Устройство для нормализации чисел

;3 це)ВИ,А не т е;а"и:Г Р ; Сснез Советских Социалистическид Республик(22) Заявлено 251278 (21) 2700875/18-24 (5)М. Кл. с присоединением заявки йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР во делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НОРМАЛИЭАЦИИ ЧИСЕЛ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано. для нормализации чисел с пла ,рающей запятой с основанием 16, как операндов, так и результата.Известны устройства для нормализации чисел, подразумевающие сдвиг мантиссы числа влево до появления ф 1 в старшем бите и одновременное уменьшение порядка числа иа количест 10 во сдвигов или сдвиг числа вправо; на 1 ф, разряд с одновременным увеличением порядка числа на 1 при переполнении разрядной сетки арифметического устройства в опера циях над мантиссами. В ЦВМ третьего поколения числа с плавающей запятой имеют основание 16 и соответственно должны сдвигаться на тетрады (4 раз" ряда) вправо и влево с корректиров кой порядка на 1 при каждом сдвиге 1, 2 и 3.Известно устройстзо для нормализации чисел, имеющее входные шины, в анализаторов и выходные шины 4 Т;Недостатком указанного устройства является большой. объем оборудования, отсутствие возможности работы с числами с плавающей, запятой по основанию 16, отсутствие возможности нор малиэации числа вправо при переполнении разрядной сетки арифметического устройства.Цель изобретения - экономия оборудования и расширение функциональных воэможностей устройства, заключающиеся в возможности нормализации числа вправо.Поставленная цель достигается тем, . что устройство для нормализации чисел, содержащее анализатор, шину данных, выходную шину, содержит четыре сдвигающих регистра, счетчик, элемент И, два элемента ИЛИ, триггер, управляющие шины, причем первая управляющая шина соЕдинена с первым входом элемента И, второй, вход которого соединен с второй управляющей шиной и первыми входами элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами каждого сдвигающего регистра и счетчика, третий вход которого соединен с третьей управляющей шиной, первым входом триггера и третьими входами всех сдвигающих регистров, четвертые входы которых соединены с шиной данных, которая соединена с чет" вертым входом счетчика, выход которого соединен с выходной шиной, ко798819 Тетрада 1 с етрад Тет восьмиразр6-9 имеют пчисло ра в зависим и первом ют функции,а б л ачения управлявшиходов сдвигающихрегистров функциисдвигающирегистро первый ор 4 ЮЕЕ ШХранениеСдвиг влевоСдвиг вправоЗапись данных 50 Таблица Значения управляющи входов счетчиканкцияетчика второй00 Ь первый риг,- ункреги емуающихгера кения в аданных игающим по зад посту ход триие перепол полнение з м 10 и сдв изводится оимпульсов а первый в Запомин гере 12 и в ций счетчик Рами 6-9 прфронту синх по шине 11 а 0 Хранен Запись данны г торая соединена также с первыми выходами всех сдвигающих регистров, вторые выходы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами анализатора, выход которого соединен с вторым ,входом первого элемента ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с пятым входом анализатора, пятым входом первого сдвигающего регистра и с выходом триггера, второй вход . которого соединен с выходом элемента И.На фиг.1 схематически представлено предлагаемое усТройство; на фиг,2 временная диаграмма работы устройства,Устройство содержит управляющую 15 шину 1 сигнала переполнения, элемент И 2, управляющую шину 3 сигнала стробирования, элемент ИЛИ 4, элемент ИЛИ 5, сдвигающий регистр 6-9, счетчик 10, управляющую шину 11 синхро- Щ импульсов, триггер 12,.шину 13 данныхвыходную шину 14, анализатор 15.Шина 1 соединена с первым входом элемента И 2, второй вкод которого соединен с шиной 3 и первыми входами элементов ИЛИ 4 и 5, выходы которыхИ-разрядная Знак Порядок Тетрада 1 Тетрада 2 :.числа числаСчетчик 10 яд ый С новые. регистры о разрядов, где И зр мантиссы.В счетчик 10 заносится порядок и знак числа, в сдвигающий регистр 9- старшие биты всех тетрад, в сдвигающий регистр, 8 - вторые биты всех тетрад, в сдвигающие регистры 6 и 7- третьи и четвертые биты всех тетрад соответственно. Таким образЬм, в сдвигающий регистр 9 заносятся биты 8,12,16,20,..,п,п числа, в сдвигающий регистр 8 - биты 9,13,17,21,. ,п,п+1 числа, в сдвигающий .