Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой

(59 4 ЯГл з;1 У ГЪ. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ тома 1.86. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СР 687982, кл. С 06 Р 7/50,197Лысиков Б.Г, Арифметическиеи логические основы цифровых атов. М.: Высшая школа, 1980,(57) 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 группа блоков 5 предсказания нулевых тетрад с соответствующими связями. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения арифметико-логических устройств с плавающей запя 5той, умножителей и устройств деленияс плавающей запятой высокого быстродействия.Цель изобретения - повышение быстродействия10На Фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой; нафиг. 2 - функциональная схема блокаФормирования выходного переноса (для 15случая 3=64); на Фиг, 3 - функциональная схема блока предсказания нулевых тетрад.Устройство для сложения-вычитаниячисел с плавающей запятой (фиг, 1), 20содержит сумматор 1, сдвигатель 2,шифратор 3, блок 4 формированиявыходного переноса, группу блоков 5предсказания нулевых тетрад, вход бзадания режима работы устройства, 25информационные входы 7 первой группыустройства, информационные входы 8второй группы устройства, вход 9 консстанты устройства, выход 10 переносаустройства, выход 11 кода нормализации устройства, информационные выходы 12 группы устройства.Бчок 4 Формирования выходного переноса (Фиг, 2) содержит элемент ИЛИ13, элементы И 14-28, выход 29 и входы 30 группы блока 4 формированиявыходного переноса.Блок 5 предсказания нулевых тет- .рад группы (Фиг, 3) содержит элементИ 51 И 31, элементы И 32-38, второй, 40третий входы 39-40 и выход 41 блока5 предсказания нулевых тетрад группы.Сумматор 1 (Фиг. 1) предназначендля сложения мантисс чисел, поступающих на информационные входы 7 и 8 45первой и второй групп устройства.Сдвигатель 2 (фиг. 1) предназначендля нормализующего сдвига результатасложения, т.е. сдвига вправо/влевоэтого результата на количество тетрад, определяемых кодом нормализации,при выполнении сдвига вправо в освободившиеся разряды вдвигается информация с второй группы информационныхвходов сдвигателя 2,55Шифратор 3 (фиг. 1) предназначендля 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 режиме работы и значения выходного переноса. Ниже приведена таблица истинности шифратора 3 где через К обо 4значены выходные сигналы, через Р- информация о количестве нулевых тет"Брад (для примера - = 8).4Блок 4 (Фиг. 2) предназначен для формирования выходного переноса Свых в соответствии со следующим выражением (для случая И=64):+СссЫХ гр 15 гр 14 Т гр 15 с гр 1 Ъ Т гр 14 хТГ +Сгрсб Сгр 12 - грл Тгр 14 гр 14 ГР 14 фгр ИсТгр 15 Сс гр 1 оТГР 11 Х с" ТГР 1 +игр 9Тгр 1 осТсс 14 ++Сгр 1 Тгр 2"с Тгр 14 Сгр ссТ гр 1Тгр 1 э где С; - групповая функция возник-.новения переноса;Т . - групповая Функция распрогрстранения переноса.Блок 5; группы Формирует сигнал Р,. наличия нулевой тетрады в соответствии с выражением;Рс =Ь 4; с 3 С 4 1.с 2 хс 4 с 1 С 41 Т 41Т 41 с. -41,сс Т 41 С 4 С ВЫх+сх 41+з С 41 с.241 с.с х 4 с 4;Т 4; 2Т 4 1 Т 4;+С; 1 Свых(2) где С 4, ,С 44 - функция возникновения переноса 2-горазряда (д =О, 1,2,3)и ее инверсия 1-йтетрады;Т 4, Т 4 с, - Функция распространения переноса 2-горазряда и ее инверсия 1.-й тетрады;С;С , - входной перенос иЕГО ИНВЕРСИЯ В 2.-Ютетраду.Устройство для сложения-вычитаниячисел с плавающей запятой работаетследующим образом.Мантиссы складываемых или вычитаемых чисел после выравнивания порядков поступают по информационным входам 7 и 8 первой и второй группы устройства на входы первой и второйгруппы сумматора 1 соответственноПо входу 6 задания режима работыустройства поступает сигнал логического нуля, соответствующий режимусложения чисел, или логической единицы, соответствующий режиму вычитания чисел. Причем в режиме вычитания мантисса вычитаемого числа поступает в дополнительном коде. В сумматоре 15 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 перенос С , . 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 единица), и выходного переноса С ц в соответствии с выражением (2) формируются сигналы Р;. Сигналы Р; поступают на вход шифратора 3, который с учетом сигнала режима работы, поступающего по входу 6 устройства и С ц , формирует код нормализации, Код нормализации поступает на выход 11 устройства для корректировки порядка результата и на управляющий вход сдвигателя 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 устройства и выходного переноса сдвига- тель 2 настраивается на сдвиг в определенном направлении результата сложения-вычитания на количество разря дов, определяемое кодом нормализации. После сдвига нормализованная мантисса результата поступает на информационные выходы 12 устройства.Режим сложения.Шифратор 3 анализирует значение выходного переноса С ц, который поступает с выхода блока. 