Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой Советский патент 1991 года по МПК G06F7/50 

Изобретение 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 - функциональная схема 1-го блока предсказания нулевых тетрад группы; на фиг.З - функциональная схема 1-го блока формирования четностей тетрад группы; на фиг.4 - циональная 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

™л

СЛ О

ся

N3 О

N3

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 слснае- мых, 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 блока 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 сдвигзтеля 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 сдвига- теля 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 нулевнх 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 переносов в разрядах тетрад и распространения переносов через разряды тетрад сумматора 1 соединены с входами разрядов вторых входов соогпетствующих 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

0 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

5 блока 6 формирования четностей тетрад группы, выходы пнутритетрчдных переносов сумматора 1 соединены соответственно со старшими информационными входами третьих групп блоков 6 формирования чет0 ностей тетрад групп., выход блока 7 контроля предсказания нулевых тетрад является выходом 16 ошибки кода нормализации устройства.

Блок 5 i предсказания нулевых тетрад

5 (фиг.2) содержит с первого по десятый элементы И 18-27, элемент ИЛИ 28, второй, третий и первый пходы 29-31 блока 5 i предсказания нулевых тетрад, выход 32 блока 5 i предсказание нулевых тетрад.

ОБлок 6 I формирования четносгей тетрад

(фиг.З) содержит с первого по четвертый сумматоры 33-36 по модулю два, третью группу информационных входов 37 и выход 38 блока 6 i формирования четностей тет5 рад, причем информационные входы первой, второй и третьей групп блока 6i формирования четностей тетрад соединены соответственно с входами сумматоров 34, 35 и 33 по модулю два, выходы которых

0 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

5 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

0 информационные пходы первой группы по- тетрадно и информационные входы второй группы блока 8 контроля мантиссы резуль- та i о соединены с входами соответствующих сумматоров 43-45 по модулю дпа группы.

5 выходы которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ 46 выход которого является «ыходом блока 8 контроля мантиссы результата.

Сумматор 1 (фиг.1) предназначен для сложения мантисс слагаемых поступающих

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 нормализующего сдвига мантиссы результата сложения-вычитания, т.е. сдвига влево- вправо этого результата на количество тетрад, определяемых величиной кода нормализации, поступающего с выхода шифра- тора 3. Сдвигатель 2 может быть реализован любым из известных способов, например, как в устройстве-прототипе.

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

Блок 4 формирования выходного переноса (фиг.1) предназначен для формирования выходного переноса СВых устройства и может быть реализован, как в устройстве- прототипе.

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

Pi Gj+з Gn-2 Сн-1 Gi Пкз Тн-2 Тн-i Ti Gi-1

Свых VGH-3GH-2GH-lGiTn-3 Тн-2 Свых V G|±3

GU-2 Gi-t-1 Ti±3 Ti+2 CebixVGi+з Gi+2 Ti-ц TV

G|-1 Свых VGi+3 T|+2 Тн-l T| Ci-1 CebixVGl+3 Gi+2

Gi-н GI Tt+з Тн-2 TI+1 TI Ci-1 Свых-V Gi+з Gi+2 GI-H

T|+3 T|+2 T|+1 T| C|-1 CebixVGI-f3 G|+2 G| T|+3 Tl+2 T|+1 С|-1 СвыхУС|+з6|-Н G|T|+3TH-2 Cl-1 СвыхУС|+2

Gi-n Gi Тн-з Ci-1 Свых,(1)

где pi | 1 -тетрада нулевая;

-0 - тетрада не равна нулю; п - количество тетрад, равное N/4 (N - раз- рядность мантисс чисел);

GI+J, GI+J - функция генерации переноса j-ro разряда 0 0, 1, 2, 3) и ее инверсия 1-й тетрады;

TH-J, TI+J - функция передачи переноса j-ro разряда и ее инверсия 1-й тетрады;

См, См - входной перенос и его инвер- сия в 1-ю тетраду;

Свых. Свых - значение выходного переноса устройства и его инверсия.

Блок б формирования четностей тетрад (фиг.З) предназначен для формирования 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), Ri(Y) - соответственно четность i-й тетрады первого и второго слагаемых;

Ri(C) - четность внутритетрадных переносов, включая и входной перенос в 1-ю тетраду.

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

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

Ei Ro(S) P0V Ri(S) PiV.... Rn-i(S) Pn-i.(3)

где Ei

{0-,

1 1-

- нет ошибки; есть ошибка. Блок 8 контроля мантиссы результата (фиг.5) предназначен для формирования сигнала Е2 ошибки мантиссы результата в соответствии с выражением E2 Ro(S)+So + Si + S2 + (S)+

+ SN-4 + SN-3+SN-2 + SN-1,(4)

где Е2 JO - нет ошибки; И - есть ошибка.

Sm - m - разряд мантиссы результата (т 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 ч ,%ч боте группы блоков предсказания улоних тетрад в группе блоков 6 формирования четностей тетрад формируются четности гет рад мантиссы результата, которм поступают на соответствующие входы блока 7 контроля предсказания нулевых тетрад и блока 8 контроля мантиссы результата. Блок 7 контроля предсказания нулевых теюад сравнивает значения четности i-й тетргды со значением сигнала наличии нулевой i-й тетрады и в случае совпадения их значений формирует сигнал ошибки кода нормализации. Блок 8 контроля мантиссы результата сравнивает значение четности 1-й тетрады :. действительной четностью i-й тетрады, значение которой формируется на основе значений разрядов этой 1-й тетрады, и в спу.ае их несовпадения формирует сигнал ошибки мантиссы результата. Сигнал Ei 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 изобретсйия

1.Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой по авт.св. № 1376080. отличающееся 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 мантиссы результата устройства, первая группа входов блока контроля мантиссы результата соединена с выходами суммы сумма гора, информационные входы первой группы уст ройства соединены соответственно с информационными входами первых группы блоков формирования четностей тетрад группы, информационные входы втор; / 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 поп.1,отличающее- с я тем, что блок предсказания нулевых тетрад содержит с первого по десятый элементы и и элемент ИЛИ, причем прямой первый

вход блока предсказания нулевыхтетрад соединен с первыми входами с первого по пятый элементов И, инверсный первый вход блока предсказания нулевых тетрад оединен 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

0 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

5 входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с вторыми входами первого и ше- сюю элементов И, прямой вход второго разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с вторым входом

0 третье о 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 вто5 рым входом седьмого элементов И, прямой вход третьего разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с вторым входом четвертого и с четвертым входом десятого элементов И. инверсный

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

5 четвертого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с вторым входом пятого элемента И, инверсный вход четвертого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соеди0 нен с пятыми входами первого, второго и шестого, с че)вертыми входами третьего, седьмою, восьмого и девятою, с третьим входом четвертого элементов И, прямой вход пятого разряда второго входа блока

5 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

0 и , едьмого, 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,

5 с шестыми входами второго и седьмого элементов И, инверсный вход шестого разряда второго входа блоко предсказания нулевых тетрад соединен с пятыми входами четвертого vi восьмого элементов И с четвертым входом пятого элемента И, прямой вход

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 элементов 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 предсказания 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, 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 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 поп.1,отличающее- с я тем, что блок контроля предсказания нулевых тетрад содержит группы элементов И и элемент ИЛИ, причем информационные входы первой группы блока контроля предсказания нулевых тетрад соединены с пер- выми входами соответствующих элементов И группы, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока контроля предсказания нулевых тетрад, ин- формационные входы второй группы которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов И группы.

г

N3

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 изо- бретения 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