Устройство для нормализации чисел

 

Э.

e)Kdl лье 3 з1 м г

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (it}798819

К АВТОРСКОМУ СВИ НИЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) заявлено 25.12:78 (21) 2700875/18-24 (51) м. Кл. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственны б коинтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй

G 06 F 7/38

Опубликовано 230181. Бюллетень No 3

Дата опубликования описания 230181 (53) УДК 681. 3 (088 ° 8) A.Ï. Запольский, A.È. Подгорнов, A.ß. Костинский, P.Ñ. Мойса и М.П. Орлова (72) Авторы изобретения

1 (71) Заявитель (54) CTPOACTBO 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 1 в старшем:бите и одновременное уменьшение порядка числа иа количест10 во сдвигов или сдвиг числа вправо . на 1, разряд с одновременным увеличением порядка числа на 1 при переполнении разрядной сетки арифметического устройства в опера- 15 циях над мантиссами. В ЦВМ третьего поколения числа с плавающей запятой имеют основание 16 и соответственно должны сдвигаться на тетрады (4 разряда) вправо и влево с корректиров- 20 кой порядка на 1 при каждой сдвиге (1), (2) и (3).

Известно устройстзо для нормализации чисел, имеющее входные шины, m анализаторов и выходные шины (4 7;

Недостатком указанного устройства является большой объем оборудования, отсутствие возможности работы с числами с плавающей. запятой по основанию 16, отсутствие возможности нор- 30 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 четвертым входом счетчика, выход которого соединен с выходной шиной, ко798819

По шине 13 данных на четвертые входы счетчика.10, сдвигающих регистров 6-9 подается число с плавающей запятой с основанием 16 в следующем виде мантисса

Знак Порядок Тетрада 1 Тетрада 2 тетрада 3, Т

: числа числа

Счетчик 10 - нос ьмиразрядный.Сдви- Сдвигающие регистры 6-9 в эависиЬоные. регистры 6-9 имеют по N(4 = k мости от значений на втором и первом разрядов, где N — число разрядов управляющих входах выполняют функции, мантиссы. приведенные в табл.2.

В счетчик 10 заносится порядок и знак числа, в сдвигающий регистр 9 - 40 Таблица 2 етрада (k-1) Тетрада )c старшие биты всех тетрад, в сдвигающий регистр, 8 — вторые биты всех тетрад, н сднигающие регистры 6 и 7третьи и четвертые биты всех тетрад соответстненно. Таким образЬм, в сдвигающий регистр 9 заносятся биты

8,12,16,20,. ° .,n-4,n числа, в сдвиI

Функции сдвигающих регистров

Значения управляющих входов сдвигающих регистров

45 второй первый гающий регистр 8 — биты 9,13,17,21,. ...,n-3,п+1 числа, н сдвигающий .регистр 7 — биты 10,14,18,22,...,n — 2, и+2 числа, в сдвигающий регистр 6 биты 11,15,19,29,...,n-l,n+3 числа. Счетчик 10 в зависимости от значений.-на втором и первом управляющих входах выполняет функции, приведенные н табл.1.

Таблица 1

0 0 Хранение

О 1 Сдвиг влево

1 0 Сдвиг вправо

1 1 Запись данных

При сдвиге, вправо в старший разряд регистра б записывается значение, H хранимое триггером 12 и поступающее на пятый вход этого регистра.

Триггер 12 служит для запоминания переполнения, поступающего по шине 1.

Значения упранляющих входов счетчика

Функция счетчика

d0 Запоминание переполнения н триггере 12 и выполнение заданных функций счетчиком 10 и сдвигающими регистрами 6-9 производится по заднему фронту синхроимпульсов, поступающих б5 по шине 11 на первый вход триггера второй первый

Хранение

+1

Запись данных торая соединена также с первыми выходами нсех сднигающих 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 перного сдвигающего регистра и с выходом триггера, второй вход . которого соединен с выходом элемента И.

На фиг.l 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 стробиронания, элемент ИЛИ 4, элемент

ИЛИ 5, сдвигающий регистр 6-9, счетчик 10, управляющую шину 11 синхроимпульсов, триггер 12,.шину 13 данных,,выходную шину 14, анализатор

15.

Шина 1 соединена с первым входом элемента И 2, второй вкод которого соединен с шиной 3 и первыми входами элементов HJIH 4 и 5, выходы которых

N-разрядная соединены соответственно с первыми и вторыми нходами каждого сдвигающего регистра 6-9 и счетчика 10, третий вход которого соединен с шиной 11, первым входом триггера 12 и третьими входами всех сдвигающих регистров 6-9, четвертые входы которых соединены с шиной 13 данных, которая соединена с четвертым входом счетчика 10, выход которого соединен с выходной шиной 14, которая соединена с первыми выходами всех сднигающих регистров 6-9, вторые выходы которых соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами анализатора 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 2 °

798819

12 и на третьи входы счетчика 10 и сдвигающих регистров 6-9.

