Арифметическое устройство в системе остаточных классов

 

Союз Советскнк

Социалист мческнк

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 857992 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11. 11. 79 (2! ) 2842582/18-24 с присоединением заявки N4 (23) Приоритет

Опубликовано 23.08.81 Бюллетень М 31

Датаопубликоваимяопмсанмя 23 08.81

G F 7/72

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088. 8) /Н.И. Червяков (72) Автор изобретения

Ставропольское высшее военНае ийженерное училище связи им. 60-летия Велйкото .()ктября / ! (71) Зеявмтель (54 ) АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОИСТВО В СИСТЕМЕ

ОСТАТОЧНЫХ КЛАССОВ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении вычислительных машин в системе остаточных классов.

Известно арифметическое устройство в системе остаточных классов, содержащее регистры операндов, регистры результатов, табличный сумматор,квадратор, дешифратор с соответствующими связями (1$ .

Недостатком устройства является работа только с целыми числами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением 15 является арифметическое устройство в системе остаточных классов, содержащее два регистра операндов, блок памяти таблиц, дешифраторы умножения, схемы передачи операндов, регистр 20 хранения результатов операции, схему контроля, схемы выдачи результатов операции, причем выходы регистров первого и второго операндов соединены через схемы передачи операндов и дешифраторы умножения с блоком памяти таблиц, выходы которого соединены с входами регистра хранения результата операции и выходами схемы контроля, выходы схемы контроля 30 и регистра хранения результата опе-рации соединены со схемами выдачи результата операций.

Кроме того, устройство содержит схему определения знака и управления схемами передач операндов,логический элемент ИЛИ, а в регистры записи операндов и в регистр хранения результата операции введены дополнительные разряды знака числа, выходы знаковых разрядов регистра записи операндов соединены со схемой определения знака и управления схемой передачи операндов, выходы которой подсоединены к схемам передачи операндов и к первому входу элемента

ИЛИ, выход которой соединен с знаковым разрядом регистра хранения результата операции, а второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом регистра контроля 2) .

Недостатком устройства также является работа только с целыми числами.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства эа счет обработки операндов целого и действительного типов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее ре857992 гистры мантисс операндов, выходной регистр мантиссы, выходной регистр знака порядка, выходной регистр порядка, блок памяти таблиц, выход которого соединен с входом выходного регистра мантиссы, содержит блоки сдвига мантисс операндов, блок выравнивания порядков, регистры порядков операндов и регистры знаков порядков операндов, причем выходы регистров мантисс операндов соединены 1О с информационными входами соответствующих блоков сдвига мантисс операндов, выходы которых соединены с входами блока памяти таблиц, выходы регистров порядков операндов и регистров знаков операндов соединены с соответствукщими входами блока выравнивания порядков, первый выход которого соединен с управляющими входами блоков сдвига мантисс операндов, второй и третий выходы соединены с 20 входами соответственно выходного регистра порядка и выходного регистра знака порядка, пятый, шестой и седьмой входы блока выравнивания порядков соединены с соответствующими 25 входами блока памяти таблиц и являются управляющими входами "Умножения", "Слежения", "Вычитания".

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит выходной регистр 1 мантиссы, выходной регистр 2 знака порядка, выходной регистр 3 порядка, блок 4 памяти таблиц, блоки

5 и 6 сдвига мантисс операндов, блок выравнивания порядков, регистр 8 мантиссы первого операнда, регистр

9 знака порядка первого операнда, регистр 10 порядка первого операнда, регистр 11 мантиссы второго операнда, регистр 12 знака порядка второго 4О о операнда, регистр 13 порядка второго операнда.

В цифровых вычислительных машинах, работающих в позиционных системах счисления, информация представля- 45 ется,как правило, дробным числом.

