Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7/50 51)5 Дрру- д й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1376080, кл. 6 06 Е 7/50, 1986.(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано дляпостроения арифметико-логических устройств, обрабатывающих числа с плавающей запятой, умножителей и устройствделения с плавающей запятой, контроль которых организуется по четности. Целью изобретения является расширениефункциональных возможностей за счет контроля правильности предсказания нулевыхтетрад и формирования мантиссы результаИзобретение 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 - функциота, Этодостигается 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 основе значений функций генерации и передачи переноса и их инверсий каждой тетрады, и на основе значений переносов, входящих в каждую тетраду. Устройство предсказывает четность каждой тетрады антиссы результата и контролирует по четости предсказание кода нормализации и ормирование мантиссы результата, 2 э.п.-лы, 5 ил. нальная схема 1-го блока предсказания ну-. левых тетрад группы; на фиг,3 - функциональная схема Ьго блока формиоования четностей тетрад группы; на фиг.4 - функциональная 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 тетра группу блоков 6 формирования четностететрад, блок 7 контроля предсказания нуле- вующих блоков 5 предсказания нулевых тетвцх тетрад, блок 8 контроля мантиссы ре- рад группы, выходы тетрадных переносов зультата, информационные входы 9 первой сумматора 1 соединены соответственно с группцустройства,информационные входы третьими входами блоков 5 предсказания 10 второй группы устройства, вход 11 кон нулевых тетрад, кроме младшего, группы и стантцустройства,вход 12 заданиярежима с младшими информационными входами работы устройства, выход 13 кода нормали- третьих групп блоков б формирования четзэции устройства, информационные вцхо- ностей тетрад, кроме младшего, группы, дц 14 группцустройства, вцход 15 переноса вход 11 константы устройства соединены с устройства, вцход 16 ошибки кода нормали третьим входом младшего блока 5 предсказации устройства, выход 17 ошибки мантис- зания нулевых тетрад группы, с информацисц результата устройства, причем оннцми входами, кроме младшего, второй информационные входы 9 первой группы и группц сдвигателя 2 и с младшим информаинформационные входы 10 второй группы ционнцм входом третьей группы младшего устройства соединены соответственно с 15 блока б формирования четностей тетрад первым и вторь 1 ми входами группы слагае- группы, выходы внутритетраднцх переномых, входами сумматора 1 и с первой и совсумматора 1 соединены соответственно второй группами информационньх входов со стари ими информационными входами группы блоков б формирования четностей третьих групп блоков б формирования четтетрад, выходы которых соединень с вторы настей тетрад группы, выход блока 7 контми группцми информационных входов бло- роля предсказания нулевыхтетрад является ка 7 контроля предсказания нулевых тетрад выходом 16 ошибки кода нормализации уси блока 8 контроля мантиссы результата, тройства,выход которого является выходом 17 ошиб- Блок 5 1 предсказания нулевых тетрад ки мантиссы результата .устройства, а ин (фиг.2) содержит с первого по десятый элеформационные входы первой группы менты И 18 - 27, элемент ИЛИ 28, второй, соединен с выходами суммы сумматора и с третий и первый входы 29 - 31 блока 5пред- информационными входами первой группы сказания нулевцх тетрад, выход 32 блока 5 сдвигэтеля 2, выходы группы которого явля предсказания нулевых тетрад.ются информационными выходами 14 груп Блок 61 формирования четностей тетрад пц устройства, а вход направления сдвигэ,фиг.3) содержит с первого по четвертый которого соединен с входом 12 задания ре- сумматоры 33-36 по модулю два, третью жима работы устройства и с входом разре- группу информационных входов 37 и выход шения шифратора 3, выход которого 38 блока бформйрования четностей тетсоединен с входом величины сдвига сдвига рад, причем информационные входы пертеля 2 и является вь 1 ходом 13 коданормали- вой, второй и третьей групп блока б зэции устройства, выходы блоков 5 формированиячетностейтетрадсоединенц предсказания нулевцхтетради вцходблока соответственно с входами сумматоров 34, 4 формирования выходного переноса сое и 33 по модулю двэ, выходы которых диненц соответственно с информационны соединены соответственно с входами сумми входами группы шифратора 3, выходы матора 36 по модулю два, выход которого блоков 5 предсказания нулевых тетрад является выходом 38 блока бформировагруппы соединены с информационными ния четностейтетрад.