Устройство для преобразования двоичного кода в десятичный и обратно для чисел с плавающей запятой

(23) Приоритет -Ъауднротвенньй кокнт СССР но деном нзобретеннй н открытий(2) Авторы изобретен и панян и Н. В,А уйбышевский политехнический институт имени В. В. Куйбышева(71) Заявитель СТРОЙСТВО ДЛЯ ДВОИЧН)ГО КОДЛ ОБРАТНО ДЛЯти Изобретение относится к вычислительнойФ технике и предназначено для использования в вычислительных машинах; работающих с пла. вающей запятой.Известно устройство для преобразования5 десятичных чисел в форме с плавающей запя. той в двоичные, которое содержит входйой регистр, дешифраторы, элементы И, ИЛИ, сумматор, сдвиговый регистр и блоки.нормализа. ции 1.К недостаткам известного устройства относятся недостаточно высокое быстродействие и невозможность обратного преобразованияНаиболее близким по технической сущноск предложенному является устройство для преобразования двоичного кода в десятичный и обратно для чисел с плавающей запятой,со= держащее двоичный и десятичный регистры мантиссы, дополнительные старшую и младшую тетрады десятичного регистра мантиссы, блок коррекции, двоичный и десятичный реверсивные счетчики порядка, дешифраторы нуля дво. ичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка; тенератор тактовых импульсов, выход ПРЕОБРАЗОВАНИЯВ ДЕСЯТИЧНЫЙЧИСЕЛ С ПЛАВА 10 ЦЕЙОЙ2 которого связан со входами дешифраторовпрямого и обратного преобразования, причемвходы дешифратора прямого преобразованиясоединены с выходами дешифратора нуля двоичного реверсивного счетчика порядка; млад.шего разряда двоичного регистра мантиссы,триггера знака двоичного порядка, старшей идополнительной старшей тетрады десятичногорегистра мантиссы, входы дешифратора обрат.ного преобразования соединены с выходамидешифратора нуля десятичного реверсивногосчетчика порядка, дополнительной старшей тет-рады десятичного регистра мантиссы, блокакоррекции, а выходы дептйфраторов прямогои обратного преобразования соединены с соответствующими входами блока коррекции, входами генератора тактовых импульсов, входамисложения и вычитания двоичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка, информационные входы которых являются входамидвоичного и десятичного порядка. а выходысоединены соответственно со входами дешифраторов нуля. двоичного и десятичного ревер.сивных счетчиков порядка и с выходами уст.17755 4подключены ко входам дешифратора обратного преобразования, выходы дешифраторов нулядвоичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка соединены соответственно со вхо 5дами дешифраторов обратного и прямого преобразования.На чертеже представлена блок-схема устройства для преобразования двоичного кода вдесятичный и обратно для чисел с плавающей .0 запятой, содержащая: двоичный 1 и десятичный 2 регистры мантисс, дополнительную старшую 3 и дополнительную младшую 4 тетрадидесятичного 2 регистра мантиссы, блок 5 коррекции, двоичный б и десятичный 7 реверсив 15 пые счетчики порядка, триггеры 8, 9 знакадвоичного и соответственно десятичного поряд ка, дешифраторы нуля 10 и 11 соответственно двоичного и десятичного регистров мантиссы, дешифраторы нуля 12 и 13 соответствен 20 но двоичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка, дешифраторы 14 и 15 соответ-ственно прямого и обратного преобразования,генераторы 16 тактовых импульсов,.триггер 17направления преобразования, вхоцы 18 и 19 ре.25 гистров соответственно двоичной и десятичноймантисс, входы 20 и 21 соответственно двоичного и десятичного порядков, входы 22 и 23триггеров знака соответственно, двоичного идесятичного порядков, выходы 24, 25, 2 б, 27 .