Регистр 7 - биты 10,14,.18,22п - 2, и+2 числа, в сдвигающий регистр 6 биты 11,15,19,29п,п+3 числа.Счетчик 10 в зависимости от значе нФй .на втором и первом управляющих входах выполняет функции, приведенные в табл.1.1 соединены соответственно с первымии вторыми входами каждого сдвигающего регистра 6-9 и счетчика 10,третий вход которого соединен с шиной 11, первым входом триггера 12и третьими входами всех сдвигающихрегистров 6-9, четвертые входы которых соединены с шиной 13 данных,которая соединена с четвертым входом счетчика 10, выход которого соединен с выходной шиной 14, котораясоединена с первыми выходами всехсдвигающих регистров 6-9, вторыевыходы которых соединены с первым,вторым, третьим и четвертым входамианализатора 15, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 4,а второй вход элемента ИЛИ 5 соединен с пятым входом анализатора 15,пятым входом первого сдвигающего регистра 6 и с выходом триггера 12,второй вход которого соединен с выходом элемента И 2По шине 13 данных на четвертые входы счетчика,10, сдвигающих Регистров 6-9 подается число с плавающей запятой с основанием 16 в следующем видемантисса Сдвигающие регистры 6 мости от значений на вто управляющих входах выпол приведенные в табл.2. При сдвиге, вправо в старший разрядрегистра 6 записывается значение,хранимое триггером 12 и поступающеена пятый вход этого регистра,Триггер 12 служит для запоминанияпереполнения, поступающего по шине 1.12 и на третьи входы счетчика 10 исдвигающих регистров 6-9,Элемент ИЛИ 4 и элемент ИЛИ 5 слу"жат для формирования управляющих потенциалов соответственно на первоми втором входах счетчика 10 и сдвигающих регистрах 6-9Элемент И 2 служит для блокировки сигнала переполнения на шине 1,когда отсутствует разрешающий сигнална шине 3.Анализатор 15 представляет собойэлемент ИЛИ-НЕ на пять входов, на первый, второй, третий и четвертый входы которого поступают с вторых выходов сдвигающих регистров 6-9 старшие биты, а на пятый вход пода ется значение триггера 12, Анализа- тор 15 служит для анализа старшей тетрады на 0 (старшие биты сдвигаю 1 дих регистров 6-9 составляют старшую тетраду числа)и наличия переполнения. ;ЩПервые выходы счетчика 10 и сдвигающих регистров 6-9 соединены с шиной 14 в следующей последовательности: разряды 0-7 счетчика 10 соединяются соответственно с разрядами 0-7 шины 14; разряды 0-К сдвигающих регистров 6-9 соединяют с разрядами шины 14, имеющими номера 8+4, 9+4 К, 10+4 К, 11+4 К соответственно.При высоком потенциале на шине 3 по заднему фронту синхросигнала на 3 О шине 11 в счетчик 10 и сдвигающие регистры 6-9 заносится информация с шин 13 в порядке, указанном выше, так как на выходах элементов ИЛИ 4 и ИЛИ 5 будут высокие потенциалы. . 35 Если на шине 1 нет высокого потенциала (триггер 12 не установлен) и старшая тетрада числа не равна 0 (на выходе анализатора 15 низкий потенциал - число нормализовано), то на выходах элементов ИЛИ 4 и ИЛИ 5 (после снятия высокого потенциала на шине 3) будут низкие потенциалы, и счетчик 10, а также сдвигающие регистры 6-9 находятся в режиме хранение (на их выходах информация 45 . не меняется) до появления следующего высокого потенциала на шине 3.Если принятое число не нормализовано (01 в старших разрядах сдвигающих регистров 6-9) и нет высокого потенциала на шине 1 (триггер 12 не устанавливается), на выходе анализатора 15 будет высокий потенциал, После снятия высокого потенциала нашине 3 на выходе элемента ИЛИ 4 - высокий потенциал, а на выходе элемента ИЛИ 5 - низкий потенциал. При этихусловиях счетчик 10 находится в режиме -1, а сдвигающие регистры 6-9 находятся в режиме фсдвиг влево и по заднему фронту каждого синхро сигнала на шине 11 из значения счетчика 10 вычитается ф 1, а в каждом иэ сдвигающих регистров 6-9 информация сдвигается на один разряд влево. Этот процесс будет продолжаться до появления 1 в старшем разряде любого из сдвигающих регистров 6-9 при этом на выходе анализатора 15 устанавливается низкий потенциал. Низкий потенциал устанавливается на выходе элемента ИЛИ 4. Счетчик 10 и сдвигающие регистры 6-9 переводятся в режим хранение до появления высокого потенциала на шине 3.