4. Если С = =О, то шифратор 3 Формирует код нормализации, равный нулю, и сдвигатель 2 пропускает на информационные выходы 12 устройства результат сложения беэ сдвига. Если С ц=1, то шифратор 3 формирует код нормализации, равный единице, и сдвигатель 2 сдвинет результат. сложения вправо на одну тетраду с записью в младший разряд старшей .тетрады С(поступающий на вторую группу информационных входов сдвигателя 2), а затем нормализованный результат сложения поступает на информационные выходы 12 устройства,Режим вычитания.Шифратор 3 анализирует значение выходного переноса С который поступает с выхода блока 4. Если С =О, то результат вычитания отрицателен й находится в дополнительном коде. Сигнал Си соответственно инверсный ему .сигнал Споступают 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 выходе блоков 5 предсказания нулевых тетрад Формируются сигналы Р 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 С =1, то результат вычитания положителен. Сигналы С ц и Споступают в блоки 5 предсказания нулевых тетрад группы и блокируют работу элементов И 37 и 38, разрешая при этом работу элемертов 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 Р;, равные единице, в случае, если тетрада результата вычитания имеет вид 10000". На основании этих 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 изобретения1. Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой, 1376080содержащее сумматор, сдвигатель ишифратор, причем информационные входы первой и второй групп устройствасоединены соответственно с входамигруппы первого слагаемого и с входамигруппы второго слагаемого сумматора,выходы суммы которого соединены с информационными входами первой группысдвигателя, выходы группы которогоявляются информационными выходамиустройства, выход кода нормализациикоторого соединен с выходом шифратора и входом величины сдвига сдвигателя, вход направления сдвига которогосоединен с входом задания режима работы устройства и с входом разрешенияшифратора, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит блок формирования выходного переноса и группублоков предсказания нулевых тетрад,причем выходы групп условий возникновения переносов из групп разрядов ираспространения переносов через группы разрядов сумматора соединены соответственно с входами группы блокаформирования выходного переноса, выход которого соединен с первыми входами блоков предсказания нулевых тет- З 0рад группы, выходы которых и выходблока формирования выходного переноса соединены соответственно с инфор-.мационными входами группы шифратора,выход блока формирования выходногопереноса соединен с младшим информа 35ционным входом второй группы сдвигателя и является выходом переноса устройства, выходы условия возникновения переносов в разрядах -й тетрады 40и распространения переносов черезразряды .-й тетрады сумматора соединены соответственно с входами разрядов второго Входа -го блока предсказания нулевых тетрад группы =0-И/445-1, где И - разрядность информации,выходы тетрадных переносов сумматорасоединены соответственно с третьимивходами блоков предсказания .нулевыхтетрад группы, кроме младшего, вход50константы 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 ич а ю щ е е с я тем, что блок предсказания нулевых тетрад содержит семьэлементов И и элемент ИЛИ, причем первые входы первого, второго, третьего, четвертого, шестого и седьмого элементов И соединены между собой, вторые входы второго, третьего, шестого и седьмого элементов И соединены между собой и с вторым входом первого элемента И; третьи входы второго,шестого и седьмого элементов И соедииены между собой и с третьим входомпервого элемента И, четвертый входшестого 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 входытретьего элемента И, второй и третий входы четвертого элемента И, первый 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 седьмым 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, пятый вход четвертого 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 десячФтым входом шестого элемента И, пер1376080 предсказания нулевых тетрад, выходыэлементов И с первого по седьмойсоединены соответственно с вхддами5элемента ИЛИ выход которого являетЭся выходом блока предсказания нулевыхтетрад. Режим работы Выходной Выходы блока 5 Выходы блока 3. 1.1 о1 г х х х х х х х х Сложение 0 х х х х х х х х Вычитание х О х х х х х х х 1 0 х х х х х х 1 1 0 х х х. х х 1 1 1 О х х х х 1 1 1 1 0 х х х 1 1 1 1 1 О х х 1 1 1 1 1 1 0 х1 1 1 1 1х 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 .1 1 1 О 0 0 Вычитание 1 1 11 О П р и м е ч а н и е. х - безразличное значение переменной. вым входом блока предсказания нулевых тетрад являются шестой вход пятого элемента И и десятый вход шестогоэлемента И, девятый вход первого элемента И и восьмой вход второго эле- .мента И являются третьим входом блока 0 0 О 0 0 1 0 0 0 О О 1 0 1 О а1 О О 1 О 1 1 1 0 1 1 11376080 хо Рщ Ыофю / Составитель А.Клюевдактор С.11 атрушева Техред Л.Олийнык Корректор О,Кундрнк аэ 788/) Дв н Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, уп.Проектная,Тираж 704ИИПИ Государственного комито делам изобретений и отк 35, Москва, Ж, Раушска Подписноета СССРытий