DE1549449A1 - Einrichtung zur Verarbeitung von Gleitkommazahlen - Google Patents
Einrichtung zur Verarbeitung von GleitkommazahlenInfo
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Description
5416
General Electric Company, Scheneetady N.Y. U.S.A.
Einrichtung zur Verarbeitung von Gleitkommazahlen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verarbeitung von Gleitkommazahlen, die alle eine Mantisse und einen
Exponenten enthalten, mit einer ersten Speichervorrichtung zur Speicherung der Mantisse und des Exponenten
einer ersten Gleitkommazahl und mit einer zweiten Speichervorrichtung zur Speicherung der Mantisse des Exponenten
einer zweiten Gleitkommazahl.
In einer Datenverarbeitungseinrichtung können die Zahlen
entweder in Pestkomma- oder in Gleitkommaschreibweise dargestellt werden. In der Pestkommasehreibweise sind
alle Zahlen im gleichen Maßstab dargestellt, wobei der Ort des Kommas die Größe der Zahl anzeigt. Die Anzahl
der Ziffern links und rechts vom Komma wird durch den
bei der dargestellten Information interessierenden Zahlenbereich bestimmt. Wenn man den Zahlenbereich von vornherein kennt, dann ist die Pestkommaschreibweise üblich.
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In Fällen, in denen ein großer Zahlenbereich vorkommt, oder in Fällen, in denen die Größe der zu verarbeitenden
Zahlen nicht vorhersehbar ist, ist die Gleitkommaschreibweise vorzuziehen. Eine Gleitkommazahl enthält zwei
Teile, von denen der eine die Größenordnung und der andere die genaue Größe der Zahl in dem von dem ersten Teil begrenzten
Bereich bestimmt. Diese beiden Teile der Zahl werden jeweils Exponent und Mantisse genannt. Der Exponent bestimmt
die Größenordnung, d.h. die Potenz, in die die Basis der Zahl erhoben werden soll, und die Mantisse bestimmt die
Zahl innerhalb dieses Bereichs. Mantisse und Exponent bestimmen gemeinsam eine bestimmte Zahl. Der Bereich möglicher
Exponenten kann so groß gewählt werden, daß alle Zahlen, die bei einem bestimmten Problem auftreten, in diesen
Bereich fallen.
Beim Programmieren eines Digitalrechners zur Ausführung von Festkommarechenoperationen muß der Programmierer den
Maßstab der bei der Rechnung verwendeten Zahlen festlegen. Der Programmierer muß die Maßstabsfaktoren derart berücksichtigen, daß keine Zwischenergebnisse auftreten, die die
Kapazität des verwendeten Registers überschreiten, und daß die Zahlen nicht so weit rechts in den Registern liegen,
daß die Genauigkeit darunter leidet^ Bei Gleitkommarechenoperationen
werden die Zahlen während der Rechnung autooa-
109810/1722 bad original
tisch mit dem richtigen Maßstab versehen. Sowohl das Ergebnis
der Rechnung als auch der Maßstabsfaktor des Ergebnisses werden nach der Rechnung festgelegt. Dies ist besonders
dann vorteilhaft, wenn sich die bei der Rechnung vorkommenden Zahlen in einem breiten Größenbereich ändern.
Bei der Ausführung von Rechenoperationen mit Gleitkommazahlen,
z.B. Additionen und Subtraktionen, muß festgestellt werden, welche Gleitkommazahl die größere ist. Die kleinere
der beiden Gleitkommasahlen wird dann bis zum nächsten Rechenvorgang
gespeichert. Bei Gleitkomma-Unterprogrammen sind normalerweise viele Befehle zur Ausführung des Vergleichs
der Gleitkommazahlen und der Auswahl und Speicherung der kleineren Gleitkommazahl vorgesehen, wozu eine verhältnismäßig
große Verarbeitungszeit und ein verhältnismäßig großer Speicherraum erforderlich ist. Dementsprechend ist
es 'wünschenswert, den Wirkungsgrad dieser Operation hinsichtlich
der Zeit und des Aufwands zu steigern.
Es soll also eine Einrichtung geschaffen werden, mit deren Hilfe es möglich ist, Gleitkommarechenoperationen in einer
Datenverarbeitungsanlage auszuführen, festzustellen, welche von zwei Gleitkommazahlen die größere ist, die kleinere
Gleitkommazahl in einem Register zu speichern und die Vergleichs- und Übertragungsoperationen bei ßleitkommarechenoperationen
schneller auszuführen als bisher.
3AD ORIGINAL
10S-81C/1722
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
eine Recheneinrichtung geschaffen wird, die eine erste in einem Register gespeicherte Gleitkommazahl von einer zweiten
in einem weiteren Register gespeicherten Gleitkommazahl subtrahiert, wobei das Ergebnis der Subtraktion zur
Bestimmung des Zustande eines Steuerflipflop verwendet wird. Das Steuerflipflop wird in den 1-Zustand gesetzt,
wenn die erste Gleitkommazahl größer ist, oder in den 0-Zustand zurückgesetzt, wenn die zweite Gleitkommazahl
die größere ist. Eine Übertragungsvorrichtung führt die Binärziffern der Mantissen der beiden in den Registern gespeicherten
Gleitzahlen jeweils nacheinander einem ersten und einem zweiten Eingangstor eines im Serienbetrieb arbeitenden
Volladdierers zu. Die den Zustand des Steuerflipflop darstellenden AusgangesignaIs des Steuerflipflop
werden ebenfalls den beiden Eingangstoren des Volladdierers zugeführt und schalten das erste Eingangstor des Volladdierers
durch, wenn die im zweiten Register gespeicherte Gleitkommazahl größer ist, oder sie schalten das zweite
Eingangstor durch, wenn die Gleitkommazahl im ersten Register die größere ist. Die Ausgangsgrößen des Volladdierers,
zu denen die Binärziffern der Mantisse der kleineren Gleitkommazahl gehören, werden in Α-Registern gespeichert. Zur
Übertragung dieser Ausgangsgrößen in die Α-Register sind Übertragungsvorrichtungen vorgesehen.
BAD ORIgiNal
1 Π 9 8 1 0/1722
Bei Gleitkommarechenoperationen müssen entweder der Exponent oder die Mantisse einer Gleitkommazahl häufig verarbeitet
werden, ohne daß der anda?e Teil der Zahl beeinflußt wird.
Dies läßt sich durch Übertragung des anderen Teils der Gleitkommazahl in ein anderes Register bei gleichzeitiger Ausführung
der gewünschten Operation mit dem einen Teil ausführen. Durch diese Übertragungsvorgänge wird jedoch die für Gleitkommarechenoperationen
erforderliche Rechenzeit erhöht. Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn man eine Rechenoperation
mit dem einen Teil einer in einem Register gespeicherten Gleitkommazahl ausführt und gleichzeitig den anderen Teil
der Zahl im selben Register gespeichert hält.
Es gehört daher zur Aufgabe der Erfindung bei Gleitkommarechenoperationen
diese an einem von zwei Teilen einer Gleitkommazahl auszuführen und dabei beide Teile der Gleitkommazahl
gespeichert zu halten. Die Erfindung wird daher dadurch weitergebildet, daß zwei Register vorgesehen sind.
Im ersten Register wird eine erste Gleitkommazahl und im zweiten Register eine zweite Gleitkommazahl gespeichert.
Jede Gleitkommazahl hat ein Exponentenfeld und ein Mantissenfeld.
Ferner ist ein Hilfsregister vorgesehen, in dem zwei
Felder gespeichert werden, die jeweils dem Exponenten- und dem Mantissenfeld einer Gleitkommazahl entsprechen, wobei das
eine Feld Binärziffern einer Art und das andere Feld Binärziffern
einer anderen Art enthält. Außerdem ist ein VoIl-
RAD
109810/1722 BAD
addierer vorgesehen, der aritmethische Operationen mit Zahlen ausführt, die den Eingangstoren des Volladdierers
zugeführt werden. Die Gleitkommazahlen in den beiden Registern werden synchron aus den Registern geschoben, wobei
entsprechende Binärziffern de Gleitkommazahlen gleichzeitig den Eingangstoren des Volladdierers zugeführt werden.
Der Inhalt des Hilfsregisters wird ebenfalls herausgeschoben,
und zwar werden die Ausgangsbits des Hilfsregisters gleichzeitig mit entsprechenden Bits der beiden
Gleitkommazahlen aus dem Hilfsregister den Eingangstoren
des Volladdierers zugeführt. Das zweite Feld des Hilfsregisters sperrt zusammen mit einem Steuerflipflop vorbestimmte
Eingangstore, so daß das Mantissenfeld der einen Gleitkommazahl unverändert über den Volladdierer übertragen
und im zweiten Register gespeichert wird. Das erste Feld des Hilfsregisters schaltet vorbestimmte Eingangstore des Volladdierers durch, um die Ausführung einer
Rechenoperation mit den Exponentenfeldern der beiden Gleitkommazahlen im Volladdierer zu gestatten» Das Ergebnis
der Rechenoperation wird zusammen mit dem zuvor gespeicherten Mantissenfeld im zweiten Register gespeichert.
Die Erfindung wird nun an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den
Zeichnungen hervorgehenden Merkmale zur Lösung der Aufgabe
im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden.
109810/1722 Λ
ORIGINAL
— D —
Die Pig. 1a-1d sind symbolische Darstellungen des Aufbaus
von Gleitkommazahlen, die in der Einrichtung nach Fig.16
verwendet werden*
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild größerer Bauteile der Einrichtung, die zur Verarbeitung von GIeitkommazahlen verwendet
werden.
In den Fig. 3a-5c sind die Bedingungen für den Schaltzustand der Flipflops des B-Registers, das in der Einrichtung
nach Fig. 16 verwendet wird, in Fora von Schaltfunktionen
dargestellt.
In den Fig. 4a und 4b ist das Blockschaltbild eines in
der Einrichtung nach Fig. 16 verwendeten Paralleladdierwerks dargestellt.
In den Fig. 5a—5c sind die Bedingungen für den Schaltzustand
von Flipflops, die im A-Register der Einrichtung
nach Fig. 16 verwendet werden, in Form Boolescher Schaltfunktionen
dargestellt.
Fig. 6 ist eine symbolische Darstellung des Inhalts des
in der Einrichtung nach Fig. 16 verwendeten Q-Registers bei der Ausführung von Gleitkommarechenoperationen.
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_ 7 _ BAD ORlG1NAL
In den Pig. Ia-Ic sind die Bedingungen für den Schaltzustand
der Flipflops des in der Einrichtung nach Fig. -16 verwendeten Q-Registers in Form Boolescher Schaltfunktionen
argestellt.
In Fig. 8 sind die Bedingungen für den Schaltzustand von
Flipflops des J-Zählers, der in der Einrichtung nach Fig. 16 verwendet wird, in Form Beolescher SchaItfunkt ionen
dargestellt.
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild des F-Volladdierers, der
in der Einrichtung nach Fig. 16 verwendet wird.
Fig. 10 zeigt den Aufbau der Eingangsschaltung des F-Übertrag-Flipflop,
das in der Einrichtung nach Fig. 16 verwendet wird.
Fig. 11 zeigt die Eingangsschaltung des in der Einrichtung nach Fig. 16 verwendeten Erinnerungsflipflop.
Fig. 12 zeigt die Eingangsschaltung des in der Einrichtung
nach Fig» 16 verwendeten Prüfflipflop.
In Fig. 13 sind die Booleschen Schaltfunkt ionen für Schaltsignale
j die in der Einrichtung nach Fig. 16 auftreten, dargestellt*
1098 10/1722 ßAD or/giNal
Pig. 14 ist eine symbolische Darstellung, die den Aufbau des Befehlswortes zeigt, das die erfindungsgemäße Einrichtung
steuert.
Pig. 15 ist ein Zeitdiagramm, das die Wirkungsweise der
erfindungsgemäßen Einrichtung darstellt.
Pig. 16 ist 'ein Blockschaltbild des in der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendeten Rechen- und Steuerwerks.
In diesem Zusammenhang wird auf den bekannten Stand der Technik hingewiesen, wie er aus dem Buch: "Digital Computer
Design Fundamentals", McGraw-Hill Publishing Comp., Inc.