входами первой группы блока 7 контроля Блок 7 контроля предсказания нулевцх предсказания нулевых тетрад, выход блока 45 тетрад(фиг.4) содержит группу элементов И 4 формирования выходного переноса сое - 41 и элемент ИЛИ 42.динен с первыми входами блока 5 предска- Блок 8 контроля мантиссы результата зания нулевых тетрад группы, с младшим фиг,5) содержит группу сумматоров 43 - 45 информационным входом второй группы по модулю два и элемент ИЛИ 46, причем сдвигателя 2 и является выходом 15 перено информационные входы первой группы поса устройства, выходы групп условий воз- тетрадно и информационные входы второй никновения переносов из групп разрядов и группы блока 8 контроля мантиссы резульраспространения переносов через группы тата соединены с входами соответствующих разрядов сумматора 1 соединены соответ- сумматоров 43 - 45 но модулю два группы, ственно с входами группы блока 4 формиро выходы которых соединены с соответствуювания выходного переноса, выходы условий шими входами элемента ИЛИ 46, выход ковозникновения перекосов в разрядах тет- торого является выходом блока 8 контроля рад и распространения переносов через мантиссы результата.разряды тетрад суммэторя 1 соединень 3 с Гуммэтоо ", Яиг,1)предназначен для входами разрядов вторых входов соответст- сложения мантисс слагаемых, поступающихна 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 5 нормалиэующего 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, Сдвигател ь 2 может быть реализован любым иэ 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 тетрэд, Реализован шифратор 3 может быть любым из 20 известных способов, например, как в устройстве-прототипе.Блок 4 формирования выходного переноса (фиг.1) предназначен для формирования выходного переноса Свых устройства и 25 может быть реализован, как в устройстве- прототипе.Блок 5предсказания нулевых тетрад (фиг,2) предназначен для формирования сигнала наличия нулевой тетрады в соответ ствии с выражением (1), причем все блоки 5аналогичны:Р = 61+3 61+2 Ь+1 61 ТК Т+2 Т 1 Т 61-1 . Свых у 6+36+2 6 Н 1 61 Т 1+ЗТ 1+2Н 1 С 1-1 Свых М Ь+361+2 61+1 Т 1+3 Т 1+2 Т 1 С 1-1 Свых Ч Ь+З.Ь+2 Т 1+1 ТР 35 т 61-1 Свых Ч Ь+3 Т 1+2 Т 1+1 Т 1 С 1-1 СвыхМ Ь+3 61+2 61+1 61 Т+3 Т 1+2 Т+1 Т 1 С 1-1 Свых Ч 61+3 61+2 61+1 Т 1+3 Т 1+2 Т 1+1 Т С 1-1 Свыху 6+3 61+2 Ь Т 1+3 Т 1+2 Т 1+1 С 1-1 Свых" Ь+3 6 1+1 61 Т 1+3 Т)+2 С 1-1 Свых йэ+2 61+1 61 Т 1+3 С 1-1 Свых, (") 40 где р 1 = 1 - тетрада нулевая;О - тетрада не равна нулю; и - количество тетрад, равное Й/4 (Й - разрядность мантисс чисел);61+1, 6+ - функция генерации переноса 45 )-го разряда О = О, 1, 2, 3) и ее инверсия 1-й тетрады;Т 1+1, Т+ - функция передачи переноса )-го разряда и ее инверсия 1-й тетрады;С 1-1, С 1-1 - входной перенос и его инвер сия в 1-ю тетраду;Свых, Свых - значение выходного переноса устройства и его инверсия.Блок 6 формирования четностей тетрад (фиг.3) предназначен для формирования 55 четности 1-й тетрады в соответствии с выра- жением В(3) В 1(Х) + В 1(У) + В 1(С), (2) . где В 1(Я) - четность -й тетрады;В 1(Х), В(У) - соответственно четность -й тетрады первого и второго слагаемых;В 1(С) - четность внутритетрадных переносов, включая и входной перенос в 1-ю тетраду,Каждая из указанных четностей формируется как сумма по модулю два соответствующих разрядов тетрады.Блок 7 контроя предсказания тетрад (фиг.4) предназначен для формирования сигнала Е 1 ошибки кода нормализации в соответствии с выражениемЕ 1= В,(5) Р,Ч В 1(я) Р 1 У В,.1(я) Р,-1,(3)где Е 1 = 0 - нет ошибки;1 - есть ошибка.Блок 8 контроля мантиссы результата (фиг.5) предназначен для формирования сигнала Е 2 ошибки мантиссы результата в соответствии с выражениемЕ 2 = Во(Я) + Яо+ З 1+ 52 + 53)Вп(Я)+ + ЯИ+ Ям+ ЗМ+ ЯМ.Ю (4)где Е 2 = 0 - нет ошибки;1 - есть ошибка.Яв - щ - разряд мантиссы результата (п 1 = О, 1, 2М),Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой (фиг.1) работает следующим образом.Работа при контроле.