Элемент ИЛИ 4 и элемент ИЛИ 5 служат для формирования управляющих потенциалов соответственно на первом и втором входах счетчика 10 и сдвигающих регистрах 6-9 °

Элемент И 2 служит для блокировки сигнала переполнения на шине 1, когда отсутствует разрешающий сигнал на шине 3.

Анализатор 15 представляет собой элемент 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- 35 ется значение триггера 12. Анализа- тор 15 служит для анализа старшей тетрады на 0 (старшие биты сдвигаю1дих регистров 6-9 составляют старшую: тетраду числа)и наличия переполнения., ф

Первые 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 О-К сдвигающих регистров 6-9 соединяют с разрядами шины 14, имеющими номера 8+4, 9+4К, 10+4К, 11+4K соответственно. При высоком потенциале на шине 3 по заднему фронту синхросигнала на 3О 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 (0 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 на шине 3 на выходе элемента ИЛИ 4 — вы- 55 сокий потенциал, а на выходе элемента ИЛИ 5 — низкий .потенциал. При этих условиях счетчик 10 находится в режиме -1, а сдвигающие регистры

6-9 находятся в режиме сдвиг влево и по заднему фронту каждого синхро- 40 сигнала на шине 11 из значения счетчика 10 вычитается 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 счетчик

10 и сдвигающие регистры 6-9 при наличии высокого потенциала на шине 1, то по заднему фронту синхросигнала на шине 11 устанавливается триггер

12, так как в это время на выходе элемента И 2 высокий потенциал. После снятия высокого потенциала с шины

3 высоким потенциалом на выходе триг.гера 12 сохраняется высокий потенциал на выходе элемента ИЛИ 5 и устанавливается низким потенциал на выходе анализатора 15 и соответственно на выходе элемента ИЛИ 4. Счетчик 10 и сдвигающие регистры 6-9 переводятся соответственно в режимы +1 и сдвиг вправо . По следующему синхросигналу на шине 11 к содержимому счетчика 10 прибавляется 1 ., содержимое сдвигающих регистров 6-9 . сдвигается вправо на один разряд. При этом старшие разряды сдвигающих . регистров 9,8 и 7 устанавливаются в 0, а в старший разряд сдвигающего регистра 6 записывается 1 с выхода триггера 12 через пятый вход.

Этим же синхроимпульсом сбрасывается триггер. 12 (на выходе элемента И 2 низкий потенциал, так как на шине

3 низкий потенциал) и устанавливается низкий потенциал на выходе элемента ИЛИ 5. Низкий потенциал на выходе анализатора 15 поддерживается высоким потенциалом в старшем разряде сдвигающего регистра 6. Счетчик

10 и сдвигающие регистры 6-9 переводятся в режим хранение до появления следующего высокого потенциала на шине 3. Это позволяет реализовать устройство нормализации чисел с малыми затратами оборудования. При реализации предлагаемого устройства для числа с 48-битной мантиссой (разрядность числа взята иэ примера, приведенного в (4) на наиболее ðàñ.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 для реализации всего устройства требуется порядка 177 микросхем, " т.е. в 10 раэ больше, чем в предлагаемом устройстве.

Устройство одновременно с нормализацией числа выполняет корректировку порядка.

Формула изобретения

Устройство для нормализации чисел, содержащее анализатор, шину данных

798819 и выходную шину, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью экономии оборудования и расширения функциональных воэможностей, заключающегося в возможности нормализации числа вправо, оно 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 nepaaam входами элементов ИЛИ, выходы

1которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами каждого сдвигающего регистра и счетчика, третий вход которого соединен с третьей управлянщей шиной, первым входом . триггера и третьими входами всех сдвигающих регистров, четвертые входы которых соединены с шиной данных, которая соединена с четвертым входом счетчика, выход которого соединен с-выходной шиной, которая 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.

)O Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Карцев М.А. Арифметика цифровых машин, М., Наука, 1969, с. 323-326.

2. Майоров С.А. и Новиков р.И.

Принцип организации цифровых машин Машиностроение, 1974, с.289-290.

3. Каган Б.М. и Каневский М.М.

Цифровые вычислительные машины и

20 системы. М., Энергия, 1973, с. 65-66.

4. Авторское свидетельство СССР

9 397908, кл. G 06 F 7/38, 1%13 (прототип).

798819

„бюро"

7««юга

Счетчик

СИ«г Йа

СИис

Pttuc

Л««лизима 6

Составитель В. Кайданов

Редактор Л. Кеви Техред М.Коштура Корректор М. Коста

Заказ 10048/66 Тираж 756 Подписное

ВНИИПИ:Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Рсрйй

ЭЛВ МЯНЕ

«4«4

BllrdpA1

Ь Ммвб

NOISE

iI !

)