1962, von Yaohan Chu und aus dem Buch: "Digital Computer Primer", McGraw-Hill Book Comp., Inc. 1959, von E.M.
McCormick hervorgeht.
Die Rechencodes der verschiedenen Arten von Befehlswörtern
werden durch die Bitstellen 23 bis 18 eines 24-Bit-Befehlswortes
bestimmt. Die Rechencodes können daher durch zwei Okatalziffern dargestellt werden. Eine hinter der Zahl angebrachte
tiefgestellte 8 bedeutet Oktalschreibweise. Eine hinter einer Zahl angebrachte tiefgestellte 10 bedeutet
Dezimalschreibweise.
Zur Vereinfachung der Beschreibung werden Bich wiederholen-
098 ?07172 2
den Begriffen willkürlich zu deren Kennzeichnung Buchstabenkombinat
ionen zugeordnet.
Die Bitstellen 13 bis 0 eines 24-Bit-Befehlswortes (auch
als Y-FeId bezeichnet) bilden die Operandenadresse und kennzeichnen
die Adresse des Speicherplatzes im Hauptspeicher (Fig. 16), der die Information enthält, welche für die Ausführung
des Befehls verwendet werden soll. Die Bitstelle des Befehlswortes kennzeichnet, wenn sie eine "1" enthält,
eine Modifizierung der Operandenadresse, die als relative
Adressierung bekannt ist und in der Patentschrift
(Patentanmeldung .) näher beschrieben ist.
Die Bitstellen 23 bis 18 enthalten den Rechencode und die Bitstellen 17 bis 15 die Indexziffern.
Die Index-Bitstellen 17 bis 15 aller Befehlswörter werden als X-Bits bezeichnet und sind dafür reserviert, um anzugeben,
ob eine übliche Indexmodifikation bei einem Befehl durchzuführen ist, bevor dieser ausgeführt wird, und, wenn
eine Indexmodifikation durchgeführt werden soll, welche Indexstelle die Modifikation enthält, oder die Indexzahl,
welche zur Modifizierung verwendet wird. Wenn die Bitstellen 17 bis 15 eines Befehlswortes alle eine "0" enthalten, dann
wird keine Indexmodifikation durchgeführt, wenn das Befehlswort in das Rechen- und Steuerwerk 1 übertragen wird. Wenn
109810/1722 Bao
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die Bitstellen 17 "bis 15 irgendeine andere mögliche Zahlenkoinbination
enthalten (z.B. 001-111) wird eine Indexmodifikation des Befehlswortes durchgeführt, indem der Inhalt des
bezeichneten Speicherplatzes (OOOOI-OOOO7.0) zu den Bitstellen
15 "bis 0 des Befehlswortes addiert wird. Bei dem meist
benutzten Befehlstyp, dem sog. Volloperanden, besteht das Ergebnis normalerweise in einer Änderung der Operandenadresse
des Befehlswortes. Bei anderen Befehlstypen jedoch kann die Mikrocodierung des Befehls und danach die auszuführende
Rechenoperation durch Indexmodifikation beeinflußt werden.
In Fig. 16 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild des Rechen-
und Steuerwerks 1 sowie der im Hauptspeicher 2 befindlichen Register dargestellt, mit denen das Rechen- und Steuerwerk
direkt Information austauscht. Das Blockschaltbild zeigt die funktioneile Beziehung zwischen den einzelnen Registern,
einem Paralleladdierwerk und drei im Serienbetrieb arbeitenden Volladdierern. Die Informationen werden zwischen den Registern
und den übrigen Elementen des Rechen- und Steuerwerks 1 über die in Fig. 16 gezeigten Verbindungsleitungen
parallel und/oder in Serie in Form binärer Ziffern von einem Register oder einem Element zu einem anderen Register oder
einem anderen Element übertragen. Im folgenden werden nur die Wirkungsweise und die Funktionen der Grundregister und
die üblichen Inforraationswege beschrieben, wobei im Verlauf der Beschreibung immer mehr in Einzelheiten gegangen wird.
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11 SAD ORIGINAL
it
Das Paralleladdierwerk 20 besteht aus einem 24-Bit-Paralleladdierer
mit gleichzeitiger (vorausschauender) Übertrag-Weiterleitung
zwischen jeder Gruppe von vier Bits, die je nachdem wie es erforderlich ist, durchgeschaltet oder gesperrt
werden können. Eine ausführlichere Beschreibung eines derartigen Paralleladdierers ist auf den Seiten
390 und 391 des Buches "Digital Computer Design Fundamentals" von Yaohan Chu beschrieben. Alle Rechenvorgänge im
Parallelbetrieb innerhalb des Rechen- und Steuerwerks 1 werden in dem Paralleladdierwerk 20 ausgeführt. Zusätzlich
dient das Paralleladdierwerk 20 als Zwischensation für einen Großteil der parallel übertragenen Daten zwischen anderen
Registern des Rechenund Steuerwerkes 1.
Das A-Register 21 ist ein 24-Bit-Akkumulatorregister für
arithmetische Rechenoperationen und Bit-Manipulationen. Es ist in der Lage, zusätzlich zu dem normalerweise parallel
erfolgenden Informationsaustausch mit dem Paralleladdierwerk zwanzig serielle Rechts- oder Linksverschiebungen auszuführen.
Das A-Register 21 ist außerdem in der Lage, Informationen mit dem Q-Register 22, dem "F"-Volladdierer 27
und dem "N"-Volladdierer 29 auszutauschen. Das Q-Register 22 ist in Form eines 24-Bit-Hilfsakkumulators aufgebaut,
der in Verbindung mit dem A-Register 21 zur Durchführung von Rechenoperationen mit doppelter Genauigkeit verwendet wird.
Zusätzlich kann der Inhalt des Q-Registers 22 auch zur Kenn-
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Zeichnung von Rechenfeldern des A-Registers 21 und/oder
B-Registers 25 während der Ausführung eines Feldbefehls verwendet werden, von dem nur die vorbestimmten Felder
(Gruppen von einem oder mehreren Bits) des Informationswortes beeinflußt werden. Das Q-Register ist ebenfalls
in der Lage, Rechts- oder Linksverschiebungen vorzunehmen
und die normale Parallelübertragung von Informationen zum Paralleladdierwerk 20 und zurück auszuführen
und kann ferner Informationen mit dem P-Volladdierer
27 austauschen.
Das I-Register (Instructions Register) besteht aus einem
26-Bit-Register, in dem das zu einem bestimmten Zeitpunkt auszuführende Befehlswort steht, Die beiden Bits
A und B werden zwischen die Bitstelle 13 und die Bitstelle
14 eines aus 24 Bitstellen bestehenden Befehlswortes eingeschoben, wenn sich dieses im I-Register 23
befindet, und dadurch wird ein sechzehn Bit umfassendes Operandenfeld für die erweiterte Speicheradressierung
geschaffen. Die im allgemeinen in das I-Register 23 übertragene oder aus diesem geholte Information wird
normalerweise parallel verschoben, obwohl auch Teile des Inhalts des I-Registers 23 unter bestimmten Bedingungen
in Serie verschoben werden können. Das I-Register 23 ist ferner in der Lage, Informationen mit dem Parallel*-
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addierwerk 20, dem P-Register 24, dem "Γ'-Volladdierer 28,
dem Speicher-Adressenregister 32 und dem Speicher-Datenregister 33 auszutauschen.
Das P-Register 24 (Programm location Register) ist ein 16-Bit-Register und bestimmt normalerweise die Adresse des
Speicherplatzes im Hauptspeicher 2, aus dem der nächste auszuführende Befehl abzurufen ist. Alle Informationen
werden nur parallel in das und aus dem P-Register 24 gesetzt bzw. geholt. Das P-Register 24 ist in der Lage,
Informationen mit dem Paralleladdierwerk 20, dem I-Register
23, dem H-Register 26 und dem Hauptspeicher-Adressenregister 32 auszutauschen.
Das B-Register 25 ist ein 24-Bit-Zwischenspeicherregister
mit parallelem Eingang (parallel-entry buffer register) und liegt zwischen dem Hauptspeicher 2 und den datenverarbeitenden
Registern des Rechen- und Steuerwerks 1. Alle in die Speicherplätze des Hauptspeichers 2 übertragenen und aus
diesen geholten Informationen werden über dieses Register
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- 13a -
und das Hauptspeicher-Datenregister 33 geleitet. Während des Betriebs kann die Information im B-Register 25 aufgrund bestimmter
Befehle nach rechts verschoben werden, wobei die Befehle bev/irken, daß das B-Register 25 sowohl zur funktionellen
Datenverarbeitung als auch als Zwischenspeicherregister
verwendet wird. Zwischen dem B-Register 25 und dem Paralleladdiervverk 20 wird die Information parallel übertragen.
Das B-Register 25 ist auch in der Lage, mit dem "P"-Volladdierer
27, dem "Γ'-Volladdierer 2b-und dem "N"-Volladdierer
29 Informationen auszutauschen.
Das Η-Register 2o (Holding Register) ist als 16-Bit-Register
aufgebaut und wird grundsätzlich als Kurzzeit-Informationsspeicher
während der Ausführung bestimmter Befehle für die erweiterte Arbeitsweise verwendet. Dieses Register ist in der
Lage, vom Paralleladdierwerk 20 Daten parallel zu empfangen und parallel ins Paralleladdierv/erk 20, ins P-Register 24
und ins Hauptspeicher-Adressenregister 32 zu übertragen.
Der MP"-Volladdierer 27 dient dazu, in vorbestimmten Feldern,
die durch das C-Register 22 während der Ausführung der PeId-Befehle
vorgeschrieben werden, rechnerische und logische Manipulationen auszuführen und ist ferner für weitere
Punktionen in der Rechenanlage verwendbar.
Der "!"-Volladdierer 28 wird dazu benutzt, aus der in
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- 14 -
List enst euerv/ört ern enthaltenen Information die relative Lage
von Posten zu errechnen, die während der Ausführung von Listenbefehlen an eine im Hauptspeicher 2 gespeicherte
Liste angehängt oder aus dieser entfernt werden sollen.
Der "N"-Volladdierer 29 wird zur Durchführung arithmetischer
und logischer Operationen des A-Registers 21 und zur fteueinstellung
eines zweiten und dritten Teils der Listensteuerwörter während der Ausführung von Listenbefehlen
verwendet.
Der J-Zähler 30 ist als 5-Bit-Zähler aufgebaut und steuert
während der Ausführung einer Anzahl von Befehlen, die eine Zählung in der einen oder anderen Form bzw. nach unterschiedlichen
Bedingungen erfordern, die Manipulation der Informationen und gewisse Taktvorgänge.
Ein Eingabe/Ausgäbe-Wähler 31 bewirkt den Informationsaustausch
zvischen dem Rechen- und Steuorv.erk und einem Eingabe/Ausgabe-Zwischenspeicher
7, dem Eingabe/Ausgabe-Zwischenspeicher 9 für das Prozeßsignal und dem Programirierpult
L. Mit Hilfe des Eingabe/Ausgabe-V;ählers wird aus
mehreren 24-Bit-Informationskanälen während der Ausführung
bestimmter Befehle ein Kanal ausgesucht. Alle von den Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen
abgegebenen Daten werden über den Eingabe/Ausgabe-Wähler 31 des Pp.rall elnddierwerks 20 ?ur
Weiter^exlm^: Innerhalb des Rechen- υπ.: oteuei'werks 1 geleitet.
109810/ 172?
- 15 -
Das Speicher-Adressenregister 32 ist ein 1b-Bit-Register
und ein Teil des Hauptspeichers 2. Es empfängt jedoch ein aus sechzehn Bits bestehendes verstümmeltes Wort unmittelbar
aus den Registern P, I und H des Rechen- und Steuerwerks 1. wobei dieses Wort die Speicheradresse des nächsten
gespeicherten 24-Bit-Wortes bezeichnet, das aus dem Hauptspeicher 2 über das Speicher-Datenregister 33 in das Rechen-
und Steuerwerk 1 übertragen werden soll.
