DE3852217T2

DE3852217T2 - Gerät und Verfahren zur Beschleunigung des effektiven Subtraktionsverfahrens durch die Annäherung des Absolutwerts der Differenz zwischen Exponentargumenten.

Info

Publication number: DE3852217T2
Application number: DE3852217T
Authority: DE
Inventors: Nashum Moshe Gavrielov; Paul E Gronowski; Victor Peng
Original assignee: Digital Equipment Corp
Current assignee: Digital Equipment Corp
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2008-06-21
Also published as: KR890000967A; DE3852217D1; US4858165A; JPS6486237A; IL86793A; CA1294055C; KR940002268B1; EP0296071B1; AU1813988A; EP0296071A2; JPH0545980B2; AU8809891A; EP0296071A3; IL86793A0

Description

Hinterarund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Datenverarbeitungssysteme und insbesondere eine Vorrichtung zur Ausführung der Gleitkomma-Operationen eines Datenverarbeitungssystems.

2. Erläuterung des Standes der Technik

Datenverarbeitungssysteme sind normalerweise dazu in der Lage, im Gleitkomma-Format gespeicherte numerische Größen zu verarbeiten. Ein Beispiel für ein solches System ist im Dokument US-A-4639887 offenbart. Im Gleitkomma-Format wird eine numerische Größe durch einen Bruchwert und durch einen (Exponent-)Argumentwert dargestellt. Der Argumentwert stellt die Potenz dar, auf die die Exponentenbasis erhöht wird, während der Bruchwert den die Zahl multiplizierenden Exponentialteil darstellt. Der Hauptvorteil des Gleitkomma-Formats besteht in dem Zahlenbereich, der in den Datenverarbeitungssystemen verarbeitet werden kann, ohne daß außergewöhnliche Verfahren installiert oder Konventionen vereinbart werden müssen. Ein Gleitkomma-Prozessor, der in der Lage ist, die hier offenbarte Erfindung in vorteilhafter Weise auszunutzen, ist in "The MicroVAX 78132 Floating Point Chip" von William R. Bidermann, Amnon Fisher, Burton M. Leary, Robert J. Simcoe und William R. Wheeler, Digital Technical Journal, Nr. 2, März 1986, Seiten 24-36 beschrieben.
Das Gleitkomma-Format hat den Nachteil, daß die Ausführung von Additionsund Subtraktions-Operationen in diesem Datenformat komplexer ist und mehr Zeit beansprucht als dieselben Operationen im Standard-Datenformat. Diese Komplexität ist darauf zurückzuführen, daß man die Brüche erst ausrichten muß, bevor man sie addiert oder subtrahiert, 50 daß die Exponenten identisch sind, und sie ist darauf zurückzuführen, daß man das Ergebnis möglicherweise normieren muß, das heißt, daß man den Bruch der resultierenden Größe solange verschieben muß, bis eine logische "1" an der höchstwertigen Bitposition gespeichert wird, und daß man das Argument des Exponenten entsprechend angleichen muß.
Es wird nun auf Figur 1 Bezug genommen. Die Additions- und Subtraktions-Operationen werden im Hinblick auf die effektiven Additions- und die effektiven Subtraktions-Operationen definiert, die genauer gesagt zusammenhängende Operationsabläufe darstellen. Die Additions- und Subtraktions-Operationen 101 werden in eine effektive Additions-Operation 102 und eine effektive Subtraktions- Operation 103 unterteilt. Die effektive Additions-Operation 102 beinhaltet die Operationen zum Addieren von Operanden, die das gleiche Vorzeichen haben, und zum Subtrahieren von Operanden, die unterschiedliche Vorzeichen haben. Die effektive Subraktions-Operation 103 beinhaltet die Addition von Operanden mit unterschiedlichem Vorzeichen und die Subtraktion von Operanden mit gleichem Vorzeichen.
Als nächstes wird auf Figur 2 Bezug genommen. Hier werden die Schritte zum Durchführen der effektiven Subtraktions-Operation gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Im Schritt 201 wird der Unterschied zwischen den Exponenten festgestellt. Auf der Basis dieses Unterschieds zwischen den Exponenten werden die logischen Signale, die die kleineren Operanden darstellen, solange verschoben, bis die Argumente der Exponenten, die die zwei Operanden darstellen, gleich sind, das heißt, die Operandenbrüche werden im Schritt 202 ausgerichtet und dann werden die ausgerichteten Größen im Schritt 303 subtrahiert. Wenn die resultierende Größe negativ ist, dann muß das 2er- Komplement der beiden berechnet werden, das heißt im Schritt 204 war der Subtrahend größer als der Minuend. Im Schritt 205 wird die höchstwertige Bitposition, die ungleich Null ist (das heißt, das führende Signal der logischen "1"), bestimmt. Auf der Basis dieser Bitposition wird der daraus resultierende Größen-
Operand normiert, das führende Signal der logischen "1" wird zur höchstwertigen Bitposition verschoben und das Argument des Exponenten wird im Schritt 206 entsprechend angeglichen. Im Schritt 207 wird die Rundung des resultierenden Operandenbruchs durchgeführt. Wie denjenigen bekannt ist, die mit der Durchführung von Gleitkomma-Operationen vertraut sind, kann die Durchführung der sieben Schritte der effektiven Subtraktions-Operation gemäß Figur 2 eine relativ lange Zeit in Anspruch nehmen.
Aus diesem Grund hat daher bisher ein Bedarf nach einem Verfahren und einer entsprechenden Vorrichtung zur Beschleunigung der effektiven Subtraktions- Operation bestanden.

