Устройство для сложения чисел с плавающей запятой

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ((9) ((Ц

4(51) G 06 F 7/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЯ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 1470366/18-24 (22) 24.07.70 (46) 07.02.85. Бюл. Ф 5 (72) Б.Я.Фельдман, Б.И.Панферов и В.С.Громов (71) Институт электронных управляющих машин (53) 681.325.5(088.8) (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ

ЧИСЕЛ С ПЛАВАЮЩЕЙ ЗАПЯТОЙ, содержащее накопитель, выходы которого через группы вентилей подключены к соот. ветствующим входам сумматора, схему формирования порядков, устройство управления и счетчик разрядов, отличающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно дополнительно содержит два триггера каналов, анализатор порядков, триггер блокировки, схему коррекции, схему установки триггеров каналов, схему установки триггера блокировки и схему сравнения кодов, .один из выходов накопителя соединен с вхоДом анализатора порядков.; другой выход - .с. первым" входом схемы формирования порядков„ на второй вход которой подключен первый выход анализатора порядкоц; второи выход аналиJ затора порядков соединен с первым входом схемы установки триггеров каналов, третий выход — с первым входом схемы установки триггера блокировки выход которой соединен с входом триггера блокировки четвертый выход анализатора порядков соединен с первым входом схемы сравнения, на второй вход которой подключен выход триггера блокировки выход схемы сравнения подключен ко второму входу схемы установки триггеров каналов, третий вход которой соединен с устройством управления; выходы схемы установки триггеров каналов соединены.З соответственно с единичными входами триггеров каналов, выходы которых соединены с соответствующими группами вентилей на входе сумматора; выход сумматора соединен с первым входом схемы коррекции, на второй вход которой подключен выход схемы формирования порядков, а на третий— выход счетчика разрядов; выход схемы коррекции соединен со входом накопителя, а выход счетчика разрядов — с третьим входом схемы сравнения.

355619

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к ариф метическим устройствам.

Известны арифметические устройства.5 выполняющие сложение чисел с плава-ющей запятой. Однако специфика представления чисел в форме с плавающей запятой требует при выполнении операции сложения проводить предваритель- 10 ное выравнивание порядков.

Целью изобретения является повышение быстродействия арифметического устройства за счет сокращения времени, идущего на сложение чисел с плавающей запятой, практически без изменения времени выполнения остальных операDHH

Эта цель достигается за счет

20 того, что предложенное устройство дополнительно содердит два триггера каналов, анализатор порядков, триггер блокировки, схему коррекции, схему установки триггеров каналов, cxeMv

25 установки триггера блокировки и схему сравнения кодов. Один из выходов накопителя соединен с входом анализатора порядков, другой выход — с первым входом схемы формирования порядков на второй вход которой подключен первый выход анализатора порядков. Второй выход анализатора порядков соединен с первым входом схемы установки триггеров каналов, третий выход — с первым входом схемы установки триггера блокировки, выход которой соединен с входом триггера блокировки.

Четвертый выход анализатора порядков соединен с первым входом схемы сравнения, на второй вход которой подключен выход триггера блокировки.

Выход схемы сравнения подключен ко второму входу схемы установки триггеров каналов, третий вход которой соединен с устройством управления.

Выходы схемы установки триггеров каналов соединены соответственно с единичными входами триггеров каналов, выходы которых соединены с соответ- 50 ствующими группами вентилей на входе сумматора. Выход сумматора соединен с первым входом схемы коррекции, на второй вход которой под ключен выход схемы рормирования поряд- 55 ков, а на третий — выход счетчика разрядов. Выход схемы коррекции соединен со входом накопителя, а выход счет< чика разрядов — с третьим входом схемы сравнения.

На чертеже изображена схема устройства сложения чисел с плавающей запятой.

Устройство содержат накопитель 1, вентили 2, сумматор мантисс 3, схему коррекции 4, схему 5 формирования порядков, анализатор порядков 6, триггеры 7,, 8 каналов, схему 9 установки триггеров каналов, устрой- ство управления 10, счетчик разрядов

11, схему сравнения кодов 12, схему

i3 установки триггера блокировки, триггера блокировки 14 и вентили 15.

Сумматор 3 содержит на выходе блоки вентилей 2 и 15, управляющие входы которых связаны с триггерами каналов 8 и 7. Последние подключены к схеме установки триггеров каналов 9, соединенной с анализатором порядков

6, устройством управления 10.и схемой сравнения кодов 12. Выход сумматора 3 связан со схемой коррекции 4 результата, которая по входу соединена со схемой 5 формирования порядков. Триггер блокировки 14, схема установки которого 13 связана со схемой управ-. ления 10 и анализатором порядков 6, связан со схемой сравнения кодов 1?.

Схема коррекции 4.и устройство управления 10 соединены со счетчиком разрядов 1 1, который подключен к схеме сравнения кодов 12, Выход схемы коррекции 4 соединен со входом накопителя 1, а выходы схем накопителя— с анализатором порядков 6, схемой формирования порядков 5 и блоком вентилей 2 и 1.5. Выход анализатора порядков 6 соединен со схемой формирования порядков 5.

В данном устройстве предусматривается специальное расположение числа (от 10, где 0,1 < rn<<).

Это число имеет мантиссу А и порядок р, который будем представлять совокупностью двух чисел k u согласно соотношению p = 1М + Г, где Й вЂ” некоторое положительное число в большинстве случаев равное числу разрядов, отведенных для представления мантиссы я, 0 а r < М целое положительное число.