Das Speicher-Datenregister 33 ist ebenfalls Teil des Hauptspeichers
2. Es ist als 24-Bit-Register aufgebaut, in dem jedes gerade aus einem Speicherplatz geholte Wort in Abhängigkeit
von einer bestimmten Adresse festgehalten wird, die in dem Hauptspeicher-Adressenregister 32 und einer vom
Rechen- und Steuerwerk 1 abgegebenen Speicheranfrage abhängt. Das Hauptspeicher-Datenregister 33 steht mit dem
B-Register 25 und dem I-Register 23 des Rechen- und Steuerwerks in Informationsaustausch.
Takt- und Reihenfolgesteuerung
Um die Operationen im Rechenwerk I in der richtigen Reihen folge ablaufen zu lassen, bildet eine Relhenfolgesteuerlogik
fünf sich gegenseitig ausschließende Reihenfolgesteuerzustände, die durch fünf Reihenfolgesteuerflipflops
PISÖO1, FISC02, FISCO3, FIÖCO4, und FISCO5 bestimmt werden.
1098 10/1722 BAD
15/.9U9 J?
Der Relhenfolgesteuerzustand 1, d.h. wenn das Flipflop FISCO1 gesetzt ist, bestimmt den Lesezyklus für alle Befehle.
Während des Lesezyklus werden die im Hauptspeicher gespeicherten Befehle ins Rechenwerk 1 übertragen und ins
I-Register 23 weitergeleitet. Außerdem wird die im P-Register
24 gespeicherte Zahl gewöhnlich während des Reihenfogesteuerzustands 1 erhöht, so daß andere Informationen
zwischen den Registern übertragen v/erden können. Der vom Flip flop FISC02 bestimmte Relhenfolgesteuerzustand 2 v/ird
zur Modifikation von Indexbits der Wörter verwendet. Diese Befehlsfolge wird an dieser Stelle nicht weiter beschrieben.
Der Reihenfolgesteuerzustand 3 (Flipflop FISCO3 gesetzt)
ν ird zur Ausführung weiterer Bitmanipulationen für eine Anzahl von Befehlen unter bestimmten Bedingungen vor der
weiteren Ausführung verwendet. Die Zeitdauer des Reihenfolgesteuerzustands
3 wird von den Forderungen der einzelnen Befehle bestimmt.
Der Reihenfolgesteuerzustand 4 (Flipflop FISCO4 gesetzt)
bestimmt den Endausführungszustand für die meisten Befehle.
Der ReLhenfolgesteuerzustand 4 schließt sich an die Reihenfolgeateuerzustände
1, 2 oder 3 in Abhängigkeit von dem ausgeführten Befehl an. Wie der Reihenfolgesteuerzustand 3»
so kann auch der ReLhenfolgesteuerzustand 4 in Abhängigkeit
von den einzelnen Befehlen zeitlich verlängert werden.
10 9 8 10/1722 .. «AD original
- 17 -
Der Reihenfolgesteuerzustand 5 (Flipflop FISCO5 gesetzt)
bestimmt eine zur Ausführung v/eiterer Funktionen, die zur Vervollständigung der Ausführung einiger spezieller Befehle
erforderlich sind, notwendige Zeitspanne.
Die für optimalen Betrieb in jedem Reihenfolgesteuerzustand
und zur Gewährleistung zeitlicher Änderungen von einem Reihenfolgesteuerzustand zu einem anderen erforderlichen
Taktsteuersignal werden von einem herkömmlichen (nicht gezeigten) Reihenfolgetaktzähler in Verbindung mit Taktsignalen,
TCKA, die von einem herkömmlichen (nicht gezeigten) Taktgeber geliefert v/erden, erzeugt.
Ein (nicht gezeigter) Verzögerungsjzähler, der vom Reihenfolgezähler
gesteuert wird und fünf Flipflops FlTAFF,
F1TBFF, F1TDI1F, F1TDFF und F1TEFF enthält, ist ebenfalls
vorgesehen. Er wird zur Bildung spezieller Steuersignale während der Ausführung von Befehlen, die eine Verlängerung
der normalen Dauer der Reihenfolgesteuerzustände 3 und/oder 4 erfordern, verwendet.
Eine ausführliche Erläuterung der Reihenfolgesteuerung
ist in der Patentschrift (Patentanmeldung G51 714 IXc/42m3, angemeldet am 22. November 1967)
enthalten.
BAD
10 9 810/1722
- 18 -
Um Verwechslungen durch wiederholte Verv/endung des Wortes
"Cteuea^ung" zu vermeiden, werben im folgenden die Bezeichnungen
der Signale durch vier Buchstaben abgekürzt. So wird z.B. das Taktsignal mit TCKA bezeichnet. In der Schreib-.eise
der Booleschen Algebra bedeutet darm das Signal TCKA
die "logische" Inversion oder Negation von TCKA, was durch einen Querstrich über "ler Abkürzung angedeutet wird. Wenn
TCKA "1" ist, muß TCKÄ "0" sein, und wenn TCKA "0" ist,
dann muß TCKA "1" se n„ Die Bedingungen, die erfüllt sein müssen, damit ein bestimmtes Signal "1" ist, lassen sich
in Form einer Booleschen Gleichung oder Sehaltfunktion
(vergl. DIN 44 300) darstellen. Aus der Booleschen Gleichung
oder Sehaltfunkt ion für äen 1-Zustand eines Signals
ergibt sich dann für den Fachmann ohne weiteres der gerätetechnische Aufbau eines Schaltwerks oder Schaltnetzes aus
sog. "logischen" Schaltgliedern (auch Schaltkreise genannt), z.B. UND-Gliedern, ODER-Gliedern, Speichergliedern un"
KICHT-Glioderri, mit dessen Hilfe dieses Signal gebildet
•vercen kann.
Einzelheiten der Einrichtung zur Verarbeitung von GIe:? tkommazahlen
Der Aufbau der Gleitkommazahlen ist in Pig. 1a dargestellt. Die Bitstellen 0-16 der Gleitkommazahl enthalten die Mantisse
und die Bitstellen 17-22 den Exponenten. Die Bitstelle
10 9 8 10/1722 BAD original
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enthält das Vorzeichen der Gleitkommazahl.
Die in Figo 1b, 1c und 1d zeigen die beijder Einrichtung verwendete
Form der exponenten Schreibweise. Der Exponent 0 v/irrt durch eine binäre 1 in der Bitstelle 22 der Gleitkommazahl
und binäre Hüllen in den Bitsteilen 21-17 dargestellt, wie
es in Fig. Tc gezeigt ist. Mithin bedeutet die Zahl 40 in Octalschreibweise oder die Zahl 32 in Dezimalschreibweise
einen Exponenten 0. Der Exponent einer positiven Gleitkommazahl enthält eine binäre 1 in der Bitstelle 22
und eine zusätzliche binäre 1 in mindestens einer der Bitstellen 21—17, wie es in Fig. Ib gezeigt ist. Der Exponentenbereich
positiver Gleitkommazahlen reicht mithin von 41 bis 77 in Octalschreibweise oder von 33 bis 63 in Dezimalschreibweise.
Der Exponent einer negativen Gleitkommazahl enthält eine binare 0 in der Bitstelle 22 mit geeigneten
binären Ziffern in den Bitstellen 21-17, wie es in Fig. 21d gezeigt ist. Der Exponentenbereich negativer
Gleitkommazahlen reicht also von 0-37 in Octalschreibweise oder von 0-31 in Dezimalschreibweise. Diese ExponentenschreibwOL3e
ermöglicht es, Gleitkommazahlen unmittelbar ala Binär zahlen zu subtrahieren, ohne zv/ischen Exponenten-
und Mantiasenfeidern zu unterscheiden, wenn festgestellt
werden soll, welche der beiden Gleitkommazahlen die größere
ist, Die Zahl 0 wird durch einen Exponenten 0 in Verbindung mit ainer Mantisse 0 dargestellt.
1 0 9 8^0 _/ 17 2 2
15A9U9
Pig. 2 zeigt die größeren Baugruppen des Rechen- und Steuer
werks 1, das in Figo 16 gezeigt ist, die zur Verarbeitung
von Gleitkommazahlen in der Einrichtung verwendet werden,,
Diese größeren Baugruppen sind das Paralleladdierwerk 20, das A-Register 21, das Q-Register 22, das I-Register 23,
das B-Register 25, der P-Volladdierer 27, der J-Zähler 30
und das Hauptspeicher-Datenregister 33. Außerdem enthält Pig. 2 einen Befehlsdecodierer 70, ein Erinnerungsflipflop
71, ein Prüfflipflop 72 und ein F-Übertragflipflop
Das I-Register 23 erhält den "Sprung-GleitkoErr.a"- oder
"SPP"-Befehl oder den "GEN-3"-Befehl während des Reihenfolgesteuerzustands
1 aus dem Hauptspeicher, wie es im.·
Abschnitt "Takt und Reihenfolgesteuerung" beschrieben ist.
Der Befehlsdecodierer 70 erzeugt in Abhängigkeit vom im
I-Register 23 gespeicherten SPP-Befehl ein Signal DSPP τ und in Abhängigkeit vom Operationscode des im I-Register
gespeicherten Befehls GEM3 ein Signal DGN3» Die Signale
DSPP und DGN3 werden verschiedenen Baugruppen des Rechen- und Steuerwerks zugeführt, um von den entsprechenden Befehlsv/örtern
aufgerufene Operationen zu steuern.
Während der Ausführung von Gleitkommaoperationen v/erden
durch dia Signa La PDOO-PD23 dargestellte Datenv/örter aus
Jem HauptEspeicher-Datenregister 33 in3 B-Register 25 gesetzt.
Bei dem B-Register 25 handelt e3 sich ebenfalls um
10 9 810/1722 BAD original
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ein Schieberegister, dessen Inhalt während der Ausführung
von Gleitkommarechenoperationen in Form aufeinanderfolgender Binärziffern, die durch Signale PBOO und FBOO dargestellt
werden, dem F-Volladdierer 27 zugeführt wird. Während dieser Verschiebung erhält das B-Register 25 Ausgangssignale vom
F-Volladdierer 27. Die Anordnung des B-Registers 25 und zugehöriger Eingaiigstore ergibt sich aus den in den Figuren
3a-3c dargestellten Schaltfunktionen.
Wie man aus den Fig. 3a-3c ersieht, speichert das B-Register
25 ein Datenwort aus dem Häuptspeicher-Datenregister 33in Abhängigkeit vom Sehaltsignal BDOB. Der Inhalt des B-Registers 25 wird in Abhängigkeit von Schieber
ignal en'BSBIi und BSBU seriell nach rechts verschoben,
während" d%T: Inhalt des Registers aus dem Flipflop BOO geschoben wird. Während der Schiebeoperation im B-Register
werden die SummenausgangsSignale FAFS und FAFS aus dem F-Volladdierer
27 dem Flipflop B23 zugeführt, wie dies aus Fig. 3c zu ersehen ist.
Während der Gleitkommarechenoperationen erhält das Paralleladdierwerk
20 an seinen Eingängen Signale FAOO-23 aus dem A-Register 2-1 und FBOO-FB23 aus dem B-Register 25.
Das Paralleladdierwerk 20 liefert ein Ausgangssignal DC22
an das Erinnerungsflipflop 21. Das Paralleladdierwerk 20
subtrahiert die Gleitkommazahl im B-Register 25 von der
1 098 10 /,1 ti2.2
- 22 -
Ί549449
Gleitkommazahl im A-Register 21 während der Ausführung des Sprunggleitkomma-Befehls, um festzustellen, welche der
Gleitkommazahlen die größere ist. Der Aufbau des Paralleladdierwerks 20 ist in den Pig. 4a und 4b dargestellt.