Поэтому при сопряжении таких ЦВМ необходимо выбрать масштаб так, чтобы для всех полученных масштабированных целых чисел, употребляемых в вычислениях, их максимальное значение по модулю было не больше максимально допустимого числа, представленного в . ЦВМ, работающих в СОК, а минимальное значение величины по модулю не меньШе минимального допустимого, 55 т.е. чтобы числа находились в пределах выбранного диапазона.

В связи с этим целесообразно получить целочисленные мантиссы чисел, представленные в естественной или фО нормальной форме, соответственно в

IJBM c фиксированной или плавающей запятой. Полученные целые числа, представленные в позиционной системе счисления, переводятся в СОК. В таком случае ЦВМ, работающая в СОК, оперируется с целыми числами, полученными иэ дробных эа счет введения масштаба. Известно, что масштабирование любого дробного числа, представленного в естественной или нормальной форме, осуществляется путем сдвига мантиссы влево на и разрядов, где и — количество разрядов мантиссы. Очевидно, полученный порядок масштаба мантиссы является порядком числа, если информация в ЦВМ,работающей в позиционной системе счисления, представлена в естественной форме, и один иэ слагаемых порядка, в случае представления информации в нормальной форме.

Тогда после масштабирования число запишется в виде

Е+и

Х е СИИ (1) где М вЂ” целочисленная мантисса, N — основание системы счисления, 0+и — порядок (при естественной записи В =О).

Мантисса и порядок записываются целыми числами. значения мантиссы числа Х по основаниюе Р;; значенйя порядка по основанию Р где

Пример 1. В естественной форме число представлено в виде

0,101101. После введения масштаба это число будет записано в виде

1011О1.10"" .

Пример 2. В нормальной форме число представлено в виде

0,100101.10 . После введения масштаба это число будет записано в виде

100101.1О

Мантисса числа и порядок представлены в COK. Для представления мантиссы используется система оснований

COK Р„, Р, ........ P, которая определяется диапазоном представленйых в

ЦВМ чисел. Для представления порядка отводится одно основание P . При этом должно выполняться неравенство

Р ъ „, „, где L <> — диапазон порядка, представленного в позиционной системе счисления.

Знак порядка целесообразно ввести в явном виде, тогда К чисел, которые однозначно определяют диапазон представления любого числа Z, в данном основании записываются

Z>6+(P> -l) . (27

Любое чйсло, являющееся элементом множества диапазона, может быть представлено в виде

:Х =(<(„+,...ф )5 У д. )Д,, (37

857992

4. (=-И )

0 — для положительного

S i g n aL порядка, 1 — для отрицательного порядка.

Анализ показывает, что при таком представлении чисел в СОК получаем выигрыш в скорости обработки информации., При производстве сложения (вычитания) чисел операции над мантиссами (eL,d.,...,АП)и порядками d, чи сел Х) выйолняются последовательно,а затем над мантиссами.

Операционная часть устройства будет состоять иэ устройств, оперирующих с мантиссами, и устройств, опеРирующих с порядками.

При выполнении операций с порядками, каждый раз после вычитания или сложения порядков необходимо знать модуль разности для определения числа сдвигов мантиссы и знак разности порядков для определения, какую иэ мантисс нужно сдвинуть.

При сложении (вычитании) чисел, представленных в форме (выражение 3), сначала уравниваются порядком чисел, затем сдвигается мантисса, а после производится арифметическая операция над мантиссами. Уравнивание порядков состоит в том, что больший порядок числа приводится к меньшему, и при этом соответственно увеличивается мантисса числа, у которого больший порядок.

Сдвиг мантиссы производится влево, что равносильно умножению мантиссы на число, равное разности порядков. Операция умножения в СОК однотактная. Арифметические операции сложения (вычитания) — тоже однотактные. Желательно, чтобы операция уравнивания порядков занимала немного времени, чтобы не снизить общую скорость обработки информации.

Процесс выполнения арифметической операции осуществляется следующим образом.

1. Определение разности и знака. порядка. Разность порядков определяет число сдвигов влево, а знак разности порядков указывает, какую из мантисс нужно сдвинуть.