Merkmale der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Datenverarbeitungssystem zu schaffen.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zur Durchführung der Gleitkomma-Operationen zu schaffen.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Technik zur Beschleunigung der effektiven Subtraktions-Operation in einer Gleitkomma- Einheit zu schaffen.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Differenz zwischen einer Teilmenge des Signals des Operandenexponent-Arguments zu verwenden, um die effektive Subtraktions-Operation zu beschleunigen.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, mit dem effektiven Subtraktions-Verfahren auf der Basis der Differenz zwischen einer Teilmenge der Operandenexponent-Argumentsignale zu beginnen, bevor die Differenz zwischen den Exponent-Argumenten zur Verfügung steht.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung betrifft hauptsächlich eine Vorrichtung zum Durchführen von Gleitkomma-Operationen, bei denen Operanden mit unterschiedlichem Vorzeichen addiert und Operanden mit gleichem Vorzeichen subtrahiert werden, wobei die Subtraktions-Einrichtung eine erste Subtraktions-Einrichtung zum Bestimmen einer ersten Differenz zwischen Operandenexponent-Argumentsignalen umfaßt, wobei die Subtraktions-Einrichtung weiterhin folgendes aufweist:
- eine zweite Subtraktions-Einrichtung zum Bestimmen einer zweiten Differenz zwischen einer Teilmenge der Operandenexponent- Argumentsignale, wobei die Teilmenge der Operandenexponent- Argumentsignale so gewählt wird, daß sie exponentiell einer Zahl entspricht, die größer ist als die Zahl der Bitpositionen, die einen Operandenbruch darstellen, wobei die zweite Differenz dazu verwendet wird, die einzige Kombination von Operandenbrüchen zu ermitteln, für die eine Operation durchgeführt werden muß;
- eine dritte Subtraktions-Einrichtung, die eine Detektions- und Selektions-Logikeinrichtung aufweist, um in Abhängigkeit von der zweiten Differenz aus den beiden Ausgangs-Operandenbruch- Signalen eine Kombination von Operandenbruch-Signalen festzustellen und auszuwählen, wobei eines der Ausgangs- Operandenbruch-Signale um einen Wert verschoben wird, der der zweiten Differenz entspricht;
- wobei die dritte Subtraktions-Einrichtung weiterhin eine Einrichtung zum arithmetischen Kombinieren aufweist, um die ausgewählte Kombination von Operandenbruch-Signalen arithmetisch zu kombinieren und somit ein mögliches, endgültiges Subtraktionsbruch-Ergebnissignal (Y) zu erhalten; und
- eine in Abhängigkeit von der ersten Differenz ansprechende Auswahleinrichtung zum Auswählen eines Signals aus den Ausgangsoperandenbruch-Signalen und dem ersten möglichen, endgültigen Bruch-Signal, das von der dritten Subtraktions- Einrichtung zur Verfügung gestellt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Durchführung von Gleitkomma-Subtraktions-Operationen, das die Addition von Operanden mit unterschiedlichem Vorzeichen und die Subtraktion von Operanden mit gleichem Vorzeichen umfaßt, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Bestimmen einer ersten Differenz zwischen den Operandenexponent-Argumentsignalen;
- Bestimmen einer zweiten Differenz zwischen einer Teilmenge der Operandenexponent-Argumentsignale, wobei die Teilmenge der Operandenexponent-Argumentsignale so gewählt wird, daß sie exponentiell einer Zahl entspricht, die größer ist als die Zahl der Bitpositionen, die einen Operandenbruch darstellen, wobei die zweite Differenz dazu verwendet wird, die einzige Kombination von Operandenbrüchen zu ermitteln, für die eine Operation durchgeführt werden muß;
- Feststellen und Auswählen einer Kombination von Operandenbruch-Signalen aus den beiden Ausgangs- Operandenbruch-Signalen in Abhängigkeit von der zweiten Differenz, wobei eines der Ausgangs-Operandenbruch-Signale um einen Wert verschoben wird, der der zweiten Differen entspricht, und wobei weiterhin eine Einrichtung (75) zum arithmetischen Kombinieren vorgesehen ist, um die ausgewählte Kombination von Operandenbruch-Signalen arithmetisch zu kombinieren und so ein mögliches, endgültiges Subtraktionsbruch-Ergebnissignal (Y) zu erhalten; und
- Auswählen eines korrekten, endgültigen Bruch-Ergebnises aus einem der Ausgangs-Operandenbrüche und der möglichen Bruch- Differenz auf der Basis der ersten Differenz.
Die oben erwähnten sowie weitere Merkmale werden gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß für die Gleitkomma-Ausführung neben der Vorrichtung zum Bestimmen der Differenz zwischen den Operandenexponent-Argumenten auch eine Vorrichtung zum Bestimmen der Differenz zwischen einer Teilmenge der Operandenexponent-Argumente geschaffen wird. Die Vorrichtung zum Bestimmen der Differenz der Teilmenge liefert ein Ergebnis, bevor die vollständige Differenz zwischen den Operandenexponent-Argumenten ermittelt wird. Die Differenz der Teilmenge wird dazu verwendet, um mit der Subtraktion von Differenzen zwischen Operandenbrüchen (oder Bruchteilen davon) zu beginnen. Die Verfahren werden so gewählt, daß, wenn die endgültige Differenz der Operandenargumente von der Differenz der Teilmenge der Operanden-Argumente unterschiedlich ist, der korrekte Ergebnisbruch aus einem der Operandenbrüche besteht, also einer Größe, die zur Verfügung steht.
Diese sowie weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen verständlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 erläutert die Beziehung zwischen den Additions- und Subtraktions- Operationen und den effektiven Additions- und den effektiven Subtraktions- Operationen.
Figur 2 erläutert die Schritte zur Durchführung der effektiven Subtraktions- Operationen gemäß dem Stand der Technik.
Figur 3 erläutert die zwei Verfahren, in die die effektiven Subtraktions- Operationen aufgeteilt werden, um ihre Ausführung zu beschleunigen.
Figur 4 erläutert die Schritte bei der effektiven Subtraktions-Operation, wenn der absolute Wert der Differenz der Exponent-Argumente größer als Eins ist.
Figur 5 erläutert die Schritte bei der effektiven Subtraktions-Operation, wenn der absolute Wert der Differenz der Exponent-Argumente kleiner oder gleich Eins ist.
Figur 6A und Figur 6B erläutern die effektiven Subtraktionsflüsse, die eingeleitet werden, nachdem die Differenz zwischen ausgewählten Teilen der Exponent-Argumente bestimmt worden ist.
Figur 7 ist ein Blockdiagramm der Vorrichtung, wie sie in der vorliegenden Erfindung realisiert ist.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

