм преобразования в известном устройстве не содержит случая преобразования чисел с нулевой мантиссой, что приводит к непроизводительной работе оборудования во время ее преобразования и к снижению быстродействия устройства., При преобразовании десятичного порядка в двоичный, в зависи-: мости от знака его.в обоих счетчиках {двоичном и десятичном) должны выполняться операции сложения и вычитания, что усложняет устройство. В схеме для преобразования мантисс; двоичный регистр снабжен цепями сдвига влево на один двоичный разряд, которые нужны лишь для преобразования целых чисел из двоичной системы счисления в десятичную.

Поскольку мантисса числа в форме с плавающей запятой является правильной дробью, необходимость в указанных цепях для преобразования таких чисел отпадаеТ.

Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия "и "уйрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены триггер направления преобразования и дешифраторы нуля двоичного и десятичного регистров мантиссы, входы кото рых соединены с разряднйми выходами соответствующих регистров мантиссы, а выходы— с соответствующими входами дешифраторов прямого н обратного преобразования, выход младшей дополнительной тетрады десятичного регистра мантиссы соединен с соответствующим входом дешифратора обратного преобразования, входы триггера направления преобразования соединены с управляющим входом устройства, а выходы — со входами дешифраторов прямого и обратного преобразования, входы и выходы триггера знака двоичного порядка соединены соответственно. с выходами и входами соответствующего триггера десятичного порядка, выходы триггера знака двоичного порядка подключены ко входам дешифратора обратного преобразования, выходы дешифраторов нуля двоичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка соединены соответственно со вхо5 дами дешифраторов обратного. и прямого преобразования.

На чертеже представлена блок-схема устройства для преобразования двоичного кода в десятичный и обратно для чисел с плавающей .

10 запятой, содержащая: двоичный 1 и десятичный 2 регистры мантисс, дополнительную старшую 3 и дополнительную младшую 4 тетрады десятичного 2 регистра мантиссы, блок 5 коррекции, двоичный б и десятичный 7 реверсивпые счетчики порядка, триггеры 8, 9 знака, двоичного и соответственно десятичного порядка, дешифраторы нуля 10 и ll соответственно двоичного и десятичного регистров мантиссы, дешифраторы нуля 12 и 13 соответственно двоичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка, дешифраторы 14 и 15 соответственно прямого и обратного преобразования, генераторы 16 тактовых импульсов,.триггер 17 направления преобразования, входы 18 и 19 регистров соответственно двоичной и десятичной мантисс, входы 20 и 21 соответственно двоичного и десятичного порядков, входы 22 и 23 триггеров знака соответственно, двоичного и десятичного порядков, выходы 24, 25, 2б, 27

З0 "устройства, утфавляющие входы 28 устройства, триггеры знаков двоичной 29 и десятичной 30

Алгоритмы перевода чисел из двоичной сй

35 стемы счисления в десятичную сводятся к следующему.

Сначала производится преобразование двоичной мантиссы М, в десятичную М,, подачей . ее цифр, начиная с младшей, в десятичный

40 регистр; где выполняется последовательное деление ее на два. При rn-разрядной мантиссе двоичного числа преобразование заканчивается через m тактов, и в десятичном регистре ока-! зывается мантисса М... а в двоичном — нуль.

После этого выполняется преобразование порядков. Эта процедура зависит от знака двоичного. порядка.

Если двоичный порядок положителен, мантисса М„умножается на два до тех пор, пока произведение М„не станет больше едини- . цы. Одновременно с каждым удвоением иэ двоичного йорядка вычитается единица. После переполнения мантисс умножение прекращается и выполняется нормализация полученного произведения: сдвиг вправо на один десятичный разряд и добавление единицы к десятичному порядку. Процесс продолжается до тех пор, пока двоичный порядок не станет равен уль тат считается равным нулю.

Рассмотрим работу преобразователя для двух режимов: прямого преобразования из двоичной системы счисления в десятичную и обратного— из десятичнои системы счисления в двоичную.

Вид преобразования задается триггером 17, который сигналом от устройства управления ЦВМ устанавливается в состояние "0" — при прямом и в, состояние "à — при обратном преобразовании, Преобразование из двоичной системы счисления в десятичную.

