Вычислительное устройство для переработки числовой и буквенной информации

ОП ИСАЙКЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Соеетокиа

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 09.1Х.1967 (№ 1184781/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 28.Х.1969. Бюллетень ¹ 33

Дата опубликования описания 19.111.1970

Кл. 42m>, 15/06

МПК G 061

УДК 681.3.048 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

А. Е. Войцедский, 3. М. Кириченко, И. П. Окулова, 3. Л. Рабинович и А. Н. Чадов

Институт кибернетики АН Украинской ССР

Заявитель

ВЫЧИСЛИТЕЛЪНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ

ЧИСЛОВОЙ И БУКВЕННОИ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение отйосится к области вычислительной техники, в частности к структуре цифровых вычислительных машин, использующих проблемно-ориентированные алгоритмическ ие языки.

Известно вычислительное устройство для переработки числовой и буквенной информации в машине с высоким уровнем интерпретации проблемно-ориентированных алгоритмических языков, содержащее сумматор, буфер,ный и сдвигающий регистры, регистр результата и блок управления.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно содержит регистр типов операндов, входные цепи которого связаны с центральным устройством управления, а выходные — с местным блоком управления автоматического преобразования типов операндов и образования типа результата; автомат образования и запоминания переносов для выполнения сложения .над компонентами опер аидов повышенной разрядности, входные цепи которого подключены к старшему разряду, а выходные — к младшему разряду сумматора мантисс; автомат управления размещением операндов в регистрах арифметического устройства, входные цепи которого связаны с центральным устройством управления, а выходные — с блоком управления; счетчик управления строчно-кодовыми операциями, причем входные цепи последнего подключены через коммутирующие цепи блока управления при выполнении операций обращения к полям строк .и кодов и к буферному регистру, 5 выходные цепи счетчика управления соединены с блоком местного управления; схему сравнения, входные цепи которой соединены с регистром порядков, а выходные цепи — с блоком управления; блок инверторов для пе10 редачи прямого, обратного и сдвинутого кода второго операнда на сумматор, причем его входные цепи связаны с выходами триггеров регистра второго операнда, а выходные цепи — со входами сумматора; блок до15 полнительных триггеров знаков операндов и знака результата, соединенный с регистром операндов.

Это позволяет выполнять введенные для уп рощения программирования и повышения

20 эффективности интерпретации операций над кодами, строками, целыми, действительными и комплексными числами, при любом сочетании этих операндов, включая действительные и комплексные числа произвольной длины, а

23 также получать при этом высокое быстродействие и максимально использовать оборудов ание.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — блок-схема

30 местного устройства управления, Устройство состоит из трех 48-разрядных сдвигающих регистров 1, 2 и 3 и буферного регистра 4 длч совмещения выполнения заданной операции в вычислительном устройстве с выборкой нового операнда из ЗУ. Регистр 1 является регистром результата и выходными шинами связан с ЗУ.

Все регистры связаны между собой для передачи операндов из одного регистра в дру гой. Регистры 1 и 8 связаны общими цепями сдвига, объединяющими их в один 9б-разрядный регистр для выполнения операций сдвига 48-разрядного слова с сохранением разрядов, вышедших за пределы разрядной сетки, и для выполнения операции над строками и кодами в случаях, когда поле строки или кода располагается в двух ячейках памяти.

Порядки операндов, представленных в виде чисел с плавающей запятой, располагаются в 8 разрядах регистров (8-й разряд — знак порядка), в остальных 40 разрядах расположены мантиссы операндов (40-й разряд— знак мантиссы).

Операнды, представленные в виде правильной дроби с фиксированной запятой или в виде целых чисел, располагаются в разрядах, отведенных для мантисс. Операнды типа

«строка и код» занимают в регистрах вычислительного устройства 48 разрядов.

Регистр 1 непосредственно выходными шинами, а регистр 2 через блоки 5 и б инверторов связан с параллельным комбинационным сумматором 7 порядков, сумматором 8 мантисс. Эти два сумматора объединяются общей цепью переносов только для выполнения ооработки строк .и кодов, в остальных случаях это два самостоятельных сумматора со своими цепями циклических переносов.

