JP2575969B2 - 浮動小数点乗除算装置 - Google Patents

浮動小数点乗除算装置

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JP2575969B2
JP2575969B2 JP3098748A JP9874891A JP2575969B2 JP 2575969 B2 JP2575969 B2 JP 2575969B2 JP 3098748 A JP3098748 A JP 3098748A JP 9874891 A JP9874891 A JP 9874891A JP 2575969 B2 JP2575969 B2 JP 2575969B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、浮動小数点乗除算装
置に係わり、IEEE規格の浮動小数点演算の、特に乗
除算における指数部の演算に関する。
【0002】
【従来の技術】IEEE規格の浮動小数点演算におい
て、乗除算の場合の指数部の演算は、乗算の場合、 (X−B)+(Y−B)=(X+Y−B)−B と行う。また、除算の場合には、 (X−B)−(Y−B)=(X−Y+B)−B と行う。ただしX、Yは浮動小数点形式の指数部オペラ
ンド、Bはベ−ス値でB=2n-1 −1(nはデ−タのビ
ット数)と定義される。
【0003】上記のような指数部の演算は、従来では図
4に示すような装置によってなされている。第1の加算
回路14は、指数部オペランドXと、セレクタ10で選
ばれた指数部オペランドYまたは−Yを加算し、(X+
Y)または(X−Y)を出力する。なお、S1は、オペ
ランドYまたは−Yのいずれかを、セレクタ10で選択
させるための制御信号である。第2の加算回路16は、
第1の加算回路14の出力と、セレクタ12で選ばれた
ベ−ス値入力Bまたは−Bを加算し、(X+Y−B)ま
たは(X−Y+B)を出力する。なお、S2は、ベ−ス
値Bまたは−Bのいずれかを、セレクタ12で選択させ
るための制御信号である。
【0004】上記構成の浮動小数点乗除算装置によれ
ば、指数部の加減算のために2個の加算器を必要として
いる。このため、装置全体の回路が複雑化し、回路規模
が大きくなっている。回路規模が大きくなると、これに
ともなって消費電力が増大し、また演算に要する時間も
増大するという欠点がある。
【0005】このような問題を解決した装置として、従
来、特公昭63−19894号に開示された浮動小数点
乗算装置がある。しかし、この装置では、乗算における
指数部の演算しかできない。もし除算における指数部演
算を行うのであれば、新たな除算装置等を付加せねばな
らない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の浮動
小数点乗除算装置では、指数部の加減算のために2個の
加算器を必要とする。このため、装置全体の回路が複雑
化し、回路規模が大きくなっている。回路規模が大きく
なると、これにともなって消費電力が増大し、また演算
に要する時間も増大するという欠点がある。
【0007】この発明は上記のような点に鑑みて為され
たもので、その目的は、指数部の加減算を行うための加
算器の数を削減し、回路が簡単で、消費電力が少なく、
演算に要する時間も短縮できる浮動小数点乗除算装置を
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の浮動小数点乗
除算装置は、nビットの指数部オペランドX、Yをそれ
ぞれ有する浮動小数点形式の2つのデータにおいて、指
数部の演算を乗算の場合X+Y−B、除算の場合X−Y
+B(ただしB=2n-1 −1)を実行することにより演
算結果を得る浮動小数点乗除算装置において、乗算の時
には指数部オペランドYを、除算の時には指数部オペラ
ンドYの反転信号を出力するセレクタと、前記セレクタ
出力の最上位ビットを反転するインバータと、第1の入
力端の1ビットからn−1ビットに前記セレクタの出力
信号が供給され、この第1の入力端のnビットとn+1
ビットにそれぞれ前記インバータの出力信号が供給さ
れ、第2の入力端の1ビットからnビットに前記指数部
オペランドXが供給され、この第2の入力端のn+1ビ
ットに“0”が入力され、前記第1の入力端に入力され
たn+1ビットのデータと前記第2の入力端に入力され
たn+1ビットのデータとを加算し、且つ上記加算結果
の最下位ビットに乗算の場合“1”、除算の場合“0”
が桁上げ信号として入力される加算器と、を具備するこ
とを特徴とする。
【0009】
【作用】上記のような浮動小数点乗除算装置にあって