1. Detaillierte Beschreibung der Figuren

Figur 1 und Figur 2 sind im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben worden.
Es wird nun auf Figur 3 Bezug genommen. Die effektive Subtraktions- Operation kann beschleunigt werden, indem zunächst die Situation betrachtet wird, in der der absolute Wert der Differenz in den Argumenten der Exponenten der beiden Operanden, oder der absolute Wert von DELTA (E), ≤ 1 (d.h. gleich oder kleiner als Eins ist) oder > 1 ist (d.h. alle anderen Werte), d.h., ABS {DELTA (E)} ≤ 1 oder ABS {DELTA(E)} > 1.
Als nächstes wird auf Figur 4 Bezug genommen. Hier wird die Situation ABS{DELTA (E)} > 1 genauer untersucht. Wenn man Figur 4 mit Figur 2 vergleicht, so sieht man, daß in beiden Fällen im Schritt 201 und im Schritt 401 die Differenz in den Argumenten der Exponenten bestimmt wird. Weil der größere Operand identifiziert wird, kann jedoch die Subraktions-Operation, die in den Schritten 203 und 204 durchgeführt wird, ausgeführt werden, um zu gewährleisten, daß die resultierende Größe, die durch die Operation erhalten wird, positiv ist, wodurch bei dem in Figur 4 erläuterten Verfahren die Notwendigkeit vermieden wird, einen Schritt zur Negation des resultierenden Operanden durchzuführen, der dem Schritt 204 entspricht. Aufgrund der Größe der Differenz zwischen den Operanden besteht das Ergebnis darin, daß die Normierung die Verschiebung um höchstens eine Bitposition erfordert. Die Verschiebung von einer Bitposition erfordert keinen zusätzlichen Schritt, und die Detektion des führenden Signals der logischen "1" im Schritt 404A, die Normierung im Schritt 404B und die Rundungsoperation im Schritt 404C können als ein einziger Zeit verbrauchender Schritt 404 betrachtet werden, im Gegensatz zu den drei Zeit verbrauchenden Schritten (d.h. Schritte 205, 206 und 207) in Figur 2.
Als nächstes wird auf Figur 5 Bezug genommen. Hier wird die Technik zur Reduzierung der Zeit zur Ausführung (d.h. zur Beschleunigung) der effektiven Subtraktions-Operation gezeigt, wenn ABS{DELTA (E)} ≤ 1 ist. Im Schritt 501 wird die Differenz zwischen den Exponent-Argumenten ermittelt. Weil die Differenz in den Argumenten klein ist, können die Brüche im Schritt 502 ausgerichtet, ohne daß ein zusätzlicher Schritt notwendig ist (d.h. sehr schnell), bevor der Subtraktionsschritt 503 durchgeführt wird. Eventuell ist der Negationsschritt 504 notwendig. Es ist jedoch entweder der Normierungsschritt 506 oder der Rundungsschritt 507 erforderlich, aber nicht beide Schritte. Durch die Gleitkomma- Vorrichtung wird das Verfahren von sieben Hauptschritten auf fünf Hauptschritte reduziert.