Для разрыва цепи циклического переноса в сумматоре 8 в случае операциями с повышенной точностью используется автомат 9 запоминания циклического переноса, который выходными шинами связан с младшим разрядом сумм атор а м антисс. Сумм аторы 7 и 8 связаны с регистром 1 результата. Дополнительное сокращение времени суммирования в сравнении с прототипом достигнуто введением схемы-блока 10 анализа операндов. Блок 10 выходными шинами связан с блоком 11 местного управления для выработки сигнала окончания суммирования.

Блоки 5 и б инверторов введены для получения прямого, обратного и сдвинутого кода операнда, расположенного в регистре 2. Выходными шинами блок инверторов связан с сумматором. Введение этого блока позволило уменьшить время суммирования за счет оТсутствия дополнительного времени на инвертирование кода второго операнда:и за счет освобождения входов сумматора, которые используются для организации схемы ускорения переносов. Сдвинутый код второго операнда, получаемый в блоке б, используется для ускорения операции умножения (умножение про8 разрядов) сдвигов, осуществляемых в чис45 ловых регистрах устройства, где размещаются обрабатываемые коды и строки. Посимвольная обработка строк осуществляется в арифметическом устройстве 14 порядков, где производится сравнение символов и в зависимости от результата сравнения выполняется замена символом обрабатываемой строки.

Блок 11 местного управления (фиг. 2) сос50 тоит из автомата 15 управления, блока 16 микроопераций, регистра 17 операций, регистра 18 типов операндов, двух 8-разрядных счетчиков 19 и 20.

Выполнение любой операции начинается с установками триггера соответствующей операции в регистре операций сигналом из центрального устройства и запуска соответствую* щей микропрограммы автомата управления.

Последовательность микроопераций, соответствующих этой микропрограмме, вырабатывается блоком 1б и .поступает на шины соответ60

65 изводится начиная с младших разрядов множителя, с анализом двух разрядов множителя, с прибавлением прямого, обратного или прямого сдвинутого кода множимого к ча5 стичным произведениям и сдвигом множителя на два разряда).

Арифметические операции производятся над операндами без знаков (знаковые разряды регистров 1, 2 и 4 перед выполнением

10 арифметических операций устанавливаются в нулевое состояние). Знаки операндов запоминаются в блоке 12, в этом же блоке образуется знак результата арифметических операций, который передается в знаковый разряд реги15 стра результата после выполнения операции.

Введение этого блока позволило при выполнении арифметических операций использовать обратый код только второго операнда независимо от знака первого операнда. При

20 сложении и вычитании обратный код второго операнда используется, если сумма по mod 2 знаков двух операндов-слагаемых равна единице (опер ации вычитания заменены операцией сложения уменьшаемого с вычитаемым, 25 знак которого изменяется на противоположный в блоке 12).

В отличие от прототипа операций обращения к нулю строки или кода и операции посимвольной обработки строк осуществляются

З0 на блоках вычислительного устройства, перерабатывающих и числовую информацию. Операции обращения к полям строк и кодов позволяют выполнить выборку кодов или символов с поля переменной .или записать на

35 поле новые значения кодовых позиций или символов. Для управления этими операциями введен счетчик 18 управления строчно-кодовыми операциями.

Операции посимвольной обработки строк

40 позволяют осуществить перемещение и замену символов в пределах строки. Обращение к полям выполняется с помощью операций линейных, циклических и посимвольных (на

255656 ствующих микроопер аций регистров арифметического устройства.

В отличие от прототипа каждый операнд поступает в вычислительное устройство совместно с типом операнда. Тип операнда указывает, представлен ли операнд в виде числа с плавающей запятой, в виде правильной дроби с фиксированной запятой, в виде троки или кода. Тип операнда запоминается в регистре 18 типов операндов и используется в качестве условия для определения ветви микропрограммы в автомате управления и для определения типа результата. При выполнении арифметических операций допускается сочетание различных типов операндов, при этом, если один из операндов представлен в виде числа с плавающей запятой или операнды имеют различные типы, результат будет представлен в виде числа с плавающей запятой, и операнды автоматически приводятся к типу числа с плавающей запятой. Если типы двух операндов одинаковы, арифметические операции над ними выполняются в соответствии с правилами арифметики для чисел плавающей запятой (для операндов с плавающей запятой) или в соответствии с правилами арифметики с фиксированной запятой (для операндов, представленных в виде правильной дроби с фиксированной запятой или в виде целых чисел и кодов).