ЗО "устройства, утфавляющие входы 28 устройства,триггеры знаков двоичной 29 и десятичной 30мантйсс,Э 7 ройства, информационные входы устройства подключены ко входам регистров двоичной и десятичной мантисс, вход и выходы знакового разряда регистра двоичной мантиссы соединены соответственно с выходами и входамиответствующего разряда регистра десятичной мантисСы, разрядные выходы двоичного и десятичного регистров мантисс являются выходами устройства, входы и выходы блока кор-: рекции соединены соответственно с разрядными выходами и входами десятйчного регистрамантиссы и его дополнительных старшей имладшей тетрад, вход старшего разряда дво.ичного регистра. мантиссы соединен с соответствующим выходом дешифратора обратного преобразования, входы триггеров знака двоичного и десятичного порядков подключены к соот ветствующим входам устройства 21.1Однако, алгоритм преобразования в извест.ном устройстве не содержит случая преобразования чисел с нулевой мантиссой, что приво.дит к непроизводительной работе оборудованияво время ее преобразования и к снижениюбыстродействия устройства.,При преобразова. нии десятичного порядка в двоичный, в зависи-.Мости от знака его .в обоих счетчиках (двоичном и десятичном) должны выполняйся операции сложения и вычитания, что усложняетустройство. В схеме для преобразования мантисс; двоичный регистр снабжен цепями сдвига влево на один двоичный разряд, которые нужны лишь для преобразования целых чиселиз двоичной системы счисления в десятичную,Поскольку мантисса числа в форме с плавающей запятой является правильной дробью,необходимость в указанных цепях для преобразования таких чисел отпадаеТ.Целью настоящего изобретения является по.вышение быстродействия "и "уйрощение устройства, "-Поставленная цель достигается тем, что вустройство введены триггер направления преобразования и дешифраторы нуля двоичногои десятичного регистров мантиссы, входы кото.рых соединены с разряднымивыходами соответствующих регистров мантиссы, а выходы -с соответствующими входами дешифраторовпрямого н обратного преобразования, выходмладшей дополнительной тетрады десятичногорегистра мантиссы соединен с соответствующимвходом дешифратора обратного преобразования,входы триггера направления преобразованиясоединены с управляющим входом устройства,а выходы - со входами дешифраторов прямо.го и обратного преобразования, входы и выходы триггера знака двоичного порядка соединены соответственно. с выходами и входамисоответствующего триггера десятичнбго порядка, выходы триггера знака двоичного порядка Алгоритмы перевода чисел из двоичной сй 35 схемы счисления в десятичную сводятся к следующему,Сначала производится преобразование двочичнои мантиссы М, в десятичную М, подачейее цифр, начиная с младшей, в десятичный 40 регистр; где выполняется последовательноеделение ее на два. При е-разрядной мантисседвоичного числа преобразование заканчиваетсячерез п 1 тактов, и в десятичном регистре оказывается мантисса М а в двоичном - нуль.45 После этого выполняется преобразованиепорядков, Эта процедура зависит от знакадвоичного порядка.Если двоичный порядок положителен, мантисса Мумножается на два до тех пор, поЗ 0 ка произведение Мне станет больше единицы, Одновременно с каждым удвоением иэдвоичного йорядка вычитается единица, Послепереполнения мантисс умножение прекращается и выполняется нормализация полученного 55 произведения: сдвиг вправо на один десятичньщ разряд и добавление единиць к десятичному порядку. Процесс продолжается до техпор, пока двоичный порядок не станет равеннулю.5 717755 . бВ случае, если двоичныйпорядок отрица- гистре - нуль. Д ф- нуль. Дешифратор 14 прекращаеттелен, мантисса Мпоследовательно делится преобразование мантисс.на два, пока старший десятичный разряд част- а отой прео разователя кодовного не станет равен нулю. При каждом деле. управляет триггер 8 знака порядка, Если он внии к двоичному порядку добавляется едини, 5 нулевом состоянии (порядок положительный),ца, После нарушения нормализации вправо де- то дешифратор 14 начинает выполнять удволение прекращается и полученное частное нор- ения десятйчной мантиссыой мантиссы, если в единичном -мализуется: сдвигается влево на один деС 1 тич- дешифратор 14 выполвыполняет последовательное де.