Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой Советский патент 1988 года по МПК G06F7/50 

00

О5

о

00

19

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

Цель изобретения - повышение быстродействия.

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

Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой, (фиг, I), содержит сумматор 1, сдвигатель 2, шифратор 3, блок 4 формирования выходного переноса, группу блоков 5 предсказания нулевых тетрад, вход 6 задания режима работы устройства, информационные входы 7 первой группы устройства, информационные входы 8 второй группы устройства, вход 9 константы устройства, выход 10 переноса устройства, выход 11 кода нормализа- ции устройства, информационные выходы 12 группы устройства.

Бдок 4 формирования выходного переноса (фиг, 2) содержит элемент ИЛИ 13, злементы И 14-28, выход 29 и вхо ды 30 группы блока 4 формирования выходного переноса.

Блок 5 предсказания нулевых тет . рад группы (фиг. 3) содержит элемент ИЛИ 31, элементы И 32-38, второй, третий входы 39-40 и выход 41 блока 5 предсказания нулевых тетрад группы

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

Сдвигатель 2 (фиг. 1) предназначе для нормализующего сДвига результата , т.е. сдвига вправо/влево этого результата на количество тет- рад, 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 ре-жиме работы и значения выходного переноса. Ниже приведена таблица истинности -шифратора 3, где через К обозначены выходные сигналы, через Р,, - информация о количестве нулевых тетрад .(для примера 7 8).

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

С j. +СГР , Т хТ ,-р 15 +Gf-p,i T гр -Тро--, Т

Гр 11

+Grp 9 ТГР 10 гр f5

Bbix

гр 16 гр 11 Т

гр н

гр15

+G гр ,-,.

/ гр 15 Р lo Trp ц Т гр-гБ

, . . Тгр ff Т

+..,+G

rpi

т rp5 --, (1)

где G

гр

гр о - гр 1 - гр 15

-групповая функция возникновения переноса;

-групповая функция распространения переноса,

группы формирует сигнал Р . наличия нулевой тетрады в соответствии с выражением: . Р; 4i-t3 G 4 i-fz G4i-n G 4;

4ifi .T 4iC4, с 5(,i +04143 G 4i-(-rG 4i+.1 « G 4;T/(i.2 T4i +

rp 1

Блок 5

1 Cj., +

T. C,., С

где

Ui G

i +

4Uj

i.T

-l-l + i

С ,

i-1 C .

-функция возникновения переноса j-го разряда (,T,2,3) и ее инверсия i-й тетрады;

-функция распространения переноса j-ro разряда и ее инверсия i-й тетрады; 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 вьфавнивания 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

сложения чисел, или логической единицы, соответствующий режиму вычитания чисел. Причем в. режиме вычитания ман тисса вычитаемого числа поступает в дополнительном коде. В сумматоре 1 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 пере- нос . 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 едини- ца), и выходного переноса С ды в соответствии с выражением (2) формируются сигналы Р;. Сигналы Р; поступаю на вход шифратора 3, которьш с учето сигнала режима работы, поступающего по входу 6 устройства и , формирует код нормализации. Код нормализации поступает на выход 11 устройства для корректировки порядка результата и на управляющий вход сдвигате- ля 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 уст ройства и выходного переноса сдвига- тель 2 настраивается на сдвиг в опре деленном направлении результата сложения-вычитания на количество разря- дов, определяемое кодом нормализации После сдвига нормализованная мантисс результата поступает на информационные выходы 12 устройства.

Режим сложения.

Шифратор 3 анализирует значение выходного переноса С,, который поступает с выхода блока 4. Если Свьк 0, то шифратор 3 формирует код нормализации, равньм нулю, и сдвигатель

2пропускает на информационные выходы 12 устройства результат сложения без сдвига. Если ,( 1, то шифратор

3формирует код нормализации, равный

,-

i20 25тм п ,Q . .

50

55

единице, и .сдвигатель 2 сдвинет результат сложения вправо на одну тетраду с записью в младший разряд старшей -тетрады С j, (поступающий на вторую группу информационных входов сдвигателя 2), а затем нормализован- ньй результат сложения поступает на информационные выходы 12 устройства. Режим вычитания. Шифратор 3 анализирует значение выходного переноса С,, который поступает с выхода блока 4. Если C, 0, то результат вычитания отрицателен и находится в дополнительном коде. Сигнал С g,y 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 вькоде блоков 5 предсказания нулевых тетрад формируются сигналы j 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 С5(,| 1, то результат вычитания положителен. Сигналы С и . поступают в блоки 5 предсказания нулевых тетрад группы и блокируют работу элементов И 37 и 38, разрешая при этом работу эле- мертов 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 Pj, равные единице, в случае, если тетрада результата вычитания имеет вид 0000. На основании эт.их 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.

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, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит блок формиро- вания выходного переноса и группу блоков предсказания нулевых тетрад, причем выходы групп условий возникновения переносов из групп разрядов и распространения переносов через груп пы разрядов сумматора соединены соответственно с входами группы блока формирования выходного переноса, выход которого соединен с первыми входами блоков предсказания нулевых тет рад группы, выходы которых и выход блока формирования выходного перено- са соединены соответственно с информационными входами группы шифратора, выход блока формирования выходного переноса соединен с младшим информационным входом второй группы сдвигателя и является выходом переноса устройства, выходы условия возникнове.-

кия переносов в разрядах i-и тетрады

40

45

и распространения переносов через разряды i-й тетрады сумматора соединены соответственно с входами разря- дов второго йхода i-ro блока предсказания нулевых тетрад группы i U-N/4- -1, где N - разрядность информации, выходы тетрадных переносов сумматора соединены соответственно с третьими входами блоков предсказания .нулевых тетрад группы, кроме младшего, вход 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 и- чающееся тем, что блок предсказания нулевых тетрад содержит семь элементов И и элемент ИЛИ, причем

50

с 0 5 Q

5

0

5

0

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 первого элемента И-, третьи входы второго, шестого и седьмого элементов И соединены 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, первьш 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 седьмьм 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, пятьщ вход четвертог о 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 десятым вхрдЪм шестого элемента И, первым входом блока предсказания нуле-предсказания нулевых тетрад, выходы

вых тетрад являются шестой вход пято-элементов И с первого по седьмой

го элемента И и десятый вход шестогосоединены соответственно с вхддами

элемента И, девятый вход первого эле- -элемента ИЛИ, выход которого являетмента И и восьмой вход второго эле- -ся выходом блока предсказания нулевых

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

мента И являются третьим входом блока

Примечание, х- безразличное значение переменной.

тетрад.

От f

HfnSift.S

iL

/fSaayS

Фивг