V/ie aus den Pig. 4a und 4b zu ersehen ist, enthält das
Paralleladdierwerk 20 Volladdierer DOO-D23 und zugehörige Eingangstore. Die Α-Eingänge der Volladdierer DOO-D23
werden von entsprechenden UND-Gliedern 80 gebildet, denen jeweils die Ausgangssignale PA00-PA23 des A-Registers 21
und das Schaltsignal UAAU zugeführt werden. In ähnlicher Weise werden die Ausgangssignale von UND-Gliedern 81 den
B-Eingängen der Volladdierer DOO-D23 zugeführt, wobei diese UND-Glieder 81 ihrerseits jeweils von den Ausgangssignalen
PBOO - PB23 des B-Registers 25 und dem Schaltsignal UBNA angesteuert werden. Der Übertragausgang aller
Volladdierer D00-D22 wird dem P-Eingang des Volladdierers der nächsthöheren Stelle zugeführt. Das Signal UENC bildet
das Eingangssignal des P-Eingangs des Volladdierers DOO.
Die wahren und negierten Summenausgangssignale der Volladdierer DO0-D23 sind jeweils mit DSOO-23 und DSOO-23 bezeichnet.
Das negierte Übertragausgangssignal D022 des Volladdierers D22 wird bei der Ausführung des SFP-Befehls
verwendet, um die relative Größe der Gleitkommazahlen im Α-Register und im B-Register 25 anzuzeigen.
ORlGiNAL
72 2
Das Α-Register 21 ist ebenfalls ein Schieberegister, dessen Inhalt während der Ausführung bestimmter Gleitkommaoperationen
in Form aufeinanderfolgender Binärziffern, die durch die Signale FAOO und PAOO dargestellt werden, dem F-VoIladdierer
27 zugeführt wird. Während dieser Operationen werden dem Flipflop A23 des A-Registers 21 die AusgangesignaIe
PAPS und PAPS des P-Volladdierers 27 zugeführt. Me Flipflops A17-A21 des A-Registers 21 erhalten die Ausgangssignale
PJ00-PJ04 des J-Zählers 30. Der Aufbau des A-Registers
und der zugehörigen Schaltung ergibt sich aus den in den Figuren 5a-5c dargestellten Sehaltfunktionen. Wie sich aus
den Pig. 5a-5e ergibt, wird der Inhalt des A-Registers 21 in Abhängigkeit von einem Schiebesignal ASRA seriell nach rechts
verschoben, wobei der Inhalt des A-Registers 21 aus dem Flipflop AOO geschoben wird. Die während dieser Rechtsverschiebung
ins Flipflop A23 geschobene Information wird aus dem F-Volladdierer 27 abgenommen. Der Inhalt des A-Registers
21 wird in Abhängigkeit vom Schiebesignal ASIA nach links verschoben. Das Komplement der Zahl im J-Zähler 30 wird in
Abhängigkeit vom Schaltsignal AJNA in die Flipflops A17-A21 des A-Registers 21 übertragen. Das Flipflop A23 des A-Registers
21 erhält ebenfalls als Eingangssignal das Signal. FB23 während der Ausführung des SFP-Befehls, um das
Vorzeichen der im Α-Register gespeicherten Gleitkommazahl zu steuern.
1 au to/ma
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Das Q-Register 22 liefert Ausgangssignale an den F-VoIladdierer
21, an das Erinnerungsflipflop 21 und das F-Übertragflipflop
23, und zwar während der Ausführung von Gleitkommaoperationen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Der
Inhalt des Q-Registers 23 während der Ausführung des SFP-Befehls ist in Fig. 6 (diese Figur 6 befindet sich
auf dem gleichen Blatt wie die Figuren 1a-1d) dargestellt. Das Q-Register 22 enthält in der Bitstelle 23 eine binäre
O, die dem Vorzeichenbit einer Gleitkommazahl entspricht, binäre Einsen in den Bitstellen 22-17, die dem Exponentenfeld
einer Gleitkommazahl entsprechen und binäre Nullen in den Bitstellen 16-0, die dem Mantissenfeld einer Gleitkommazahl
entsprechen. Der Inhalt des Q-Registers 22 umfaßt eine Maske, die zur Steuerung von Operationen verwendet
wird, die mit den Exponenten und Mantissen von Gleitkommazahlen ausgeführt werden. Der Aufbau des Q-Registers
22 und der zugehörigen Eingangslogik ergibt sich aus den in den Fig. Ia-Ic dargestellten Schaltfunktionen.
Wie aus den Fig. 7a-7c zu ersehen ist, wird der Inhalt des Q-Registers 23 vom Schiebesignal QSRQ nach rechts verschoben.
Das Ausgangsflipflop QOO dient während der
Schiebeoperation als Ausgang des Q-Regiaters 22. Die im A-Register 21 und B-Register 25 gespeicherten Gleitkommazahlen
werden in Abhängigkeit von der im Q-Register 22 gespeicherten Maske seriell durch den F-Volladdierer 27
108810/1722 bad oriqiNal
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1549U9
geschoben, um die bei dem SFP-Befehl erforderlichen Manipulationen
und Rechenoperationen mit den G-leitkommazahlen auszuführen. Während dieser Schiebeoperation werden dem
Eingang des Flipflop Q23 die Ausgangssignale des Flipflop
QOO zugeführt. Auf diese Weise wird der Inhalt des Q-Registers 22 im Kreise verschoben.
Mit Hilfe des J-Zählers 30 wird die Anzahl der Bitstellen
gesteuert oder gezählt, um die die Mantisse einer Gleitlconrazahl
während der Gleitkommaoperationen verschoben wird. Dem J-Zähler 30 werden die Signale FA17-FA21 aus
dem A-Register 21 zugeführt. Der Aufbau des J-Zählers 30
ergibt sich aus Fig. 0. Wie man sieht, wird das Komplement des Inhalts der Flipflops AS-A21 des A-Registers 21
in Abhängigkeit vom Schaltsignal JNAJ dem J-Zähler 30 zugeführt. Die Zahl im J-Zähler 30 wird in Abhängigkeit
vom Signal JINC weitergeschaltet.
Dem F-Volladdierer 27 werden während der Gleitkommaoperationen die Ausgangssignale FAOO, FAOO und FBOO, FBOO
zugeführt, die entsprechende Binärziffern der jeweils im
A-Register 21 und B-Register 25 gespeicherten Gleitkommazahlen
darstellen. Die Binärziffern der von den Ausgangssignalen FQOO, FQOO des Q-Registers 22 dargestellten Maske
werden ebenfalls nacheinander dem F-Volladdierer 27 zugeführt. Der Übertrageingang des F-Volladdierers 27 wird
109810/1722
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vom F-Übertrag-Flipflop 73 angesteuert. Dem F-Volladdierer
27 werden ferner Signale zugeführt, die Binärziffern des im I-Registerr 23 gespeicherten Befehlswortes darstellen.
Der Aufbau des F-Volladdierers 27 einschließlich des im
Serienbetrieb arbeitenden Volladdierers PAF und der zugehörigen Eingangslogik ist in Fig. 9 gezeigt. Die Ausgangssignale
FI07, FH3 und FH4 des I-Registers, die Ausgangssignale
FRMM und FRMM des Erinnerungsflipflop 71 und die AusgangsSignale FQOO und FQOO des Q-Registers 22 steuern die
Zuführung der Ausgangssignale FAOO und FAOO des A-Registers
21 zum Α-Eingang des Volladdierers FAF. In ähnlicher Weise steuern die Ausgangssignale FI07, FH1 und FH2 des I-Registers
23 die Ausgangesignale PRMM und FkMM des Erinnerungsflipflop
70 und die Ausgangssignale FCOO und FQOO des Q-Registers
22 die Zuführung der Ausgangssignale FBOO und FBOO
des B-Registers 25 zum B-Eingang des Volladdierers FAF. Die
Zuführung des Ausgangssignals FFCF des F-Übertrag-Flipflop
73 zum P-Eingang des Volladdierers FAF wird vom Ausgangssignal FQOO des Q-Registers 22 gesteuert. Die EingangssignaIe
rles Volladdierers FAF als Funktion der Signale FI07, FH1-14,
FRMM und FQOO sind in Fig. 14 zusammengestellt.
Das F-tibertrag-Flipflop 73 dient zur Steuerung der Übertrag-Eingänge
des F-Volladdierers 27 während der Gleitkommaoperationen. Der Aufbau des F-Übertragflipflop 73, der das
10 9 810/172?
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Flipflop FCF und zugehörige Eingangstore enthält, ist in
Pig. 10 dargestellt. Das Flipflop FCP wird im Takt TCT3 des
Reihenfolgesteuerzustands 4 während der Ausführung des SFP-Befehls in den 1-Zustand gesetzt, wenn das Bit 4 des Befehlswortes,
das durch das Ausgangesignal PI04 des I-Registers
23 dargestellt wird, eine binäre 1 ist. Das Flipflop PCP wird auch während der Verschiebung der Exponenten
in den F-Volladdierer 27 gesetzt, wenn am Ausgang des
P-Volladdierers 27 ein Übertrag erscheint. Das Flipflop PCP wird während einer Verschiebung von Exponenten durch den
P-Volladdierer 27 hindurch in den 0-Zustand zurückgesetzt, wenn kein Übertrag am Ausgang des P-Volladdierers 27 erscheint,
wie es in Fig. 10 gezeigt ist.
Das Erinnerungsflipflop 71 wird während des Größenvergleichs
der in dem A-Register 21 und dem B-Register 25 gespeicherten Gleitkommazahlen und zur Steuerung der Reihenfolge der Befehlsausführung
verwendet. Der Aufbau des Erinnerungsflipflop
71, der das Flipflop RMM und zugehörige Eingangstore enthält, ist in Fig. 11 dargestellt. Das Flipflop RMM wird
im Takt TLPS während des Reihenfolgesteuerzustands 3 in den
1-Zustand gesetzt, wenn das negierte Ausgangssignal DC22 des Paralleladdierwerks 20 eine binäre 1 ist, wodurch angezeigt
wird, daß die im B-Register 25 gespeicherte Gleitkommazahl
größer als die im A-Register 21 gespeicherte Gleitkommazahl
ist. Das Flipflop RMM wird auch während der Ver-
109810/1722
OQ
1549U9
SO
Schiebung der letzten Exponentenziffer der Gleitkommazahlen im A- und B-Register durch den P-Volladdierer 25 hindurch in
den 1-Zustand gesetzt, wenn am Ausgang des Addierers 27 ein Übertrag erscheint. Während des Reihenfolgesteuerzustands
wird das Flipflop RMM in den O-Zustand zurückgesetzt.
Das Prüfflipflop 72 dient zum Anzeigen einer Differenz im Vorzeichen zwischen den Gleitkommazahlen im A-Register 21
und im B-Register 25. Der Aufbau des Prüfflipflop 72, der
das Flipflop TST und zugehörige Eingangstore enthält, ist in Pig. 12 dargestellt. Das Flipflop TST wird mit dem Takt
TCT3 während des Reihenfolgesteuerzustands 4 in den 1-Zustand
gesetzt, wenn das Bit 9 des SPP-Befehls, das durch das Signal PI09 dargestellt wird, eine binäre 1 ist und die Vorzeichen
der Gleitkommazahlen in dem A-Register 21 und in dem B-Register 25 entgegengesetzt sind. Das Plipflop TST
wird in einem vom Taktsignal TT08 bestimmten Zeitpunkt in den D-Zustand zurückgesetzt.
Verschiedene Verknüpfungs- und Schaltsignale, die im Block
angedeutet sind, treten in geeigneten Zeitpunkten während der Ausführung des SPP-Befehls auf. Die Schaltfunktionen
für diese Signale sind in Pig. 13 gezeigt. Aus diesen Schaltfunktionen ergibt sich für den Fachmann ohne weiteres der
gerätetechnis&e Schaltungsaufbau.