При сделанных определениях всякое число представляется в машине совокупностью кодов Р, k, e причем мантиссу условимся записывать кодом

355619

JA, полученным циклическим сдвигом мантиссы на 1 разрядов влево, Пример 1. число rn 10 = О, 532 235 125 10

N 0,532 235 125

12 1= 9, откуда М= 1, г = 3

M = 235 125 532 представление числа в машине: f0

255 125 532;, 1; 3

Пример 2. число щ 10 = 0,532 235 125 10

Ф= 0,532 235 125

p= 9 15 й= 9, откуда k = t г = 0

М= 532 23 125

КодЯ будем называть представлением, числа. В ячейке накопителя информации 20 число записывается своим представлением

М и кодами порядков г и k. Очевидно, между представлением числа и его величиной при подобном. представлении обеспечивается взаимно однозначное соответствие. Выбрав достаточное по точности в большинстве практических случаев значение N = 9, получим для = -2, -1 01 диапазон представления чисел 10 и < 10

<в +18

С другой точки зрения эту запись можно рассматривать как запись чисел в форме с зафиксированной .запятой с четырьмя возможными точками фиксации, разнесенными друг от друга на Н разрядов.

Рассмотрим сложение двух чисел без округления отброшенных разрядов при одинаковом k (будем его называть главным порядком) . В таблице приведены некоторые иэ возможных случаев сложения кодов с одинаковым и разным значением и одинаковым значением k .

Перед старшим разрядом (на таблице старшие разряды расположены справа) 45 каждого кода изображена звездочка, которая может быть представлена либо хранящимся кодом, либо маркером.

Устройство работает следующим образом. 50

Коды мантисс слагаемых младшими разрядами вперед поступают из накопителя 1 на вход соответствующих блоков вентилей 2 @ 15. В зависимости от соотношения вычетов порядков по 55 модулю 1, обозначенных Г и 1, и главных порядков 4 и @, определя- емого анализатором порядков 6 и схемами сравнения кодов 12, триггеры каналов 7 и 8, управляющие блоками вентилей 2 и 15, устанавливаются блоком. установки триггеров каналов 9.

Триггер блокировки 14, управляемый схемой 13, блокирует работу схемы сравнения кодов 12, а следовательно, и переключение триггеров 7 и 8 в течение цикла прохождения через блок вентилей 2 всех разрядов. Устройство управления 10 вырабатывает сигналы начальной установки и генерирует последовательность разрядных сигналов, которые просчитывает счетчик 11, а также формирует сигналы управления накопителем, Схема сравнения кодов

12 служит для анализа мантисс чисел в случае г ь

Схема формирования порядков 5 определяет величину порядка (г ре 3 ) результата вместе с мантиссой результата, поступающей на схему коррекции 4, которая но сигналам иэ счетчика 11 и сумматора 3 определяет циклический перенос иэ N-го разряда мантиссы. Последний добавляется к первому разряду мантиссы в случае необходимости (по сигналу иэ анализатора порядков 6). Скорректированный результат записывается в накопитель 1.

Рассмотрим взаимодействие отдельных узлов и работу устройства на npu ере 1 таблицы.

Из накопителя 1 на анализатор порядков 6 поступают значения г = 3, Гв = 6, kt, = k . Анализатор порядков

6 через схему установки триггеров каналов 9 открывает с помощью сигнала триггеры 7 и 8 вентиль 15 числа А на

1 = 3 такта (три цифровых позиции), затем.запирает на — r = 3 такта и и снова отпирает до конца числа.

Соответственно триггер 8 отпирает вентиль 2 числа В на все время цикла (так как ГВ гА ).

Ъ

Числа А и В через блок вентилей 2 и 15 поступают на соответствующие входы сумматора 3. Сумма чисел наступает с выхода сумматора 3 в накопитель через схему коррекции 4. Одновременно схема

5 формирует порядок результата, и через схему коррекции 4 передает его в накопитель. Триггер блокировки 14 и связанные с ним схемы (13, 12) иппользуются для сложения чисел при гь = ГВ ° kA = kb.

355619

Пример 3.

А 343542 567 ГА=3

Пр.имер 1, А 34 56 7 3 21 гА=З г = 6

5 В 53 2 999999 Гц=

В 111000111

1 рез

В111111111

Результат 5 3 1 О О 0 5 6 6!

Рею = мак (гА, г&1 +!

В 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Гр

5. . ea C(rA,Г j 1O

% результат 58 4 8 5 4 5 3 4

Пример 4.

А 1 2 3 74521 1г„=7

Ф

В 9993212131=9=.М!

5 гА= 5

5K=K

В А В

В 1111111 11

1 1 1 1 1

1 1 1 1 1

111!1

В 1 1 1 1

488742

+ 1 цикл переноса результат О 9 результат О 0 3 0 6 6 4 2 4

kate kb + окончательный результат О О

3 Р.,= г„=

=гв

1 „, = 1 д ЗО

ВНИИПИ Заказ 302/1 аа 710 Во сапе

Фмммам ШШ Патомт, г.умгород, тм.aaoaaoaaa, a

В 242 85421 3

В,111000111

Пример 2.

А 3425 67321

В 752321421 окончательный результат 0 9 4 8 8 7 4

ВА0011

В1111

1!

3066421

Г eq макс (ГА, ГВ + 1 (mod ¹j.