ный разряд, а к десятичному порядку"добав- ление на два мантиссы М.ляется - 1.1 ОПусть двоичный порядок положителен,через лок корПроцесс заканчивается, как только двоич. В этом случае дешифратор 14 бкый порядок станет равен нулю. рекции 5 выполняет посгеет последовательное умножение десятиной мантиссы ка два с одновременЕсли двоичная мантисса равна нулю,:пр 6-ным вычитанием едищщы из двоичного б счетобразование мантисс не выполняется. Реэ5чика порядка, тат считается равным нулю.Рассмотрим работу преобразователя для двухрежимов: прямого преобразования из двоичнойсистемы счисления в десятичную и обратного -из десятичнои системы счисления в двоичную.чгоВид преобразования задается триггером 17, который сигналом от устройства управления ЦВМустанавливается в состояние "0" - при прямом и в, состояние "1" - при обратном преобразовании,Преобразование из двоичной системы счисления в десятичную.Работой устройства управляет дешифратор14, В этом случае триггер 17 устанавливаетсяв состояние "0" и по шинам 18, 20, 22 навход преобразователя передается исходноедвоичное число. Десятичный же регистр и счетчикустанавливаются в нулевое состояние по Вхо.дам 19, 21, 23.На выходах дешифраторов 10 и 12 появля 35ются сигнальг о том, что двоичный регистр исчетчик находятся в ненулевом состоянии, Знаки майтиссы и порядка иэ триггеров 29 и 8передаются иа входы триггеров 30 и 9 соот 40ветственно.Если двоичное число или его мантисса рав-.ны нулю, дешифратор 14 выдает сигнал "Конец преобразования", При этом десятичное. число также равно нулю; Если же нулю равен толь;5ко порядок двоичного числа, то преобразование.выполняется так же, как и в общем случае, который описывается ниже,В общем случае, когда мантисса М, и поря.док Р, не равкы. нулю, дешифратор 13 запус 50кает генератор тактовых импульсов и начинает сдвиг мантиссы М, на один разряд вправо.Младшие разряды мантиссы М, проходят иавход блока 5 коррекции и через него - навход первого разряда регистра 2. При этомпроисходит делекие на два в десятичномрЬ55гистре, После в тактов сдвига и деленияпо.полам в десятичном регистре оказывается преобразованная мантисса М, а в двоичном ре. Как только в результате умножения про-. изойдет переполнение мантисс в регистре 2, дешифратор 14 прекращает удвоение и выпол няет нормализацию десятичной мантиссы: сдвиг вправо наодин десятичньш разряд и добавле. ние единицы к счетчику 10, Затем снова вы. полняется последовательное умножение на два до тех пор, йока в двоичном счетчике б не появится нуль и не будет получена нормали. зованная мантисса М,Дешифратор 14 выдает сигнал "Конец преобразования" и отключает генератор 16,Предположим теперь, что исходное двоичное число имеет отрицательный порядок. В этом случае после преобразования мантисс дешифра. тор 4 через блок 5 коррекции выполняет по следовательное деление десятичной мантиссы на два с одновременным вычитанием единицы из абсолютной величины двоичного порядка (эта величина хранится в счетчике б порядка, а знак порядка - в триггере 8). Процесс продолжается до нарушения нормализации десятичной мантиссы - появления нуля в старшей декаде регистра 2. Прп этом дешифратор 14 прекращает деление и выполняет нормализацию: сдвиг влево на один десятичный разряд и добавление "1" к абсолют. ной величине порядка (знак "минус" присвоен ему в самом начале преобразования после установки триггера 9 в состояние фф 1"1,.Затем дешифратор 14 начинает новый цикл дЕления и так до тех пор, пока в двоичном счетчике не появится нуль и не будет получе. на нормализованная мантисса МДешифратор 14 выдает сигнал "Конец пре образования" и отключает генератор 16.Если порядок исходного двоичного числа Р, =О, а мантисса М,Ф О, то с преобразованием манпсс процесс перевода заканчивается и де. шифратор 14 сразу выдает сигнал "Конец пре. образования",7755 1520 Перевод окончен. Дешифратор 15 выдаетсигнал "Конец преобразования" .