ORJGiNAL
100810/1722
Sprunggleitkommabefehlswort
Von den. mikroeodierten Bits des SFP-Befehls (STEP FLOATING-POINT
COMMAND)., der in Fig., 14 zusammengeheilt ist, werden
die folgenden Operationen gesteuert:
Bit 4. Das Bit 4 des SFP-Befehls, das durch das Ausgangssignal
FI04 des I-Registers 23 dargestellt wird, setzt das F-Übertrag-Flipflop FCF vor der Hechtsverschiebung des Inhalts
des A-Registers 21, ius S-E eg is ■*:·.? rs 25 und des (,-Registers
22 in den 1-Zustand. Der Zustand des Flipflop FCF beeinflußt nicht die Wirkung des F-Volladdierers 27 während
des Hindurchschiebens der Mantissen der. Gleitkommazahlen durch den Addierer, sondern liefert eine binäre 1 als Eingangssignal
an den F-Volladdierer 27 bei Zuführung der niedrigstwertigen Exponentenbits. Da einer der Exponenten
dem F-Volladdierer 27 als Einerkomplement zugeführt ..wird,
bildet das dem F-Übertrag-Flipflop FCF zugeführte 1-Signal
das Zweierkomplement des Exponenten dieser Gleitkommazahl
Wenn das Bit 5 des SFP-Befehls, das durch das Ausgangssignal
FI05 des I-Registers 23 dargestellt wird, eine binäre 1 ist,
wird das Erinnerungsflipflop RMM in den 1-Zustand gesetzt,
wenn ein Feldüberlauf auftritt, was durch einen Übertrag
109810/1722
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angezeigt wird, wenn die höchstwertigen Exponentenbits durch den F-Volladdierer 27 hindurchgeschoben v/erden. Der Zustand
des Erinnerungsflipflop RMM wird anschließend zur Steuerung eines Programmsprunges verwendet.
Wenn das Bit 6 des SFP-Befehls, das durch das Ausgangssignal
PI06 des I-Registers 23 dargestellt wird, eine binäre 1 ist,
wird das Vorzeichenbit der Gleitkommazahl im A-Register 21 eine binäre 1, wodurch ein negatives Vorzeichen angezeigt
wird, wenn das Vorzeichenbit der Gleitkommazahl im B-Register 25 eine binäre 1 ist. Im Plipflop A23 des A-Registers
21 wird also eine binäre 1 gespeichert, wenn entweder das Vorzeichenbit der Gleitkommazahl im A-Register 21 oder das
Vorzeichenbit der Gleitkommazahl im B-Register 25 eine binäre 1 ist.
Wenn das Bit 7 des SFP-Befehls, das durch das Ausgangesignal
ΙΊ07 des I-Registers 23 dargestellt wird, eine binäre T ist,
steuern die Zustände des Erinnerungsflipflop RMM und das Flipflop QOO des Q-Registers 22 die Eingänge des F-Volladdierers
27. Wenn das Erinnerungsflipflop RMM in den 1-Zustand gesetzt ist, wodurch angezeigt wird, daß die Gleitkommazahl im
B-Register 25 größer als die Gleitkommazahl im A-Register 21 ist, und wenn das Bit 4 des SPP-Befehls eine binäre 1 ist,
10 9810/1722 ^0 original
- 31 -
um das Zweierkomplement aus dem Einerkomplement des Exponenten
der Gleitkommazahl, im A-Register 21, die dem F-Volladdierer
27 zugeführt wird, zu bilden, enthält das Ausgangssignal
des F-Volladdierers 27 die Mantisse der im A-Register 21 gespeicherten
Gleitkommazahl und die Differenz zwischen den Exponenten der im A-Register 21 und im B-Register 25 gespeicherten
Gleitkommazahlen. Die Mantissen und Exponentenfelder werden während der Operation im F-Volladdierer 27 durch
die Maske im Q-Register 22 identifiziert. Dieses Ausgangssignal des F-Volladdierers 27 wird im A-Register 21 gespeichert.
Wenn das Erinnerungsflipflop RMM in den O-Zustand zurückgesetzt
wird, wodurch angezeigt wird, daß die im A-Register 21 gespeicherte Gleitkommazahl größer als die im B-Register 25
gespeicherte Gleitkommazahl ist, und wenn das Bit 4 des SFP-Befehlswortes eine binäre 1 ist und die Bildung des
Zweierkomplements aus dem Einerkomplement des Exponenten der im B-Register 25 gespeicherten Gleitkommazahl veranlaßt, die
dem P-Volladdierer 27 zugeführt wird, enthält das Ausgangssignal
des F-Volladdierers 27 die Mantisse der im B-Register
25 gespeicherten Gleitkommazahl und die Differenz der Exponenten der Gleitkommazahl im A-Register 21 und im B-Register
25. Die Mantissen und Exponentenfelder werden während dieser Operation im F-Volladdierer 27 durch die Maske im Q-Register
22 identifiziert. Dieses. Ausgangssignal wird im A-Register 21 gespeichert.
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Wenn das Bit 8 des SFP-Befehls, das durch das Ausgangssignal
I1IOS des I-Registers 23 dargestellt wird, eine binäre 1 ist,
beginnt nach dem Reihenfolgesteuerzustand 1 oder, wenn eine Indizierung erforderlich ist, nach dem Reihenfolgesteuerzustand
2 der Reihenfolgesteuerzustand 3. Während des Reihenfolgesteuerzustands
3 wird die im B-Register 25 gespeicherte Gleitkommazahl parallel von der im A-Register 21 gespeicherten
Gleitkommazahl subtrahiert. Diese Subtraktion erfolgt im Paralleladdierwerk 20. Wenn die Gleitkommazahl im B-Register
25 größer als die Gleitkommazahl im A-Register 21 ist, wird das Erinnerungsflipflop RMIi in den 1-Zustand gesetzt. Wenn
die Gleitkommazahl im A-Register 21 größer als die Gleitkommazahl im B-Register 25 ist, bleibt das Erinnerungsflipflop
RMM im O-Zustand zurückgesetzt.
Wenn das Bit 9 des SFP-Befehls, das durch das Ausgangssignal
FI09 des I-Registers 23 dargestellt wird, eine binäre 1 ist und wenn die Vorzeichen der Gleitkommazahlen im A- und B-Register
ungleich sind, wird das Prüfflipflop TST in den J-Zustand
gesetzt. Wenn die Vorzeichen der beiden Gleitkommazahlen gleich sind, bleibt das Prüfflipflop TST im O-Zustand zurückgesetzt.
Im Anschluß daran bestimmt der Zustand de» Prüfflipflop
TST, ob die beiden Gleitkommazahlen durch Subtraktion (PTST) oder durch Addition (PTST)kombiniert werden sollen.
. BAD ORiGhNAL
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Bit 10
Wenn das Bit 10 des SFP-Befehls, das durch das Ausgangssignal
FHO des I-Registers 23 dargestellt wird, eine binäre 1 ist und wenn das Er inn r-rungs flip flop RMM in den 1-Zustand gesetzt
ist, wird das P-Register 24 einen zusätzlichen Schritt v/eitergeschaltet,
um die Programmsteuerung auf den übernächsten Befehl weiterzuschalten und den nächsten Befehlöeuszulassen.
Wenn das Bit 10 eine binäre 0 oder wenn das Erinnerungsflipflop
RMM in den 0-Zustand zurückgesetzt ist, erfolgt keine zusätzliche Weiterschaltung des Programnzählers, und der
nächste Befehl in der Programmfolge wird ausgeführt.
Bit 11
Wenn Bit 11 des SFP-Befehls, das durch das Ausgangesignal
FH1 des I-Registers 23 dargestellt wird, eine binäre 1 ist,
wird der Exponent der Gleitkommazahl im B-Register 25 dem
B-Eingang des F-Volladdierers 27, gesteuert von der Maske im
Q-Register 22, zugeführt«
Bit 12
Wenn das Bit 12 des SFP-Befehls, das durch das Ausgangssignal
FH2 des I-Registers 23 dargestellt wird, eine binäre 1 ist,
wird die Mantisse und das Komplement des Exponenten der · Gleitkommazahl im B-Register 25 dem B-Eingang des F-VoIladdierers
27 zugeführt.
109810/1722
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1549U9
Bit 13
Wenn das Bit 13 des SPP-Befehls, das durch das Ausgangssignal PH3 des I-Registers 23 dargestellt wird, eine binäre 1 ist,
wird die Mantisse der Gleitkommazahl im A-Register 21 dem Α-Eingang des F-Volladdierers 27 zugeführt.
Bit 14
Wenn das Bit 14 des SPP-Befehls, das durch das Ausgangssignal PH4 des I-Registers 23 dargestellt wird, eine binäre
ist, wird der Exponent cer Gleitkommazahl im A-Register 21 dem Α-Eingang des P-Volladdierers 27 zugeführt.
Die folgende Tabelle zeigt die möglichen mikrocodierten Kombinationen des SPP-Befehlswortes und des resultierenden
Inhalts des A-Registers 21.
Ofi'Gi'NAL
1 Π 9 8 1 0 / 1 7 ? ?
| Sprunggleitkomma- | 11 | 12 | 13 | 14 | 3* | 0 | des A-Registers; 21 | 3PP | B | A<'B | 3PP | |
| befehlswortbits | 0 | 0 | 0 | 0 | Inhalt | A>B | = 1 | B | PEMM* ί | = 1 · | ||
| 0 | 0 | 0 | 1 . | SPP-Befehl | FQOO-O | PRMM* I | FQOO=I1FQOO=O | A-IB | Bit 7 | FQOO=O1 | ||
| 4 | 0 | 0 | 1 | 0 | Bit 7 = | 0 | Bit 7 | A-B-I | A-IB | FQOO=I | A | |
| 0 | 0 | 0 | ].;."' | 1 | 0 | A-B-1 | B | B-A-I | A | |||
| 1 | 0 | 0 | 1 . | o,· | 0 | FQOO-I | A | A-B-I | B | B-I | A | |
| •o | 0 | I1V | ο;.'" | 1 | 0 | A | A-B-I | Al-B | B-A-I | A | ||
| 0 | 0 | ].-■ | 1 | 0 | A | B | Λ-Β-1 | A+B | B-I | A-IB | ||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | B | A-B-I | B | -Λ-2 | A-IB | ||
| 0 | 1 | 0. | 0. | 0 | A | AIB | A-B-I | B | -2 | Al-B | ||
| 0 | la | 0 | 0 | 1 | B | A+B | A-B-I | A-IB | -A-2 | A+B | ||
| 0 | 1 | 0 | Γ | 0 | A-B-I | 0 | A-I | A-IB | -2 | A | ||
| 0 | 1 | 0 | I''' | 1 | B | 0 | A-I | B | Β-Λ-1 | A | ||
| 0 | 1 . | 1. | 0 | 0 | A-B-I | A | A-I | B | " -B-I | A | ||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | B | A | A-I | A4 B | B-A-I | A | ||
| 0 | 1 | 1 | l". | 0 | A-I-B | B | A-I | A+B | B-I | A+B · | ||
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | B | B | A-I | B | -A-2 | A+B . | ||
| 0 | 0 | 0 | ο · | 0 | A-l-B | A-I-B | . A-I | B | -2 | A-l-B | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | -1 | A+B | A-I | A+B | -A-2 | A+B | ||
| 0 | 0 | 0 | ι ■. | 0 | A-I | 0 | A-B | A+B, | -2 | A | ||
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | -1 | 0 | A-B | B | B-A | A | ||
| 1 | 0 | 1 | ο . | 0 | A-I | "A | A-B | B | B | A | ||
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | A | A-B | A+B | B-A | AfB | ||
| 1 | 0 | I1 | 1 | 0 | A+l | B ; | A-B | A-I-B | B | AH-B | ||
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | B | A-B | B | -A-I | AH-B | ||
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | A+l | A-I-B | A-B | B | A+B | |||
| I | 1 | 0 | 0 | 1 | -B | A+B | A-B | A+B | -A-I | A | ||
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | A-B , | 0 | A | A+B | -1 | A | ||
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | -B | 0 | A | B | B-A | A | ||
| 1 | 1 | I | Ό | 0 | A-B I | A | A· | B | B | A | ||
| 1 | 1 | 1 | ο ' | 1 | B+l , | A ' | A | A+B | B-A | A+B | ||
| 1 | 1 | 1 | 1 ".. | 0'. | A+B+l | NP- | A | A+B | B | AHB | ||
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | B+l | B | A | -A-I | A+B | |||
| 1 | A+B+l | A+B' | A | -1 | A-l-B | |||||||
| I | 0 | A-JB | ' A " ' | -A-I | A+B | |||||||
| h | A | -1 | ||||||||||
| : 0 | ||||||||||||
| i a | ||||||||||||
108810/1'722
- - 36 -
GrIe it kommarechenoperat ionen
Zwei Gleitkommazahlen werden dadurch miteinander multipliziert,
daß die Mantissen multipliziert und die Exponenten addiert werden. Die sich ergebende Mantisse und der sich ergebende
Exponent stellen das Produkt der beiden Gleitkommazahlen dar. Zwei Gleitkommazahlen werden dividiert, indem die Mantisse
des Dividenden durch die Mantisse des Divisors dividiert und der Exponent des Divisors vom Exponenten des Dividenden
subtrahiert wird. Die sich ergebende Mantisse und der sich ergebende Exponent stellen den Quotienten dar.
