Устройство для вычитания чисел с плавающей запятой

О П И С А Н И Е 11 ц 56772ИЗОБРЕТЕН ИЯ Сааз Севетскик СоциалистическихРессеблик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид-ву М. Кл,2 С 06 Г 7,385 22) Заявлено 30,09.75 (2 705/24 рисоединением заявки ес,рдарстееваык кемите света,Мииистрсв ССС 23) Приоритет публиковано 30.07,77. Бюллетень28 ата опубликования описания 24.08.77. Стоенко и М. 3. Левитин витеЛь Киевский ордена Трудового Красного Знамени завод электронных вычислительных и управляющих машин 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИТАИИЯ ЧИСБ С ПЛАВАЮЩЕЙ ЗАПЯТОЙыполня- числами Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использованопри проектировании арифметических устройств ЭВМ,В большинстве современных ЭВМ в 5ются арифметические операции надс 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 111,В других арифметических устройствах операция сложения (вычитания) мантисс производится на сумматоре, количество разрядовкоторого на единицу больше, чем количество 20разрядов результата, Процесс округления заключается в прибавлении единицы к предварительному результату с последующим исключением этого дополнительного разряда из результата (2. 25Прототипом изобретения является сумматор, содержащий регистры порядков и мантисс первого и второго слагаемого, сумматоры порядков и мантисс, причем выходы регистров мантисс подключены ко входам сумма тора 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 31.Недостаток известных устройств заключается в том, что регистры и сумматор мантисс 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 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.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.Г 1 о 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 П,)П то производится нормализация первого слагаемого; мантисса сдвигается влево на регистре 4 до тех пор, пока либо Пне станет равным П 2, 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 П - П. Этот процесс длится до тех пор, пока П не станет равным П.Если в результате нормализации П, равен П 2, то производится суммирование мантисс. Если после нормализации порядки не сравнились, т. е, П,)П 2, 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, содержи 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 мое регистра 1 суммируется с содержимым регистра 2. Сдвиг мантиссы вправо производится до тех пор, пока либо П не станет равным П либо мантисса не станет равной нулю.Рассмотрим сдвиг вправо мантиссы второго слагаемого. После нормализации мантиссы первого слагаемого при ПП 2 первый сдвиг вправо мантиссы второго слагаемого не производится, но порядок в регистре 2 корректируется на- 1. Пусть после этой коррекции П равен П 2. 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 П,=П, т. е. когда П, - П 2=0.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 111 (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,=П 2), т. е. мантисса нормализована, то производится сдвиг ее вправо. При этом старшая цифра с регистра 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. БерезкинТекред А. Камышникова Корректор Е Хмелева Редактор Н. Коляда Заказ 1848/6 Изд. Ио 641 Тираж 818 Подписное Ц 1.1 ИИГН Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5Типография, 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 следующимм о бр азом.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 экспертизе1. Карцев М, А. Арифметика цифровых машин, М., Наука, 1969, с. 327 - 328.2, Папернов А, А. Логические основы ЦВТ, 35 М., Советское радио, 1972.3. Патент США3244864, кл. 235 в 1,1966.