и отключает генератор 1 б. Полученное двоичное число снимается с шии 24, 26,25 Отсутствие цепей сдвига влево в двоичномрегистре мантиссы упрощает устройство и повышает надежность его работы за счет уменьшения количества элементов и связей между ними. Выполнение при переводе порядков опеЗ 0 раций одйого знака только сложения илитолько вычитания) над их абсолютными величинами также .сокращает количество входов у счетчиков порядков: предлагаемое устрой.ство содержит на восемь аких входов меньше, чем известное, В известном устройстве анализ на нуль мантиссы не производится, что может привести к выполнению гд бесполезныхсдвигов в репстре 1 при преобразовании издвоичной системы счисления в десятичную аКФ 40 также к в + 10 - 1 таких же сдвигов в регистре 2 при обратном преобразовании, где К - количество разрядов в десятичном счетчике порядка, В предлагаемом устройстве, если мантисса исходного числа равна нулю, преобразование не выполняется, и результат также равен нулю, Это позволяет повысить быстродействйе устройства при преобразовании чисел с нулевой мантиссой. 50 7Мантисса Ми порядок Рполучешогодесятичного числа снимаются с выходных ивш25, 27.Преобразование из десятичной системысчислЕния В двоичную.. 5Работой устройства управляет дешифратор 15.Такое преобразование удобнее начинать сперевода порядков, Триггер 17 для этого ус.танавливается в состояние "1". По шинам 1921, 23 на вход преобразователя подается ис.ходное десятичное число, Двоичный регистри счетчик по шинам 18, 20, 22 устанавливает.ся в нулевое состояние.На выходах дешнфраторов 1 и 13 появляютсясигналы о том, что десятичный регистр"И счетчик находятся в ненулевом состоянии,3 на.кимайтиссы и порядка из триггеров 30 и 9 .передаются на входы триггеров 29 и 8 соответСтвенно",="Если десятичное число или его мвнтисса"Конец преобразования". В этом случае двоичное число будет также равно нулю, При ну.левом"йорядке и йенулевой мантиссе преобразованйе начинается с йсревода мантисс.В общем случае, когда мантисса МФ 0и порядок Р,44, дешифратор 15 запускает" гейератортактовых импульсов,Предположим, что йорццок десятичного числа положйтелен. Прн этом дешифратор 15 че.рез блок 5 выполняет сдвиг десятичной мантиссы на-один разряд влево с одновременнымвычитанием единицы из десятичного порядка.Затем дешифратор 15 через блок 5 выполняетйоследовательное делейие сдвинутой майтиссы"на два с одновременным добавлением единицык двоичному счетчику порядка. Процесс Деления продолжается до тех пор, пока не будет: устранено нарушение нормализации в десятич.ном регистре, После этого дешифратор 15 выполняет очередной сдвиг десятичной мантиссывлево и так до тех пор, пока в десятйчномсчетчике не окажетсянуль, а десятичная мантисса не будет нормализована.Если исходный десятичный порядок отрицателен,то дешифратор 15 через блок 5 выполняет сдвйг десятичной майтиссы нао 1 дйн==разрядвправо. При этом младшая цифра ее попадаетв дополнительную младшую тетрацу 4, Одно-,временно со сдвигом дешифратор 15 осуществляет уменьшение десятичного порядка на единицу.Затем дешифратор 15 через блок 5 выпол.няет последовательное удвоение десятичной мантиссы с одновременным увеличением на единицу абсолютной величины двоичного порядка (знак "минус" присвоен ему в Самом начале преобразованияпосле устайовки триггера8 в- состолние "1 фф). Как только нарушение нормализации в ре. гистре 2 будет устранено и в дополнительной младшей тетраде 4 будет нуль, дешифратор 15 начинает новый цикл преобразования порядков: сдвиг вправо и удвоения мантиссы.Процесс продолжается до тех пор, пока де. сятипый порядок не станет равен нулю, а десятичная мантисса не будет нормализована. На этом преобразоваше порядков заканчивается,Далее выполняется преобразование мантисс При этом дешифратор 15.через блок 5 осущест.вляет последовательное деление на два в регистре 2, Цифра младшего разряда десятичноймантиссы после каждого такта деления даеточередную младшую цифру двоичной мантиссы.