Работой устройства управляет дешифратор

14. В этом случае триггер 17 устанавливается в состояние "0" и по шинам 18, 20, 22 на вход преобразователя передается исходное двоичное число. Десятичный же регистр и счетчик устанавливаются в нулевое состояние по входам 19, 21, 23.

На выходах дешифраторов 10 и 12 появля35

I ются сигнальг о том, что двоичный регистр и счетчик находятся в ненулевом состоянии. Знаки майтиссы и порядка иэ триггеров 29 и 8 передаются иа входы триггеров 30 и 9 соот40 ветственно.

Если двоичное число или его мантисса рав-. ны нулю, дешифратор 14 выдает сигнал "Конец преобразования", При этом десятичное . число также равно нулю; Если же нулю равен толь; 5 ко порядок двоичного числа, то преобразование.выполняется так же, как и в общем uiyчае, который описывается ниже.

В общем случае, когда мантисса М, и порядок Р, не равны. нулю, дешифратор 13 запус5Q кает генератор тактовых импульсов и начина ет сдвиг мантиссы М, на один разряд вправо.

Младшие разряды мантиссы М, проходят на вход блока 5 коррекции и через него — на вход первого разряда регистра 2. При этом происходит деление на два в десятичном ре=

55 гистре. После m тактов сдвига и деления по- полам в десятичном регистре оказывается пре-! образованная мантисса М„, а в двоичном реКак только в результате умножения про-. изойдет переполнение мантисс в регистре 2, дешифратор 14 прекращает удвоение и выполняет нормализацию десятичной мантиссы: сдвиг вправо на один" десятичньш разряд и добавление единицы к счетчику IO. Затем снова выполняется последовательное умножение на два до тех пор, пока в двоичном счетчике 6 не появится нуль и не будет получена нормализованная мантисса М„.

Дешифратор 14 выдает сигнал "Конец преобразования" и отключает генератор 16.

Предположим теперь, что исхопное двоичное число .имеет отрицательный порядок. В этом случае после преобразования мантисс дешифратор !4 через блок 5 коррекции выполняет последовательное деление десятичной мантиссы на два с одновременным вычитанием единицы из абсолютной величины двоичного порядка (эта величина хранится в счетчике 6 порядка, а знак порядка — в триггере 8).

Процесс продолжается до нарушения нормализации десятичной мантиссы — появления нуля в старшей декаде регистра 2. Прп этом дешифратор 14 прекращает деление и выполняет нормализацию: сдвиг влево на один десятичный разряд и добавление "1" к абсолютной величине порядка (знак "минус" присвоен ему в самом начале преобразования после установки триггера 9 в состояние "1 "1, Затем дешифратор 14 начинает новый цикл дЕления и так до тех пор, пока в двоичном счетчике не появится нуль и не будет получена нормализованная мантисса М,, Дешифратор 14 выдает сигнал "Конец преобразования" и отключает генератор 16.

Если порядок исходного двоичного числа

Р,=О, а мантисса M,Ф О, то с преобразованием манп1сс процесс перевода заканчивается и дешифратор 14 сразу выдает сип1ал "Конец преобразования".

5 717755

В случае, если двоичный порядок отрица- гистре Д ф

I — 1 уль. Дешифратор 14 прекращает телен, мантисса М„ последовательно делится преобразование мантисс. на два, пока старший десятичный разряд част- а отой прео разователя кодов ного не станет равен нулю. При каждом деле- управляет триггер 8 знака порядка. Если он в нии к двоичному порядку добавляется едини., 5 нулевом состоянии (порядок положительный), ца. После нарушения нормализации вправо де- то дешифратор 14 начинает выполнять удволение прекращается и полученное частное нор- ения десятйчной мантиссы ой мантиссы, если в единичном— мализуется: сдвигается влево на один деС11тич- дешифратор 14 выпол выполняет, последовательное деный разряд, а к десятичному порядку"добав-. ление на два мантиссы M,,. ляется — 1.