Bei der Addition oder Subtraktion von Gleitkommazahlen müssen die Zahlen richtig ausgerichtet sein, d.h. die
Exponentenwerte der beiden Gleitkommazahlen müssen gleich sein. Um die Zahlen auszurichten, werden sie verglichen,
um festzustellen, welche den größeren Exponenten hat. Die Mantisse der kleineren Zahl wird um so viele Plätze
nach rechts verschoben, wie es der Differenz zwischen den beiden Exponenten entspricht. Bei jeder Verschiebung
der Mantisse wird der kleinere Exponent um eins erhöht, wodurch sich bei beiden Gleitkommazahlen gleiche Exponenten
ergeben. Zur Durchführung einer Addition werden die Mantissen addiert, wobei die Summe der beiden Gleitkommazahlen durch
den gemeinsamen Exponenten und die Summen der Mantissen
108810/1722
- 37 -
dargestellt wird. Zur Durchführung einer Subtraktion wird die Mantisse des Subtrahenden von der Mantisse des Minuenden
subtrahiert, wobei das Ergebnis der Subtraktion der beiden Gleitkommazahlen durch den gemeinsamen Exponenten und die
Differenz zwischen den beioen Mantissen dargestellt wird.
Die Genauigkeit der Gleitkommareclienoperationen wird durch
Normierung der Gleitkommazahlen optimiert. Di.: Gleitkommazahlen
werden normalerweise zunächst im Hauptspeicher in normierter Form gespeichert. Die Ergebnisse arithmetischer Operationen
mit den Gleitkommazahlen werden vor der Übertragung in den Hauptspeicher normiert. Eine Gleitkommazahl wird dadurch
normiert,daß ihre Mantisse solange nach links verschoben
wird, bis ihr höchstwertiges Bit eine binfc're Eins ist,
wobei aer Exponent bei jeder LinksverSchiebung der Mantisse
um eine Stelle um eins verringert wird.
Gleitkoüimarechenoperationen werden normalerweise in einem
Digitalrechner durch ein Programm oder Unterprogramm aus einer Folge von Befehlen gesteuert. Die hier verwendeten
Greitkommaadditions- und Gleitkommasubtraktionsunterprogramme,
in denen der erfindungsgemäße Befehl enthalten ist, werden
im folgenden zusammengefaßt:
109810/1722
Befehlsbezeichnung
Befehlswort octal Operation
LDQ LDX LDA SPP Die in Pig. 6 dargestellte Maske wird I
aus dem Hauptspeicher ins Q-Register 22
übertiagen. ;
Eine erste normierte Gleitkommazahl wird im Hauptspeicher-Speicherplatz 2 gespeichert
.
Eine zweite normierte Gleitkommazahl wird aus dem Hauptspeicher ins A-Register
21 übertragen.
01003620 Die Gleitkommazahl im Hauptspeicher-
01003620 Die Gleitkommazahl im Hauptspeicher-
Speicherplatz 2 wird mit der Gleitkommazahl
im A-Hegister 21 verglichen. Die ; Mantisse der kleineren Gleitkommazahl :
wird im A-Register 21 gespeichert. Der Exponent der kleineren Gleitkommazahl wire
vom Exponenten der größeren Gleitkommazahl subtrahiert und die Differenz im :
Exponent (rf eld des A-Registers 21 abge- ■
speichert. Das Prüfflipflop TST wird in den 1-Zustand gesetzt, wenn die Vorzeichen der beiden Gleitkommazahlen ungleich
sind. Wenn die Gl.itkommazahl im A-Register
21 größer war, wird der nächste Befehl LDX der Programmfolge ausgeführt.
109810/172?
- 39 -
Befehls- Befehlswort Bezeichnung octal
IDX
GEN 3
45020037
Operation
Wenn jedoch die Gleitkommazahl im Hauptspeicher-Speicherplatz
2 grb'f3er war, wird die Progoffinmzahl im P-Register 24 um eine
zusätzliche Eins erhöht und der als nächster auszuführende Befehl ist GEN3.
Die Gleitkommazahl im Hauptspeicher-Speicherplatz 2 wird durch die im A-Register
21 gespeicherte Gleitkommazahl ersetzt, so daß der Hauptspeicher-Speicherplatz 2 die größere der beiden Gleitkommazahlen
enthält.
Die Mantisse der kleineren Gleitkommazahl im A-Register 21 wird um eine der Exponentendifferenz
im Exponentenfeld des A-Registers 21 entsprechende Zahl von Plätzen nach rechts verschoben. Wenn die
Exponentendifferenz im A-Regisber 21 größer als 31 i3t, wird der nächste Befehl BRU in der Programmfolge ausgeführt.
Vlenn. die Exponenbcndifferenz im A-Reglster
21 kleiner ala 3 1 Lob, wird die Programmzahl
Lm P-Roglabor 2\ um einen zuuäbzltfccheri
Höhetbb orhöht und dur übernächste Befehl
iiTA wird nuöge f'iihrb.
10901071722
15A9A49
Befehls- Befehlswort
bezeichnung octal Operation
BRU Das Gleitkommaunterprogramm wird beendet,
\ und das Programm geht über in ein Korrek-
. turunterprogramm.
STA : Die verschobene Mantisse der kleineren
Gleitkommazahl im A-Register 21 wird
• .' in einem ausgewählten Hauptspeicher-Speicherplatz
gespeichert.
LDA Die größere der beiden Gleitkommazahlen
: wird aus dem Hauptspeicher-Speicherplatz
2 ins A-Register 21 übertragen.
ANA Das Exponentenfeld des A-Segisters 21
wird gelöscht, und die Mantisse der größeren Gleitkommazahl bleibt im
: . Mantissenfeld des A-Registers 21.
BTS : Der Zustand des Prüfflipflops TST wird
: geprüft. Wenn TST in den Eins-Zustand
gesetzt ist, wodurch angezeigt wird, daß die beiden Gleitkommazahlen ungletöie
! Vorzeichen haben, geht das Programm auf
das Subtrahierprogramm über, das mit dem Befehl SUB beginnt. Wenn das Prüfflipflop
TST in den Mullzustand zurückgesetzt ist,
; woühirch angezeigt wird, daß die Gleitkomma
zahlen gleiche Vorzeichen haben, wird als
nüchEibfciü dur erafce Befehl ADD den Addl-
t; ii)riMuntur[)L'tii;r iiuiiuj π ungeführt;.
I (I η 8 I O / I 7 2 2 ßAD ORIGINAL
Additionsunterprogramm
Befehls- ■ bezeichnung
ADD
Befehlswort octal
Operation |
Die größere im A-Register 21 gespeicherte Mantisse wird zur kleineren im ausgewählter.
Hauptspeicher-Speicherplatz gespeicherten Mantisse hinsuaddiert. Das Ergebnis wird
im Hantissenfeld des A-Registers 21 ge-
speichert. :
GEN
ORA
45040037 Wenn bei der Addition zweier Mantissen ein Übertrag auftrat, wird die Mantisse des
Ergebnisses um eine Bitstelle nach!rechts
verschoben und als nächster der in!der Reihenfolge nächste Befehl ORA ausgeführt.
Wenn während der Addition der Mantissen
kein Übertrag auftrat, wird die Programra- «aahl im P-Register 24 um eine zusätzliche
1 erhöht und als nächstes der übernächste Befehl SPP der Befehlsfolge ausgeführt.
Eine binäre Eins wird in der Bitstelle 17
des Exponentenfeldes im Α-Register;21 gespeichert,
um anzuzeigen, daß die Ergebnismantisse um eine Stelle nach rechts ver-
i schoben wurde und daß der Ergebnisexponent
um 1 erhöht werdsn muß.
109810/1722 sad !
- 42 -
copy
Ί T
Additionsunterprogramm
Befehls- Befehlswort
be zeichnung octal Operation
SFP ' 01066140 Wenn das Vorzeichen der G].eitkommazahlen
j " negativ war, wird eine binäre Eins in der
ι .Vorzeichenbitstelle des Α-Registers A ge-
; speichert, um anzuzeigen, daß das Vor-
: zeichen des Ergebnisses negativ ist.
' Der Exponent der grö(3eren Gleitkommazahl
im Hauptspeicher-Speicherplatz 2 wird zum Inhalt des Exponentenfeldes und des llantissenfeldes
im A-Register 21 hinzuaddiert wobei das Ergebnis im A-Register 21 gespeichert wird. Der Exponent des Ergebnisses
wird mithin automatisch korrigiert, wenn eine binäre 1 in der Bitstelle 17 des
A-Register-Exponentenfeldes während der Ausführung des Befehls ORA gespeichert
war. Das A-Register 21 enthält deshalb das normierte Ergebnis der Gleitkommaaddition.
Wenn während der Addition ein Übertrag auftrat, der einen Überlauf des Exponentenfeldes anzeigt, wird die Programrazahl
im P-Register 24 um eine zusätzliche 1 erhöht, wodurch der übernächste
Befehl BRU in der Befehlsfolge ausgeführt wird. V/enn kein Übertrag auftritt, wird der mir.liste Befehl BRU in
der Befihlofolgo ausgeführt.
utT nun lUfiJOJ ;(! nusge ι min,. _ay
,109B10/1722 · °0?Ί
Additionsunterprogramm
Befehls- Befehlswort , · Operation
bezeichnung octal
bezeichnung octal
BRU Die Gleitkommaoperation wird !beendet,
so daß ins Hauptprogramm übergeganger.
wird.
I ι
BRU Ein ein Maßstabsproblem anzeigender
Überlauf ist aufgetreten, so j daß ein Korrekturunterprcsgramm eingeleitet
wird. !
Subtraktionsunterprogramm
Befehls- Befehlswort
bezeichnung octal Operation
SUB Die in dem ausgewählten Hauptspeichei
' Speicherplatz gespeicherte kleinere Mantisse wird von der größeren Mantie
im A-Register 21 subtrahiert. Das Ergebnis wird im Mantissenfeld des
A-Registers 21 gespeichert.
JO/1722
!549449
Befehlsbezeichnung
GEN 3 !
Befehlswort octal
45012037 Operation
Die Ergebnismantisse im Α-Registers 21 wird solange nach links verschoben,
bis das höchstwertige Bit im Mantissenfeld (Flip-Flop A16) eine binäre Eins ist oder bis 31 Verschiebungen
erfolgt sind, wobei die Zahl im J-Zähler 30 bei jeder Vaschiebung
um 1 erhöht wird. Das Komplement der letzten Zahl im J-Zähler 30 wird in die Bitstellen 21-17 des A-Registers
21 übertragen. Wenn die Zahl im J-Zähler 30 31 ist, zeigt dies ein Maßstabsproblem an, und der nächste
Befehl BRU der Befehlsfolge wird ausgeführt. Andernfalls wird die Prografflzahl
im P-Register 24 um eine zusätzliche Eins erhöht, und der übernächste Befehl SFP der Befehlsfolge als
nächster ausgeführt.
BRU j
Gehe üoer zum Fehlerunterprogramm und beende die GIeit-Unterprogramme.
- 45 -; , 10 9 8 10/1722
BAD ORtGlNAU
Befehlsbeaeichnung
Befehlswort octal
Operation
01061660 Wenn das Vorzeichen der größeren Gleitkommazahl negativ ist, wird eine ein
Ilinuszeichen darstellende binäre Eins in der Vorzeichenbitstelle des A-RegistBr!