Als nächstes wird auf die Figur 6A Bezug genommen. Hier werden die Ergebnisse der ermittelten Differenz TDELTA(E) zwischen den (sechs) niederwertigsten Positionsteilmengen des Operandenexponent-Arguments, die Operation, an der die Operandenbrüche beteiligt sind und die als Ergebnis von TDELTA(E) eingeleitet wurde, der korrekte DELTA(E) und das endgültige Bruchergebnis gezeigt. Wenn beispielsweise TDELTA(E) = 0 ist, wird mit der Operation zur Berechnung von BRUCHA-BRUCHB (in Fig. 6A: Fa - Fb) begonnen. Das Ergebnis der Berechnung von DELTA(E) kann nur einen von drei Werten annehmen, d.h. 0 ≥ 64 und ≤ -64. Wenn DELTA(E) = 0 ist, ist der korrekte endgültige Bruch BRUCHA-BRUCHB. Wenn DELTA(E) ≥ 64 ist, ist der korrekte endgültige Bruch = BRUCHA (Fa). Wenn DELTA (E) ≤ -64 ist, dann ist das korrekte endgültige Bruchergebnis BRUCHB (Fb). BRUCHA und BRUCHB sind verfügbar, und es ist keine Berechnung notwendig, um diese Ergebnisse zur Verfügung zu stellen. Diese Operandenbrüche sind korrekt, weil der Operandenbruch normalerweise (aber nicht notwendigerweise) nur 53 Positionen umfaßt, so daß eine Verschiebung um 64 oder mehr Positionen den zugehörigen Operandenbruch auf 0 reduziert. Ähnlich wird, wenn TDELTA(E) = 1 ist, die Berechnung des endgültigen Bruchergebnisses BRUCHA-BRUCHB / 2 eingeleitet. Wenn dieses endgültige Bruchergebnis nicht korrekt ist, ist das korrekte endgültige Bruchergebnis, das auf der Berechnung von DELTA(E) basiert, entweder BRUCHA oder BRUCHB. Wenn TDELTA(E) = -1 ist, wird mit der Berechnung des endgültigen Bruches BRUCHB - BRUCHA / 2 begonnen. Wenn dieser Bruch nicht korrekt ist, ist das korrekte endgültige Bruchergebnis BRUCHA oder BRUCHB, wie dies in Figur 6A gezeigt ist. Für den Fall, daß TDELTA(E) einen anderen Wert als 0,1 und -1 annimmt listet Figur 6A unter "Sonstiges" die korrekten engültigen Bruchergebnisse als eine Funktion von DELTA(E) auf. Um die Berechnung des endgültigen Bruchergebnisses zu beschleunigen, können mehrere Techniken angewandt werden, wobei die Technik des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Figur 6B gezeigt ist. Bei dieser Technik wird eine Differenz T7DELTA(E) berechnet, welche die Differenz zwischen den sieben am wenigsten bedeutenden Bitsignalen des Operandenexponent-Arguments ist. Wenn TDELTA (E) > 1 ≤ 62 und T7DELTA(E) > 1 ≤ 62 ist, dann wird die Berechnung des endgültigen Bruches BRUCHA - {BRUCHB / 2TDELTA(E)}eingeleitet. Diese Größe ist dann korrekt, wenn DELTA (E) > 1 und ≤ 62 ist. Andererseits wird BRUCHA verwendet, wenn DELTA(E) > 129 ist, und BRUCHB wird verwendet, wenn DELTA(E) ≤ -6 ist. Wenn TDELTA(E) > 1 und ≤ 62 und T7DELTA(E) ≥ 66 und < 127 ist, dann wird mit der Berechnung des endgültigen Bruchergebnisses BRUCHB - {BRUCHA / 2-TDELTA(E)} begonnen. Dieses endgültige Bruchergebnis ist dann korrekt, wenn DELTA(E) ≥ 62 und < -1 ist. Andernfalls ist das endgültige Bruchergebnis BRUCHA, wenn DELTA (E) ≥ 66 oder BRUCHB, wenn DELTA (E) < -129 ist.