Пусть двоичный порядок положителен. через лок корПроцесс заканчивается, как только двоич- В этом случае дешифратор 14 б ный порядок станет равен нулю. рекции 5 выполняет посге ет последовательное умножение десятипюй мантиссы на два с одйовременЕсли двоичная мантисса равна нулю, :прв= ным вычитанием единицы из двоичного 6 счетобразование мантисс не выполняется. Реэ

15 чика порядка.

7 71775

Мантисса M„ и порядок Р„получе шого десятичного числа снимаются с выходных шнн

25, 27.

Преобразование из десятичной системы счисления В ДВоичную. 5

Работой устройства управляет дешифратор 15.

Такое преобразование удобнее начинать с перевода порядков. Триггер 17 для этого устанавливается в состояние "1". По шинам 19, 21, 23 на вход преобразователя подается ис .ходное десятичное число. Двоичный регистр и счетчик по шинам 18, 20, 22 устанавливается в нулевое состояние.

На выходах дешнфраторов 11 и 13 voaaляются сигналы о том, что десятичный регистр

- и счетчик находятся в ненулевом состоя11ии. Знаки маигиссы и порядка из триггеров 30 и 9 .передаются на входы триггеров 29 и 8 соот ветСтвенно.= "

Если десятичное число или его мантисса zo

: равны нулю, дешифратор 15 выдает сигнал

"Конец преобразования". В этом случае двоичное число будет также равно нулю. При ну левом "порядке и йенулевой мантиссе преобразование начинается с йсревода мантисс ., 2s

В общем случае, когда мантисса M„ Ф 0 и порядок P„40, дешифратор 15 запускает

" гейератор тактовых импульсов, Предположим, что йорццок десятичного числа положителен. Прн этом дешифратор 15 че- ço рез блок 5 выполняет сдвиг десятичной ман""тиссы на-один разряд влево с одновременным вычитанием единицы из десятичного порядка.

Затем дешифратор 15 через блок 5 выполняет последовательное делейие сдвинутой майтиссы на два с одновременным добавлением единицы к двоичному счетчику порядка. Процесс Деления продолжается до тех пор, пока не будет

: устранено нарушение нормализации в десятичном регистре. После этого дешифратор 15 вы- 4о полняет очередной сдвиг десятичной мантиссы влево и так до тех пор, пока в десятйчном счетчике не окажется нуль, а десяти ашная мантисса не будет нормализована.

Если исходный десятичный порядок отрица- 45 тепел,ro дешифратор 15 через блок 5 выполняет сдвйг десятичной майтиссы йа одйн =разряд вправо. При этом младшая цифра ее попадает в дополнительную младшую тетрацу 4. Одно-, временно со сдвигом дешифратор 15 осущест- so вляет.уменьшение десятичного порядка на единицу.

Затем дешифратор IS через блок 5 выполняет последовательное удвоение десятичной мантиссы с одновременным увеличением на единицу абсолютной величины двоичного порядка (знак "минус" присвоен ему в Самом начале преобразования после устайовки триггера 8 в состолние "1").

Как только нарушение нормализации в регистре 2 будет устранено и в дополнительной младшей тетраде 4 будет нуль, дешифратор

15 начинает новый цикл преобразования поряд-. ков: сдвиг вправо и удвоения мантиссы.

Процесс продолжается до тех пор, пока десятипый порядок не станет равен нулю, а десятичная мантисса не будет нормализована. На этом преобразоваш е порядков заканчивается.

Далее выполняется преобразование мантисс.

При этом дешифратор 15 через блок 5 осуществляет последовательное деление на два в регистре 2, Цифра младшего разряда десятичной мантиссы после каждого такта деления дает очередную младшую цифру двоичной мантиссы.

Эта цифра передается дешифратором 15 на ахоп старшего разряда регистра 17. После m тактов сдвига и деления в регистре 1 окажется преобразованная двоичная мантисса, Перевод окончен. Дешифратор 15 выдает сигнал "Конец преобразования" .и отключает генератор 16. Полученное двоичное число снимается с шии 24, 26.