21 gespeichert. Die ochiebezahl des Zähle]
30, deren Komplement im iixpone~.itenfeld
des A-Registers 21 gespeichert ist, wird vom Exponenten der größeren Gleitkomma-
zahl abgezogen, die im Hauptspeicner-Speicherplatz 2 gespeichert ist. Das
den richtigen Exponenten der verbleibende! Zahl darstellende Ergebnis wird ins Exponentenfeld
des A-Registers 21 gesetzt. Das A-Register 21 enthält mithin die> '
Mantisse, den Exponenten und das Vor-r
zeichen, die die Differenz zwischen der
1 j
größeren oder kleineren Gleitkommazahl darstellen. Wenn während der Subtraktion
der Zahl des J-Z-'hlers 30 von Exponenten
der grö§eren Gleitkommazahl ein Übertrag
auftritt, ist ein Unterlauf aufgetreten, der anzeigt, daß ein Ilaßstabproblem
aufgetreten ist, und die Programmzahl im P-Register 24 wird um.eine zusätzliche
Eins erhöht, so daß als nächster der Übernächste Bef ch] BRU der Befehlof r>j[:e
109810/1722
- 46 -
1549U9
Befehls- Befehlswort Operation
bezeichnung octal
ausgeführt wird, V/enn kein Maßstabsproblem angezeigt wird, wird der nächste
Befehl BRL der Befehlsfolge ausgeführt.
BRU Die Gleitkommaoperation wird beendet
und ins Hauptprogramm übergegangen.
BRU Ein Maßstabsproblem ist aufgetreten,
und es wird in ein Korrekturprogr^mra
übergegangen.
Sprunggleitkommabefehlsausführung
Der Sprunggleitkommabefehl Si1P wird vorzugsweise für Gleitkommaoperationen
verwendet. Durch den Befehl wird Ilauptspeicherraum und Verarbeitungszeit eingespart. Im folgenden
wird die Wirkungsweise der Rechenanlage bei den einzelnen im Abschnitt "Gleitkommarechenopera-tionen" aufgeführten
Sprunggleitkommabefehlen SFP beschrieben:
BAD ORIGINAL
— Λ ν —
10 9 8 10/1722
Die Bits 4, 7, 8, 9 und 10 des■SFP-Befehlswortes sind
in dieser mikrokodierten Form binäre Einsen. Zu Beginn der Ausführung des Befehls enthalten das A-Register 21
und der Hauptspeicher-Speicherplatz 2 normierte Gleitkommazahlen. Wie aus dem in Pig. 15 dargestellten Zeitdiagramm
zu ersehen ist, wird das Sprunggleitkommabefehlswort aus dem Hauptspeicher ins I-Register 23 übertragen
und die Programmzahl im P-Register 24 während des' Reihenfolgesteuerzusta.Lds
1 um 1 erhöht, wobei dieser Reihenfolgest euerzustand 1 durch das Signal SC1A dargestellt
wird, wie dies in dem Abschnitt "Takt und Reihenfolgesteierung"
beschrieben ist.
Der durch das Signal S03A gekennzeichnete Reihenfolgesteuerzustand
3 wird in Abhängigkeit von Bedingungen eingeleitet, die die Schaltfunktion ergeben:
S003 = DSi1P · DS08 * (DXOO ' SC01 · TLPSf SC02 · TLPS)
Der Reihenfolgesteuerzustand 3 wird nur dann eingeleitet,
wenn das Signal DS08 vorhanden ist. Das Signal DS08 stellt das Bit 8 des SPP-Befehls am Ausgang des Paralleladdierwerks
20 dar. Y/enn das Signal DX und DO auftritt, wodurch angezeigt wird, dai3 dt Bits 15 - 17 des
SJTP-Befohls 0 sind und dai3 keine Indexmodifikation erfolgen
aoll, wird unmittelbar nach Beendigung d-ea Reihonfo l.ges teuer-
10 9 8 10/1722 BAD ORIGINAL
εο
3 zustande 1 der Reihenfolgesteuerzustand eingeleitet, wenn
das Bit 8 des SFP-Befehlswortes eine binäre Eins ist. Wenn
das Signal DXOO auftritt, wodurch angezeigt wird, daß
eine Indexmodifikation durch die Bits 15-17 des SFPt
Befehls verlangt wird, beginnt nach der Beendigung des Reihenfolgezustands 2, der nicht in Fig. 15 dargestellt
ist, der Reihenfolgesteuerzustand 3, wenn das Bit 8 des SFP-Befehlswortes eine binäre 1 ist.
Zu Beginn des Reihenfolgesteuerzustands 3 tritt das Signal
MAM2 auf, wie es in Fig. 15 gezeigt ist, um die Adresse
des Hauptspeicher-Speicherplatzes 2 ins Hauptspeicheradressenregister
32 zu übertragen. In Abhängigkeit vom Signal BDOB
wird die normierte Gleitkommazahl im Speicherplatz 2 aus dem Hauptspeicherdatenregister 33 ins B-Register 25 übertragen.
Dann tritt das Signal UBlTA auf, um das Einerkomplement der Gleitkommazahl im B-Register 25 an die Eingänge de3
Paralleladdierwerks 20 zu legen. Ferner tritt das Signal UEIIC auf , um eine 1 an den Volladdierer der niedrigsten
Stufe des Paralleladdierwerks 20 zu legen, wodurch das
Zweierkomplement der Gleitkommazahl im B-Register 25 gebildet wird. Das Signal UAAU tritt auf, um die normierte Gleitkommazahl
im A-Register 21 den Eingängen des Paralleladdierwerks
20 zuzuführen. Das Paralleladdierwerk 20 subtrahiert also die normierte Gleitkommazahl im B-Register 25 von der
109810/1722 -BADORIG.NAL
- 49 -
normierten Gleitkommazahl im A-Register 21. Wenn das
Signal DC 22 auftritt, wodurch das Iiichtvorhandensein
eines Übertrags am Ausgangs des Volladciierers D22 angezeigt
wird, ist die Gleitkommazahl im B-Register 25 größer ate
die Gleitkommazahl im A-Register 21. Das Erinnerungsflipflop
RtM wird in Abhängigkeit vom Signal DC22 in den 1-Zustand
gesetzt. Der Zustand des Erinnerungsflipflop RMM zeigt somit die relative Größe der Gleitkommazahlen im A-Register
und im B-Register 25 an.
Als nächstes wird der Reihenfolgesteuerzustand 4 eingeleitet, wie es durch das Signal SC4 A im Zeitdiagramm nach Pig. 15
verlangt wird. In Abhängigkeit vom Bit 9 des SFP-Befehlswortes
wird das Prüfflipflop TST während des Taktes TCT3
in den Eins-Zustand gesetzt, wenn die im A-Register 21 und im B-Register 25 gespeicherten Gleitkommazahlen
ungleiche Vorzeichen haben. Im Takt TCT3 wird das Übertragflipflop
FCF in Abhängigkeit vom Bit 4 des SFP-Befehlswortes
in den Eins-Zustand gesetzt.
In Abhängigkeit vom Bit 7 des SFP-Befehlswortes wird der
Exponent der kleineren Gleitkommazahl seriell vom Exponenten
der größeren Gleitkommazahl im F-Yolladdierer 27 subtrahiert,
und der Exponentenrest und die Mantisse der kleineren Gleit-
10 9 8 10/1722 BAD
- 50 -
1S49U9
kommazahl werden im A-Register 21 gespeichert. Diese Operation erfolgt in Abhängigkeit von der Maske im
Q-Register 22, die anzeigt, ob die Binärziffern der Gleitkommazahlen im A-Register 21 und B-Register 25,
die jeweils durch die Sfenale PAOO, PAOO und PBOO, PBOO dargestellt werden und dem P-Volladdierer 27 richtig
zugeführt werden, Mantissen- oder Exponentenbits sind,
und in Abhängigkeit vom Zustand des Erinnerungsflipflop RMM,
das anzeigt, welche der beiden Gleitkommazahlen größer ist. Die Serienverschiebung der Gleitkommazahlen im A-Register
21 und B-Register 25 und der Maske im Q-Register 22 in die Eingänge des F-Addierers 27 wird von cbn Schiebesignalen
ASRA, QSRQ, BSBU und BSBL gesteuert, die alle 24 mal nacheinander während des Reihenfolgesteuerzustands 4
auftreten, um den gesamten Inhalt des A-Registers 21, des Q-Registers 22 und des B-Registers 25 in die Eingänge
des F-Volladdierers 27 zu schieben.
Wie aus Pig. 9 und demjenigen Teil aus Pig. 14 zu ersehen ist, der sich auf Bit 7 der SFP-Befchle bezieht, wird die
Mantisse der Gleitkommazahl im A-Register 21 unverändert
durch den F-Volladdierer 27 hindurch zurück ins A-Register
21 geschoben, wenn das Erinnerungsflipflop RMM in den Kins-Zustand
gesetzt ist, wodurch angezeigt wird, daß dfe Gleitkommazahl
im B-Register 25 größer ist. Die Mantisse der
1 09810/1722 bad original
Ί5Α9449
Gleitkommazahl im B-Register 25 wird unverändert durch den F-Volladdierer 24 hindurch ins A-Register 21 geschoben, wenn
das Erinnerungsflipflop RMM in den Null-Zustand zurückgesetzt
ist, v/odurch angezeigt wird, daß dfe Gleitkommazahl im A-Register
21 die größere ist. Das Signal FQOO, das während der Verschiebung der Mantissenfelder in den F-Volladdierer
27 eine binäre 1 ist, verhindert die Ausführung einer Rechenoperation
mit der Mantisse der kleineren Gleitkommazahl, wenn sie über den F-Volladdierer 27 ins A-Register 21 geschoben
wird. .
Wenn das Signal FQOO eine binäre 1 ist, wodurch angezeigt wird, daß die Exponenten der Gleitkommazahlen den Ijngängen
des F-Addierers 27 zugeführt werden, steuert der Zustand des Erinnerungsflipflop RMM den F-Volladdierer 27. Wenn
das Erinnerungsflipflop RMM in den Eins-Zustand gesetzt ist, wird das Einerkomplement des Exponenten der Gleitkommazahl
im A-Register 21 dem Eingang des F-Addierers 27 zugeführt. Das Eingangssignal FCF des F-Übertragflipflop
73 liefert ein zusätzliches Eingangssignal an den F-Volladdierer
27, wodurch das Zweierkomplement des Exponenten aus dem A-Register 21 gebildet v/i -d. Der Exponent der'Gleitkommazahl
im B-Register 25 v/ird ebenfalls dem F-Volladdierer 27 zugeT'ihrb. Da«" iOrgebimj der Subtraktion des Exponenten
der Gleitkommazahl im A-Regiater 21 vam Exponenten der Gleitkomma«:! hi im fi-Iiot;in bor· <·.") v/ird im Λ-Ιίπ(';) über d\ «b,!;oispüicih5c;r b
109010/1722 BPvD
Wenn das Erinnerungsflipflop HMM in den Nullzusta d zurückgesetzt
ist, wird das Zweierkomplement des Exponenten der Gleitkommazahl im B-Register 25 gebildet und das Ergebnis
der Subtraktion des im B-Register gespeicherten Exponenten vom Exponenten im A-Register ins A-Register 21 gesetzt.
Fach der Beendigung der Verschiebung des Inhalts.des A-Registers
21, des Q-Registers 22 und des B-Registers 25 über den P-Yolladdierer 27 enthält deshalb das Mantissenfeld
des A-Regfeters 21 die Ilantisse der kleineren Gleitkommazahl
und das Exponentenfeld des A-Registers 21 die
Differenz zwischen den Exponenten der beiden Gleitkommazahlen.