Als nächstes wird auf Figur 7 Bezug genommen, in der die Vorrichtung gezeigt wird, die die Verfahren der Figur 6A und der Figur 6B realisiert. Die sieben am geringwertigsten Bits (lsbs) des Operandenexponent-Arguments EA und die sieben am wenigsten bedeutenden Bits des Operandenexponenten EB werden an die (7-Bit-)Subtraktionseinheit 76' angelegt. Die Differenz der sechs geringwertigsten Bits, die auch als TDELTA(E) bezeichnet wird, wird an die Detektions- und Logikeinheit 72 geliefert, während die 7-Bit-Differenz zwischen EA und EB, die auch als T7DELTA(E) bezeichnet wird, an die Verschiebe- und Auswahl-Logikeinheit 74 geliefert wird. Die Verschiebe- und Auswahl-Logikeinheit 74 weist auch die Operandenbrüche BRUCHA (FA) und BRUCHB (FB) sowie ein Steuersignal auf, welches von der Detektions-Logikeinheit 72 an sie angelegt wird. Auf der Basis von TDELTA(E) kann die Detektions-Logikeinheit 72 eine Entscheidung zwischen der 1, -1 und 0 sowie anderen Verfahren gemäß Figur 6A treffen. Auf der Basis von T7DELTA(E) wählt die Verschiebe- und Auswahl-Logikeinheit 74 die in Figur 6B umrissenen Verfahren aus. Die Ausgangssignale XA und XB von der Verschiebe- und Logikeinrichtung 74 stellen die einzelnen Größen in der Spalte des endgültigen Bruches in Figur 6B dar, d.h. die Größen, die ermittelt werden, wenn TDELTA(E) > 1 und ≤ 62 ist und wenn T7DELTA(E) > 1 und ≤ 62 ist, oder wenn T7DELTA(E) ≥ -62 und < -1 ist. Die Ausgangssignale XA und XB von der Verschiebe- und Auswahl-Logikeinheit 74 werden an die Subtraktionseinheit 75 angelegt. Die Auswahl-Logikeinheit 73 empfängt die Operandenbruch-Signale FA und FB sowie die Steuersignale von der Detektions- Logikeinheit 72. Die Auswahl-Logikeinheit 73 ermittelt die Komponenten der Berechnung des endgültigen Bruchergebnisses, die in Figur 6A in der Spalte für das endgültige Bruchergebnis dargestellt sind. Die Ausgangssignale der Auswahl-Logikeinheit 73, nämlich XA und XB, werden an die Subtraktionseinheit 75 angelegt. Die Steuersignale von der Detektions-Logikeinheit 72 bestimmen, ob die Ausgangssignale von der Auswahl-Logikeinheit 73 oder die Ausgangssignale von der Verschiebe- und Auswahl-Logikeinheit 74 an die Subtraktionseinheit 75 angelegt werden. Das Ergebnis der Operation der Subtraktionseinheit 75, nämlich Y, wird an die Auswahl-Logikeinheit 77 angelegt, und zwar zusammen mit den Operandenbrüchen FA und FB. Die Operandenexponent-Argumente EA und EB werden an die (11-Bit-)Subtraktionseinheit 76 angelegt, in der DELTA(E) berechnet wird. DELTA(E), das Ausgangssignal von der Subtraktionseinheit 76, wird an die Detektions-Logikeinheit 78 angelegt. Auf der Basis von DELTA(E) wählt die Detektions-Logikeinheit 78 die Operandenbrüche FA oder FB oder das Ausgangssignal der Subtraktionseinheit 75 als endgültiges Bruchergebnis (Z) aus. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel befinden sich die Subtraktionseinheiten 76 und 76' in der gleichen Vorrichtung, wobei die 6-lsb-Signale und die 7-lsb- Signale zur Verfügung stehen, bevor die vollständige 11-Bit-Differenz errechnet ist.