Эта цифра передается дешифратором 15 навход старщего разряда регистра 17. После гптактов сдвига и деления в регистре 1 окажется преобразованная двоичная мантисса,Формула изобретенияУстройство для преобразования двоичного кода в десятичный и обратно для чисел с плавающей запятой, содержащее двоичный и десятичный регистры мантиссы, дополнительные1старшую и младшую тетрады, десятичного реп 1 стра мантиссы, блок коррекции, двоичный и десятичный реверсивные счетчики порядка,717755 9дешифраторы нуля двоичного и десятичного реверсивных,счетчиков порядка, генератор так. товых импульсов, выход которого связансо входами дешифраторов прямого и обратного преобразования, причем входы дешиф- .ратора прямого преобразования соединены с выходами дешифратора нуля двоичного реверсивного . счетчика порядка, младшего разряда, двоично. го регистра мантиссы, триггера знака двоично го порядка, старшей и дополнительной старшей тетрад десятичного регистра мантисСы, входы дешифратора обратного преобразования соединены с выходами дешифратора нуля десятичного реверсивного счетчика порядка,"до полнительной старшей тетрады десятичного регистра мантиссы, блока.коррекции, а выходы дешифраторов прямого и обратного преобразо-. вания соединены с соответствующими входами ,блока коррекции, входами генератора тактовых.импульсов, входами сложения и вычитания"- го двоичного и десятичного реверсивных счете;ков порядка, информационные входы которых являются входами двоичного и десятичного порядков, а выходы соединены соответственно25 со входами дешифраторов нуля двоичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка с выходами устройства, информационные входы устройства подключены ко входам регистрбв " двоичной и десятичной мантисс, вход и выхоЗО ды знакового разряда регистра двоичной ман тиссы соединены соответственно с выходами и входами соответствующего разряда регистра десятичной мантиссы, разрядные выходы двоич. ного и десятичного регистров мантисс являют ся выходами устройства, входы и выходы бло. ка коррекции соединенй соответственно с раз. рядными выходами и входами десятичного ре. гистра мантиссы и его дополнительных старшей и младшей тетрад, вход старшего разряда дво. 10ичного регистра мантиссы соединен с соответствующим выходом дешифратора обратного преобразования, входы триггеров знака двоичногои десятичного порядков подключены к соот.ветствуюшим входам устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышениябыстродействия и упрощения устройства, в него введены триггер направления преобразова.ния и дешифраторы нуля двоичного и десятичного регистров мантиссы, входы которых соединены с разрядными выходами соответствующих регистров мантисс, а выходы - с соответствующими входами дешифраторов прямого и обратного преобразования, выход младшейдополнительной тетрады десятичного регистрамантиссы соединен с соответствующим входомдешифратора обратного преобразования, входытриггера направления преобразования соединены с управляющим входом устройства, а выходы - со.входами дешифраторов прямого иобратного преобразования, входы и выходытриггера знака двоичного порядка соединенысоответственно с выходами и входами соответствующего триггера десятичного порядка,выходы триггера знака двоичного порядкаподключены ко входам дешифратора обратногопреобразования, выходы дешифраторов нулядвоичного и десятичного реверсивных счетчиков порядка соединены соответственно со входами дешифраторов обратного и прямого преобразования,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Иф 244710,кл. 6 06 Р 5/02, 1968,2. М, А. Карцев. Арифметика цифровыхмашин. М., "Наука", 1969, с, 543, 549 - 551717755 Веселки едактор з 9848/66 сн Фили Составитель Н. ШелобановТехред Н, Бабурка Тираж 7 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретений и о 13035, Москва, Ж, Ракомитета СССР крытийушская наб., д, 4/ П "Патент", г. Ужтород, ул. Проектн рректор 1 О, Макаренко