Im Takt TCT2 des Reihenfolgesteuerzustands 4 wird die
Programmzahl aus dem P-Register 24 dem Paralleladdierwerk 20 zusammen mit d?m Signal UEITO zugeführt, wodurch eine um
1 erhöhte Programmzahl am Ausgang des Paralleladdierwerks 20 erscheint. Wenn das Erinnerungsflipflop RMM während
des Reihenfolgesteuerzustands 3 in den Eins-Zustand gesetzt
war, wodurch angezeigt wird, daß die Gleitkommazahl im B-Register 25 größer ist als die Gleitkommazahl im A-Register
21, tritt im Takt TLPS das Signal PAUP auf, um die erhöhte Programmzahl ins P-Register 24 zu übertragen. Wenn also
die -Gleitkommazahl im B-Register 2^ größer als die Gleitkommazahl
Lm A-Register 21 int,- wird die Programmsahl im P-ßegister
24 vmh-'end der Ausführung des SET-Befühls zweimal um 1 erhöht.
inaa.1-071722 ■
~ '- ~ BAD ORIGINAL
SFP-Befehl (01066140)
Die mikrocodierten Bits 5, 6, 10, 11, 13 und 14 des SFP-Befehls werden in dieser mikrocodierten Form des
SFP-Iefehls in den Eins-Zustand gesetzt. Zu Beginn der
Ausführung des SFP-Befehls enthält das A-Register 21 die aus dei* Additionsoperation resultierende Summenmantisse,
und eine binäre 1 wird in der Bitstelle 17 des A-Registers 21 gespeichert, wenn eine Korrektur
des Exponenten erforderlich ist. Während der Ausführung dieses SFP-Befehls wird der Reihenfolgesteuerzustand 3 nicht
eingeleitet, sondern es wird unmittelbar nach dem Reihenfolgesteuerzustand
1 oder 2 der Reihenfolgesteuerzustand eingeleitet, da das Bit 8 des Befehlswortes eine bhäre
Null ist.
In Abhängigkeit vom Bit 6 wird das Flipflop A23 des A-Registers 21 in den 1-Zustand gesetzt, wenn das Flipflop B23 des
B-Registers 25 in den Eins-Zustand gesetzt ist. Wenn also das Vorzeichen der Gleitkommazahlen negativ ist, wird eine
binäre 1 in der Vorzeichenbitstelle des A-Registers 21 gespeichert. In Abhängigkeit von den Bits 11, 13 und 14 des
FSP-Befehlsw-rtes wird der Inhalt des A-Registers 23, die
Ilaske in ^-Register 22 und der Exponent im B-Register
seriell den Eingengen des F-Volladdierers 27 zugeführt, wie dies in Fig. 14 dargestellt ist. Die Ausgangsgröße
des F-Volladdierers 24, die die Ergebnismantisse und den ■ / 10 9 810/1722
- 54 - bAd
Ergebnisexponenten enthält, wird im A-Reglster 21 gespeichert.
In Abhängigkeit von Bit 5 des Su1P-Befehls wird das Erinnerungsflipflop
HI1IM in den 1-Zustand gesetzt, wenn während der seriellen
Verschiebung über den F-Volladdierer 27 im Exponentenfeld ein
übertrag auftritt. In Abhängigkeit vom Bit 10 des SFP-Befehls
wird die Programmzahl im P-Register 24 um eine zusätzliche Eins erhöht, wenn das Erinnerungsflipflop RMM in den 1-Zustand
gesetzt ist, wie es beim SFP-Be&hl (01003620) beschrieben
wurde.
Die Bits 4, 5 , 6, 10, 11, 13 und 14 sind bei dieser Version der SFP-Befehle 1. Das Mantissenfeld des A-Registers 21 enthält
das normierte Ergebnis der Subtraktion der Mantisse der kleineren Gleitkommazahl von der Mantisse der größeren Gleitkommazahl, während das Exponentenfeld des A-Reg.sters 21
das Komplement derjenigen Zahl enthält, die die Anzahl der Stellen darstellt, um die die Ergebnismantisse nach
links verschoben wurde, um sie zu normieren. Der Reihenfolgesteuerzustand
1 ist identisch mit dem des SiT-Befehls
01003620, so daß der Reihenfolgesteuerzustand 3 nicht eingeleitet
wird. ■
109810/1722
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Während der Ausführung dieses SFP-Befehls wird die größere
Gleitkommazahl aus dem Hauptspeicher-Speicherplatz 2 ins
B-Register 25 übertragen. In Abhängigkeit vom Bit 4 des
SFP-Befehls wird das F-Übertrag-Hipflop 73 im Takt
TCI3 des Reihenfolgesteuerzustands 4 in den Eins—Zustand
gesetzt. Ansonsten ist die Ausführung dieses SFP-Befehls
mit der des SFP-Befehls 0106OJi-O Identisch* Während der
Serienverschiebung .des Inhaltes des A-Registers 21, des
Q-Registers 22 und des B-Registers 25 in die Eingänge des F~Yolladdierers 27 wird die Schiebezahl im Exponentenfelc.
.des A-Registers 21 vom Exponenten der größeren im B-Register 25 gespeicherten Gleitkommazahl subtrahiert«
Nach Beendigung der Schiebeoperation enthält das A~%ister
.21 die normierte Mantisse und den Exponenten des Ergebnis^·.,
ι ü ö e ι ο /1 ί a 2
Claims (1)
- Patentansprüche1 . Einrichtung zur Verarbeitung von Gleitkommazahlen, die alle eine Mantisse und einen Exponenten enthalten, mit einer ersten Speichervorrichtung zur Speiaierung der Mantisse und des Exponenten einer ersten Gleitkommazahl und mit einer zweiten Speichervorrichtung zur Speicherung der Mantisse des Exponenten einer zweiten Gleitkommazahl, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsvorrichtung vorgesehen ist, die ein Ausgangssignal abgibt, das anzeigt, welche der beiden Gleitkommazahlen die größere ist, daß eine erste Übertragungsvorrichtung vorgesehen ist» die die "beiden Gleitkommazahlen in die Vergleiohsvorrichtung überträgt, und daß eine zweite übertragungsvorrichtung vorgesehen ist, die auf das Aufgangssignal der Vergleichsvorrichtung anspricht und daraufhin die Mantisse der kleineren Gleitkommazahl in die erste Speichervorrichtung überträgt«2, Einrichtung nach Anspruch ^,dadurch g e k e nnzeich. η etc, daß die erste Speichervorrichtung oinen ersten Teil sur Speicherung der Mantisse und e--nen zweiten Teil zur Speicherung ä&s Exponenten einer er :-en Gl--itkoiiiDazahl enthalts daS die- sv/eite 3r^iühervorri .feungORIGINALeinen ersten Teil zur Speicherung der Mantisse und einen zweiten Teil zur Speicherung des Exponenten einer zweiten Gleitkommazahl enthält und daß die zweite Übertragungsvorrichtung die Mantisse der-zweiten'Gleitkommazahl aus dem ersten Teil der zweiten Speichervorrichtung in den ersten Teil der ersten Speichervorrichtung überträgt.3, -Einrichtung nach Anspruch 2, da' durch g e k e η η-z e ic h.n e t, daß die Vergleichsvorrichtung eine bistabile Vorrichtung enthält, die ein erstes Ausgangesignal abgibt, wenn die erste Gleitkommazahl die größere ist, und die ein zweites Ausgangssignal abgibt, wenn die zweite Gleitkommazahl die größere ist, daß die Übertragungsvorrichtung auf das erste Ausgangssignal anspricht und dann die Mantisse der zweiten Gleitkommazahl aus dem eisten Teil der zweiten Speichervorrichtung in den ersten Teil der ersten Speichervorrichtung übertat. ·4* Einrichtung nach Anspruch 1, die im binären Zahlensystem arbeitet, dadurch ge- kenn, zeichne t, daß die Darstellung des Exponenten der Zahlen derart vorgenommen ist, daß die Ziffer mit der höchsten Stellenwertigkeit eine binäre Eins ist, wenn der Exponent positiv ist (und mithin eine binäre 0, wenn der Exponent negativ ist),, und daß,, wenn die Gleitkommazahl Null ist, diese höchstwertige Ziffer eine binäre 1 ist, wobei die übrigen Ziffern des Exponenten IJull sind.1098 10/1722- 58 - -!3. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsvorrichtung eine erste una eine zweite Torschaltung enthält, von denen die erste Torschaltung die Mantisse der ersten Gleitkommazahl aus der ersten Speichervorrichtung und die zweite Torschaltung die Mantisse der zweiten Gleitkommazahl aus der zweiten Speichervorrichtung aufnimmt, daß Logikvorrichtungen vorgesehen sind, die auf die erste Torschaltung ansprechen und die zweite Torschaltung durchsteuern und auf das zweite Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung ansprechen, um die erste Torschaltung durchausteuern und die zweite Torschaltung zu sperren, und daß eine dritte Übertragungsvoirichtung vorgesehen ist, die die Ausgangssignale der beiden Torschaltungen in den ersten Teil der ersten Speichervorrichtung überträgt.6. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einem Rechenwerk, d a d u r ch gekennzeichnet, daß Steuervorrichtungen an das Rechenwerk angeschlossen sind, die die Ausführung einer Rechenoperation mit einem Teil (der Mantisse) der Gleitkommazahl verhindern und die Ausführung einer Rechenoperation durch das Rechenwerk mit einem zweiten Teil (dem Exponenten) der Gleitkommazahl ermöglichen, daß die zweite Übertragungsvorrichtung die Mantissen- und Exponenten-Ausgangsgrößen des Rechenwerks jeweils in dan ersten und zweiten Teil der Speichervorrichtung übertragt.10 9 8 10/1722BAD7« Einrichtung nach Anspruch β, d a d u r c h g e k e η nz e i c h η e t, daß sie eine dritte Speichervorrichtung enthält,-die einen ersten Teil aufweist, der einer Mantisse einer Gleitkommazahl zugeorndet ist, die eine erste Art von Binärziffer enthält, und einen zweiten Teil aufweist,-der einem Exponenten einer Gleitkommazahl entspricht, die eine zweite Art von Binärziffer enthält? daß die erste ■Übertragungsvorrichtung auf die erste Art von Binärziffer im ersten Teil der dritten Speichervorrichtung anspricht und die Mantisse einer der Gleitkommazahlen aus dem ersten Teil der entsprechenden Speichervorrichtungen ins Rechenwerk überträgt, daß die zweite Übertragungsvorrichtung auf die zweite Art von Binärziffer im zweiten Teil der dritten Speichervorrichtung anspricht und die Exponenten in dem zweiten Teil der ersten und zw.Iten Speichervorrichtung ins Rechenwerk überträgt, unddaü die dritte übertragungsvorrichtung die dem Rechenwerk zugeführte Mantisse vom Ausgang des Rechenwerks in den ersten Teil der ersten Speichervorrichtung und das Ergebnis der vom Rechenwerk mit den Exponenten der beiden Gleitkommazahlen ausgefHnrten Rechenoperation in den zweiten Teil der ersten Speichervorrichtung überträgt.8. Einrichtung nach Anspruch 7, da durch g e k e η nz e i c h η et, daß die zweite Speiohavorrichtung einen ersten Teil, der einer Mantisse einer Gleitkommazahl zugeordnet ist, die eine Gruppe von Binärziffern einer ersten Art enthält,·■■■■■'. -.-' 109810/1722.60-und ferner einen zweiten Teil aufweist, der einem Exponenten einer Gleitkommazahl zugeordnet ist, die eine Gruppe von Binärziffern einer zweiten Art enthält, daß die Steuervorrichtungen auf die Gruppe von Binärziffern der zweiten Art aus der zweiten Speichervorrichtung ansprechen und daraufhin die Ausführung einer Rechenoperation durch das Rechenwerk mit dem Exponenten der Gleitkommazahl aus der ersten Speichervorrichtung, ermöglichen.9. Einrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen auf die Gruppe der Binärzahlen der ersten Art in der dritten Speichervorrichtung und auf das erste Ausgangssignal der Yergleichsvorrichtung ansprechen und daraufhin die Ausführung der Rechenoperation durch das Rechenwerk verhindern und das Rechenwerk an seinem Ausgang die Mantisse der zweiten Gleitkommazahl abgeben lassen und daß die Steuervorrichtungen ferner af die Gruppe von Binärziffern der ersten Art (die der Mantisse entsprechen) ansprechen und die Ausf Ehrung einer Rechenoperation mit der Mantisse der Gleitkommazahl verhindern. -BAD ORIGINAL109810/1722_ 61 -Leer's e ι te
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| US3304417A (en) * | 1966-05-23 | 1967-02-14 | North American Aviation Inc | Computer having floating point multiplication |
-
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