Betrieb des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Wenn die effektive Subtraktions-Operation ausgeführt wird, benötigt man den Wert der Differenz zwischen den Exponent-Argumenten, um die Operation zu spezifizieren, an der die Operandenbrüche beteiligt sind. Die vorliegende Erfindung beschleunigt die effektive Subtraktions-Operation, indem die Differenz zwischen einer Teilmenge von Signalpositionen eines Operandenexponent- Arguments berechnet wird. Auf der Basis der Differenz der Operandenexponent- Argument-Teilmenge wird die Differenz zwischen den Operandenbrüchen (oder Bruchteilen davon) ermittelt, und zwar während der Zeit, während der die Differenz zwischen den gesamten Operandenexponent-Argumenten berechnet wird. Die Teilmenge wird so gewählt, daß, wenn die vollständige Differenz bestimmt wurde und das aktuelle Verfahren als inkorrektes Verfahren ermittelt wurde, der korrekte Ergebnisbruch zur Verfügung steht. Diese Verfügbarkeit wird unter der Voraussetzung erreicht, daß, wenn die Operandenbrüche um eine Größe verschoben werden, die durch eine nicht in der Teilmenge enthaltene Operandenargument-Position dargestellt wird, der Wert des verschobenen Operandenbruchs den Wert Null hat. Daher ist alles, was übrig bleibt, der nicht verschobene Operandenbruch, der zum endgültigen Ergebnisbruch wird. Die Differenz zwischen den Operandenargument-Teilmengen kann die einzige Kombination von Operandenbrüchen identifizieren, für die eine Operation (Subtraktion) durchgeführt werden muß. Diese Operation, die eine Berechnung erfordert, wird eingeleitet, bevor die Differenz zwischen den gesamten Operandenargumenten bestimmt wird. Wenn also die Differenz zwischen den gesamten Operandenargumenten zur Verfügung steht, ist das endgültige Bruchergebnis für den Fall, daß eine Berechnung erforderlich ist, zumindest bereits in Bearbeitung, wodurch die Berechnung beschleunigt wird. Die anderen möglichen endgültigen Bruchergebnisse sind Operandenbrüche und stehen auf der Basis der Differenzen zwischen den gesamten Operandenexponent- Argumenten zur Verfügung.
Die vorangegangene Beschreibung diente dazu, den Betrieb des bevorzugten Ausführungsbeispieles zu erläutern.