2. Сдвиг влево мантиссы с большим порядком.

3. Сложение (вычитание) мантисс. Сумма (разность) мантисс дает сумму (разность), а порядок равен порядку большего числа.

При уравнивании порядков могут встретиться следующие варианты:

1. Д.=iId. 1;д. =+И.), где Q, Jj соответственно порядки чисел A и В.

Если IdA I o i dB ), To d.Ajd.ji= ld jA I- Ы.1 >

Если 13. 1<1д..1,то д. -d.A=Id, 1-I* I l переполнения нет. действительно, если.,LA

9 раэ ность, 0< ld-- I- ld,BI < р. „

Модуль разности порядков определяет величину сдвига мантиссы числа с большим порядком.

2. gL =-)с(, (oL,. =-Id. ), Если IdÜ I)ld- ),то 1с(. I-1с(1 (Р.-ldll)gp>I<4. 1), Здесь переполнения тоже нет, аналогично первому варианту.

И 3 3 3 3 3 ,(,,,ф,(„Ь.1,Р1 „1 Р „Е11 „ 1 „В

В том случае имеет место переполнение, когда

26

0<1 А1 dB IdBI

Этот случай симметричен сле,цущему с переменными ролями чисел.

gg При выполнении операции умножения значения порядков суммируются.

Устройство работает следующим образом.

При выполнении арифметических операций на регистры 8 и 11 операндов заносятся мантиссы, на регистры

9 и 12 — знаки порядков, а на регистры 10 и 13 — значения порядков операндов. На блок 7 выравнивания порядков поступает информация о зна40 ках порядков операндов и их значения и символы команд (" Умножение", "Вычитание", "Сложение" ).

В зависимости от символа команды и знаков порядков блок 7 (в случае

4$ Сложения или Вычитания) определяет разность порядков и мантиссу, которую необходимо сдвинуть, и выдает информацию на блоки 5 и б сдвига мантиссы операндов. р Кроме того, блок 7 выдает результат выравнивания порядков и знаки на выходные регистры 2 и 3.

Сдвиг мантиссы влево равносилен умножению. Эта операция одноактна.

После сдвига информация передается на блок 4 ° В случае Умножения чисел блок 7 выдает разрешение на передачу мантисс на блок 4 без сдвига, а результат суммирования порядков и знак выдает на выходной регистр 2 и

60 3 соответственно. При выполнении операции блок 4 выдает результат суммирования, сложения и умножения мантисс на выходной регистр 1.

Таким образом, на выходном регист65 ре формируется результат выполнения

857992

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 7245/79 Тираж 745 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 операции над мантиссами и порядками, т.е. происходит обработка операндов, представленных в форме с плавающей запятой.

Арифметическое устройство в системе остаточных классов, содержащее регистры мантисс операндов, выходной регистр мантиссы, выходной регистр знака порядка, выходной регистр порядка, блок памяти таблиц, выход которого соединен с входом выходного регистра мантиссы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расши- 15 рения функциональных возможностей эа счет обработки операндов целого и действительного типов, оно содержит блоки сдвига мантисс операндов, блок выравнивания порядков, регистры Щ порядков операндов и регистры знаков порядков операндов, причем выходы регистров мантисс операндов соединены с информационными входами соответствующих блоков сдвига мантисс операндов, выходы которых соединены с входами блока памяти таблиц, выходы регистров порядков операндов и регистров знаков операндов соединены с соответствующими входами блока выравнивания порядков, первый выход которого соединен с управляющими входами блоков сдвига мантисс операндов, второй и третий выходы соединены с входами соответственно выходного регистра порядка и выходного регистра знака порядка, пятый, шестой и седьмой входы блока выравнивания порядков соединены с соответствующими входами блока памяти таблиц и являются управляющими входами "Умножения", "Сложения", "Вычитания".

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 352275, кл. G 06 F 7/38, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 419891, кл. G Об F 7/38, 1974 (прототип).