Если число записывается в счетчик10 и сдвигающие регистры 6-9 при наличии высокого потенциала на шине 1, то по заднему фронту синхросигнала на шине 11 устанавливается триггер12, так как в это время на выходеэлемента И 2 высокий потенциал. После снятия высокого потенциала с шины3 высоким потенциалом на выходе триг.гера 12 сохраняется высокий потенциална выходе элемента ИЛИ 5 и устанавливается низким потенциал на выходеанализатора 15 и соответственно навыходе элемента ИЛИ 4. Счетчик 10 исдвигающие регистры 6-9 переводятся соответственно в режимы +1 исдвиг вправо. По следующему синхросигналу на шине 11 к содержимомусчетчика 10 прибавляется 1., содержимое сдвигающих регистров 6-9сдвигается вправо на один разряд, При этом старшие разряды сдвигающих регистров 9,8 и 7 устанавливаются вО, а в старший разряд сдвигающего регистра 6 записывается 1 свыхода триггера 12 через пятый вход.Этим же синхроимпульсом сбрасываетсятриггер. 12 (на выходе элемента И 2низкий потенциал, так как на шине3 низкий потенциал) и устанавливается низкий потенциал на выходе элемента ИЛИ 5. Низкий потенциал на выходе анализатора 15 поддерживаетсявысоким потенциалом в старшем разряде сдвигающего регистра 6, Счетчик10 и сдвигающие регистры 6-9 переводятся в режим фхранение до появления следующего высокого потенциалана шине 3. Это позволяет реализоватьустройство нормализации чисел с малыми затратами оборудования. Приреализации предлагаемого устройствадля числа с 48-битной мантиссой (разрядность числа взята иэ примера,приведенного в (4) на наиболее рас.пространенных микросхемах серии 500(ЭСЛ) или серии 155 (ТТЛ) необходи мо порядка 17 микросхем. Для реализации только одного каскада устройства (4) на 48 входов требуется порядка 59 микросхем тех же серий, а дляреализации всего устройства требуется порядка 177 микросхем, "т.е. в 10раэ больше, чем в предлагаемом устройстве.Устройство одновременно с нормализацией числа выполняет корректировку порядка.Формула изобретенияУстройство для нормализации чисел, содержащее анализатор, шину данныхи выходную шину, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью экономииоборудования и расширения функциональных воэможностей, заключающегосяв возможности нормализации числавправо, оно содержит четыре сдвигающих регистра, счетчик, элемент И,два элемента ИЛИ, триггер, управляющие шины, причем первая управляющаяшина соединена с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с второй управляющей шиной и первыии входами элементов ИЛИ, выходы1 которых соединены соответственно спервыми и вторыми входами каждогосдвигающего регистра и счетчика, третий вход которого соединен с третьей управляющей шиной, первым входомтриггера и третьими входами всехсдвигающих регистров, четвертые входы которых соединены с шиной данных,которая соединена с четвертым входомсчетчика, выход которого соединенс выходной шиной, которая соединенатакже с первыми выходами всех сдвигающих регистров, вторые выходы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертымвходами анализатора, выход которогосоединен с вторым входом первогоэлемента ИЛИ, второй вход второго,элемента ИЛИ соединен с пятым входом анализатора, пятым входом первого сдвигающего регистра и с выходом триггера, второй вход которогосоединен с выходом элемента И.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Карцев М.А. Арифметика цифровых машин, М Наукаф, 1969,с. 323-326.2. Майоров С.А. и Новиков Р.И,Принцип организации цифровых машин,Л., фМашиностроение, 1974,с.289-290,3. Каган Б.М. и Каневский М.М.Цифровые вычислительные машины и20 системы, М., фЭнергияфф, 1973,с. 65-66.4, Авторское свидетельство СССРМ 397908, кл. 6 06 Р 7/38, 1%13798819 йюрФ" Тоиюгс ммвбУМУ еечцаЮ ащиеор б та едактор Л, Ке акаэ 10048 филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектна Рсрйй ЭЛВ МЯНЕ юю 4оставитель В. Кайдановехред М.коштура Корректор 66 Тирам 756 ПодписнВНИИПИ:Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/