Claims

1. Vorrichtung zum Durchführen von Gleitkomma-Subtraktionsoperationen, bei denen Operanden mit unterschiedlichem Vorzeichen addiert und Operanden mit gleichem Vorzeichen subtrahiert werden, wobei die Subtraktions-Einrichtung eine erste Subtraktions-Einrichtung (76) zum Bestimmen einer ersten Differenz zwischen Operandenexponent-Argumentsignalen umfaßt, wobei die Subtraktions-Einrichtung weiterhin folgendes aufweist:

- eine zweite Subtraktions-Einrichtung (76') zum Bestimmen einer zweiten Differenz zwischen einer Teilmenge der Operandenexponent-Argumentsignale, wobei die Teilmenge der Operandenexponent-Argumentsignale so gewählt wird, daß sie exponentiell einer Zahl entspricht, die größer ist als die Zahl der Bitpositionen, die einen Operandenbruch darstellen, wobei die zweite Differenz dazu verwendet wird, die einzige Kombination von Operandenbrüchen zu ermitteln, für die eine Operation durchgeführt werden muß;

- eine dritte Subtraktions-Einrichtung (76-75), die eine Detektions- und Selektions-Logikeinrichtung (72-74) aufweist, um in Abhängigkeit von der zweiten Differenz aus den beiden Ausgangs-Operandenbruch-Signalen eine Kombination von Operandenbruch-Signalen festzustellen und auszuwählen, wobei eines der Ausgangs-Operandenbruch-Signale um einen Wert verschoben wird, der der zweiten Differenz entspricht;

- wobei die dritte Subtraktions-Einrichtung (72-75) weiterhin eine Einrichtung (75) zum arithmetischen Kombinieren aufweist, um die ausgewählte Kombination von Operandenbruch-Signalen arithmetisch zu kombinieren und somit ein mögliches, endgültiges Subtraktionsbruch-Ergebnissignal (Y) zu erhalten; und

- eine in Abhängigkeit von der ersten Differenz ansprechende Auswahl-Einrichtung (77, 78) zum Auswählen eines Signals aus den Ausgangs-Operandenbruch-Signalen und dem ersten möglichen, endgültigen Bruch-Signal, das von der dritten Subtraktions-Einrichtung zur Verfügung gestellt wird.