Структурная интерпретация языка в машине приводит к необходимости прямого и обратного выполнения операций. При возвратном выполнении операций порядок следования операндов в вычислительном устройстве обратный. Для указания порядка следования операндов, что:имеет важное значение при выполнении неком мутативных опер аций, введен автомат 21. По состоянию этого автомата для некоммутативных операций производится перед выполнением операции перемещение операндов в нужные регистры арифметического устройства.

Таким образом, предлагаемое устройство выполняет: а) арифметические операции типа сложен ия, вычитания, умножения, деления (каждая из этих операций имеет четыре модификации: с округлением — с нормализацией, без округления — с нормализацией, с округлением †б нормализации, без округления— без нормализации), сложения и вычитания модулей чисел, сложения 48-разрядных слов для операндов, представленных в виде чисел с плавающей запятой, фиксированной запятой, целых чисел, операндов типа код и типа строка; б) логические операции типа дизъюнкции, конъюнкции, эквивалентности, импликации, отрицания над булевскими операндами и операндами типа код; в) операции отношения типа «больше», «меньше», «равно», «не равно», «не больше», «не меньше» для перечисленных в пункте а типов операндов;

65 г) операции преобразования одного типа операндов в другой для чисел: д) операции сдвигов 48-разрядного слова илн мантиссы без знака (влево, вправо, циклического и нециклического íà collsi или до

1-ой единичной кодовой позиции); е)- операции c÷ñòà числа нулевых или единичных кодовых позиций (справа, слева), операции поиска за 1анной пулевой или единичной кодовой позиции; ж) операции обращения к нулю строки нли кода (для Выоорки поля или для записи па поле); з) операции посимвольной обработки строки (безусловная и условная замена с; мволом, сравнение символов); и) операции сборки и разборки строк и кодов по маскам. к) операции сложения мантисс с запоминанием переноса из старшего разряда для выполнения арифметических операций над действительными и комплексными числами произвольной длины.

Выполнение всего перечисленного набора операций обеспечивается предлагаемым параллельным арифметическим устройством и блоком местного управления, и как это видно из приведенного описания, достигнуто относительно простыми схемными средствами.

Предмет изобретения

Вычислитсльное устройство для переработки числовой и буквенной информации в машине с высоким уровнем интерпретации проблемно-ориентированных алгоритмических языков, содержащее сумматор, буферный и сдвигающий регистры, регистр результата и блок управления, Отличаюи ееея тем, что, с целью выполнения введенных для упрощения программирования и повышения эффективности интерпретации операций над кодами, строками, целыми, действительными и комплексными числами, при любом сочетании этих операндов, включая действительные и комплексные числа произвольной длины, а также для получения при этом высокого быстродействия и м акси мал ьного использов ани>1 оборудования, оно содержит регистр типов операндов, входные цепи которого связаньг -; центральным устройством управления. а выходные — с местным блоком управления аптоматического преобразования типов опера дов и образования типа результата; автом; образования и запоминания переносов дл выполнения сложения над компонентами оп рандов повышенной р азрядности, входи. цепи которого подключены к старшему ряду, а выходные — к младшему раз сумматора мантисс; автомат управления мещен нем опер аидов в регпстр ах арифм ческого устройства, входные цепи кото1. связ аны с центр альным устройством уп ления, а выходные — с блоком управлс счетчик управления строчно-кодовыми ol. циями, причем входные цепи последнего

255656 ключены через коммутирующие цепи блока упр авления при выполнении опер аций оор ащения к полям строк .и кодов к буферному регистру, выходные цепи счетчика управления соединены с блоком местного управления; схему сравнения, входные цепи которой соединены с регистром порядков, а выходные цепи — с блоком управления, блок инверторов для передачи прямого, обратного и сдвинутого кода второго операнда на сумматор, причем его входные цепи связаны с выходами триггеров регистра второго операнда, а выходные

5 цепи — со входами сумматора; блок дополнительных триггеров знаков операндов и знака результата, соединенный с регистром операндов, $55656

Составитель В. Богатырев

Редактор П. Метельский Техред Л. Я. Левина Корректор A. С. Колабии

Заказ 504/9 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по,делам изобретений и открытий при Совете Министрон СССР

Москва K-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2