Отсутствие цепей сдвига влево в двоичном регистре мантиссы упрощает устройство и повьппает надежность eFO работы за счет уменьшения количества элементов и связей между йими. Выполнение при переводе порядков операций одйого знака (только сложения или только вычитания) над их абсолютными величинами также .сокращает количество входов у счетчиков порядков: предлагаемое устройство содержит на восемь аких входов меньaie, чем известное, В известном устройстве анализ на нуль мантиссы не производится, что может привести к выполнению гл бесполезных сдвигов в регистре 1 при преобразовании из двоичной системы счисления в десятичную а

К

Ф также к m + 10 — 1 таких же сдвигов в регистре 2 при обратном преобразовании, где

К вЂ” количество разрядов в десятичном счетчике порядка, В предлагаемом устройстве, если мантисса исходного числа равна нулю, преобразование не выполняется, и результат также равен нулю. Это позволяет повысить быстродействие устройства при преобразовании чисел с нулевой мантиссой.

Формула изобретения

Устройство для преобразования двоичного кода в десятичный и обратно для чисел с плавающей запятой, содержащее двоичный и десятичный регистры мантиссы, дополнительные старшую и младшую тетрады, десятичного регистра мантиссы блок коррекции, двоичный и десятичный реверсивные счетчики порядка, 717755

9 дешифраторы нуля двоичного и десятичного реверсивных.счетчиков порядка, генератор тактовых импульсов, выход которого связан со входами дешифраторов прямого и обратного преобразования, причем входы дешиф- .

I ратора прямого преобразования соединены с выходами дешифратора нуля двоичного реверсивного . счетчика порядка, младшего разряда, двоичного регистра мантиссы, триггера знака двоично. го порядка, старшей и дополнительной старшей тетрад десятичного регистра мантисСы, входы дешифратора обратного преобразования соединены с выходами дешифратора нуля десятичного реверсивного счетчика порядка,"дополнительной старшей тетрады десятичного регистра мантиссы, блока. коррекции, а выходы дешифраторов прямого и обратного преобразо-. вания соединены с соответствующими входами ,блока коррекции, входами генератора тактовых ! импульсов, входами сложения и вычитания го двоичного и десятичного реверсивных счетчи; ков порядка, информационные входы которых являются входами двоичного и десятичного порядков, а выходы соединены соответственно

25 со входами дешифраторов нуля двоичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка с выходами устройства, информационные входы устройства подключены ко входам регистрбв " двоичной и десятичной мантисс, вход и выхоЗО ды знакового разряда регистра двоичной мантиссы соединены соответственно с выходами и входами соответствующего разряда регистра десятичной мантиссы, разрядные выходы двоичного и десятичного регистров мантисс являют-ся выходами устройства, входы и выходы блока коррекции соединенй соответственно с раз- . рядными выходами и входами десятичного регистра мантиссы и его дополнительных старшей и младшей тетрад, вход старшего разряда дво

10 ичного регистра мантиссы соединен с соответствующим выходом дешифратора обратного преобразования, входы триггеров знака двоичного и десятичного порядков подключены к соответствующим входам устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в него введены триггер направления преобразования и дешифраторы нуля двоичного и десятичного регистров мантиссы, входы которых соединены с разрядными выходами соответствующих регистров мантисс, а выходы — с соответствующими входами дешифраторов прямого и обратного преобразования, выход младшей дополнительной тетрады десятичного регистра мантиссы соединен с соответствующим входом дешифратора обратного преобразования, входы триггера направления преобразования соединены с управляющим входом устройства, а выходы — со.входами дешифраторов прямого и обратного преобразования, входы и выходы триггера знака двоичного порядка соединены соответственно с выходами и входами соответствующего триггера десятичного порядка, выходы триггера знака двоичного порядка подключены ко входам дешифратора обратного преобразования, выходы дешифраторов нуля двоичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка соединены соответственно со входами дешифраторов обратного и прямого преобразования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 244710, кл. 6 06 F 5/02, 1968, 2. М, А. Карцев. Арифметика цифровых машин. М., "Наука", 1969, с. 543, 549 — 551 (прототип}.

717755

Составитель Н. Шелобанова

Техред Н. Бабурка. Корректор 10. Макаренко

Редактор Н. Веселкина

Подписное

Филиал ППП "Патент", r Ужтород, ул. Проектная, 4

Заказ 9848/66 Тираж 751

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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