Параллельно работе сумматора 1 и работе группы блоков предсказания нулевых тетрад в группе блоков 6 формирования четностей тетрэд формируются четности тетрад мантиссы результата, которые поступают на соответствующие входы блока 7 контроля предсказания нулевых тетрад и блока 8 контроля мантиссы результата. Блок 7 контроля предсказания нулевых тетоад сравнивает значения четности 1-й тетргды со значением сигнала наличий нулевой 1-й тетрэды и в случае совпадения их значений формирует сигнал ошибки кода нормализации. Блок 8 контроля мантиссы результата, сравнивает значение четности 1-й тетрады с действительной четкостью 1-й тетрады, значение которой формируется на основе значений разрядов этой 1-й тетрэды, и в случае их несовпадения формирует сигнал ошибки мантиссы результата. Сигнал Е ошибки кода нормализации поступает на выход 16 ошибки кода нормализации устройства с выхода блока 7 контроля предсказания нулевых тетрад, а сигнал Е 2 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 изобретения 1. Устройство для сложения-вычитания чисел с плавающей запятой по авт.св, В 1376080, о т л и ч а ю щ е е с я 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 сумматора, информационные входы первой группь, устройства соединены соответственно с информационными входами первых группы блоков формирования четностей тетрад группы, информационные входы вторых 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 по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок предсказания нулевых тетрад содержит с первого по десятый элементы И и элемент ИЛИ, причем прямой первый вход блока предсказания нулевых тетрад соединен с первыми входами с первого по пятый элементов И, инверсный первый вход блока предсказания нулевых тетрад оеди нен 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 10 предсказания нулевых тетрад, прямой входпервого разряда второго входа которого соединен с вторыми входами второго, восьмого, девятого и десятого элементов И, инверсный вход первого разряда второго 15 входа блока предсказания нулевых тетрадсоединен с вторыми входами первого и шестого элементов И, прямой вход второго разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с вторым входом 20 третьего и с третьими входами девятого идесятого элементов И, инверсный вход второго разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с третьими входами первого, второго, шестого и с вто рым входом седьмого элементов И, прямойвход третьего разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с вторым входом четвертогс и с четвертым входом десятого элементов И. инверсный 30 вход третьего разряда второго входа блокапредсказания нулевых тетрад соединен с четвертыми входами первого, второго и шестого, с третьими входами тоетьего, седьмого и восьмого элементов И, прямой вход 35 четвертого разряда второо входа блокапредсказания нулевых тетрад соединен с вторым входом пятого элемента И, инверсный вход четвертого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соеди нен с пятыми входами первого, второго ишестого, с четвертыми входами третьего, седьмого, восьмого и девятого, с третьим входом четвертого элементов И, прямой вход пятого разряда второго входа блока 45 предсказания нулевых тетрад соединен сшестыми входами первого и шестого элементов И, инверсный вход пятого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с пятыми входами третьего 50 и седьмого, с четвертым входом четвертогои с третьим входом пятого элементов И, прямой вход шестого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с седьмыми входами первого и шестого, 55 с шестыми входами второго и седьмого элементов И, инверсный вход шестого разряда второго входа блока предсказания нулевых тетрад соединен с пятыми входами четвертого и восьмого элементов И с четвертым входом пятого элемента И, прямой вход1656526 10 15 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 эле ментов 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 пред сказания 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, 15 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 20 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. З.Устройство по п,1, отл и ча ю щеес я тем, что блок контроля предсказания нулевых тетрад содержит группы элементов И и элемент ИЛИ, причем информационнйе входы первой группы блока контроля предсказания нулевых тетрад соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока контроля предсказания нулевых тетрад, информационные входы второй группы которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов И группы, 1656526