2. Vorrichtung zum Durchführen von Gleitkomma-Subtraktionsoperationen nach Anspruch 1, bei der die zweite Subtraktions-Einrichtung (76') ein Teil der der ersten Subtraktions-Einrichtung (76) ist.

3. Vorrichtung zum Durchführen von Gleitkomma-Subtraktionsoperationen nach Anspruch 1, bei der die erste und die zweite Subtraktions-Einrichtung (76) und (76') parallel arbeiten.

4. Vorrichtung zum Durchführen von Gleitkomma-Subtraktionsoperationen nach Anspruch 1, bei der die zweite und dritte Subtraktions-Einrichtung (76') und (72, 73, 74, 75) diejenigen möglichen, endgültigen Bruch-Signale bestimmen, die parallel zum Rechenvorgang der ersten Subtraktions-Einrichtung (76) eine Berechnung erfordern.

5. Vorrichtung zum Durchführen von Gleitkomma-Subtraktionsoperationen nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung weiterhin eine Additions-Einrichtung zum Durchführen von Gleitkomma-Additionsoperationen umfaßt, die Operanden mit gleichem Vorzeichen addiert und Operanden mit unterschiedlichem Vorzeichen subtrahiert.

6. Vorrichtung zum Durchführen von Gleitkomma-Subtraktionsoperationen nach Anspruch 5, die weiterhin eine Operations-Einrichtung umfaßt, die auf Operandenbruch-Vorzeichen anspricht, um eine Additions- oder eine Subtraktionsoperation auszuwählen.

7. Verfahren zum Durchführen von Gleitkomma-Subtraktionsoperationen, das die Addition von Operanden mit unterschiedlichem Vorzeichen und die Subtraktion von Operanden mit gleichem Vorzeichen umfaßt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

- Bestimmen einer ersten Differenz zwischen Operandenexponent-Argumentsignalen;

- Bestimmen einer zweiten Differenz zwischen einer Teilmenge der Operandenexponent-Argumentsignale, wobei die Teilmenge der Operandenexponent-Argumentsignale so gewählt wird, daß sie exponentiell einer Zahl entspricht, die größer ist als die Zahl der Bitpositionen, die einen Operandenbruch darstellen, wobei die zweite Differenz dazu verwendet wird, die einzige Kombination von Operandenbrüchen zu ermitteln, für die eine Operation durchgeführt werden muß;

- Feststellen und Auswählen einer Kombination von Operandenbruch-Signalen aus den beiden Ausgangs-Operandenbruch-Signalen in Abhängigkeit von der zweiten Differenz, wobei eines der Ausgangs-Operandenbruch-Signale um einen Wert verschoben wird, der der zweiten Differenz entspricht, und wobei weiterhin eine Einrichtung (75) zum arithmetischen Kombinieren vorgesehen ist, um die ausgewählte Kombination von Operandenbruch-Signalen arithmetisch zu kombinieren und so ein mögliches, endgültiges Substraktionsbruch-Ergebnissignal (Y) zu erhalten; und

- Auswählen eines korrekten, endgültigen Bruch-Ergebnisses aus einem der Ausgangs-Operandenbrüche und der möglichen Bruch-Differenz auf der Basis der ersten Differenz.

8. Verfahren zum Durchführen von Gleitkomma-Subtraktionsoperationen nach Anspruch 7, das weiterhin parallel zum Bestimmen der ersten Differenz den Schritt zum Beginnen der Berechnung der möglichen Operandenkombination umfaßt.