は、指数部オペランドの最上位ビットをインバ−タで反
転させ、インバ−タ出力を上位2ビットに付加したYを
得て、このYと、指数部オペランドXとを加算し、かつ
指数部を桁上げすれば、X+Y−Bが求められるので、
1個の加算器で、乗算における指数部の演算をできる。
【0010】さらに、乗算の時にはYを、除算の時には
Yの反転をそれぞれ出力するセレクタが設けられ、かつ
加算器は、桁上げ入力に基づき、乗算の時には1を、除
算の時には0を桁上げするので、乗算のみならず除算に
おける指数部の演算をも行うことができる。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。図1は、この発明の第1の実施例に係わる
浮動小数点乗除算装置の構成図である。まず、IEEE
規格における浮動小数点乗除算の指数部の演算は、乗算
の場合、(X+Y−B)、除算の場合、(X−Y+B)
を求めることで実現される。 ここで、ベ−ス値Bは、 B=2n-1 −1 =2n-2 +2n-3 + … +21 +20 … (1) と定義されるから、ベ−ス値Bの2の補数は、(1)式より、 Bの2の補数=2n +2n-1 +1 … (2) となる。 ここで、指数部オペランドYを、 Y=yn-1 ・2n-1 +yn-2 ・2n-2 + … … +y1 ・21 +y0 ・20 …(3) とすると、乗算におけるY−Bの演算は、(2)式、(3)式より、 Y−B=2n +(1+yn-1 )2n-1 +yn-2 ・2n-2 + … … +y1 ・21 +y0 ・20 +1 …(4) と表現できる。 ここで、yn-1 =0とすると、(4)式より、 Y−B=2n +2n-1 +yn-2 ・2n-2 + … … +y1 ・21 +y0 ・20 +1 …(5) となる。 また、yn-1 =1とすると、(4)式より、 Y−B=2n +2n +yn-2 ・2n-2 + … … +y1 ・21 +y0 ・20 +1 …(6) となる。
【0012】ここで、yn-1 =0のときは、Y−Bの2
n 、2n-1 ビットは、“1”となり、yn-1 =1のとき
は、Y−Bの2n 、2n-1 ビットは、“0”となる。
【0013】従って、図1の指数部加算器20の端子2
1より、桁上げ入力“1”を入力するとともに、かつセ
レクタ22で、オペランドYを選択し、選択されたオペ
ランドYの最上位ビット24をインバ−タ23で反転さ
せて、上位2ビットに入力するとともに、指数部オペラ
ンドXと加算器20で加算することにより、X+Y−B
を求めることができる。
【0014】なお、参照符号25は、指数部オペランド
の(n−1)ビット分のデ−タを示しており、最上位ビ
ット24を反転させて指数部オペランドの上位2ビット
に入力すると、加算器20に入力されるデ−タは、n+
1ビットとなる。よって、指数部オペランドXを加算器
20に入力する時には、オペランドXのビット数とオペ
ランドYのビット数とを合わせるために、nビットのオ
ペランドXに、1ビットの0入力27が加えられる。ま
た参照符号28は出力デ−タを示し、参照符号29はオ
−バ−フロ−/アンダ−フロ−出力デ−タをしている。
除算における−Y+Bの演算は、まず、Yの2の補数を
とると、反転オペラン ド−Yは(3)式より、 −Y=2n -n-1 ・2n-1 -n-2 ・2n-2 + … … +-1 ・21 -0 ・20 +1 …(7) となる(-は反転を示す)。よって、 −Y+B=2n +(1+yn-1 )2n-1 -n-2 ・2n-2 + … … +-1 ・21 -0 ・20 …(8) ここで、yn-1 =1とすると、(8)式より、 −Y+B=2n +2n -n-2 ・2n-2 + … … +-1 ・21 -0 ・20 …(9) となる。 また、yn-1 =0とすると、(8)式より、 −Y+B=2n +2n-1 -n-2 ・2n-2 + … … +-1 ・21 -0 ・20 …(10) となる。
【0015】ここで、yn-1 =0のときは、−Y+Bの
n 、2n-1 ビットは、“1”となり、yn-1 =1のと
きは、−Y+Bの2n 、2n-1 ビットは、“0”とな
る。
【0016】従って、図1の指数部加算器20の端子2
1より、桁上げ入力“0”を入力し、かつセレクタ22
で、反転オペランド−Yを選択し、かつ選択された反転
オペランド−Yの最上位ビット24をインバ−タ23で
反転させて、上位2ビットに入力する。この後、乗算の
場合と同様に、0入力が付加された指数部オペランドX
と加算することによって、X−Y+Bを求めることがで
きる。
【0017】上記構成の乗除算装置によれば、IEEE
規格の浮動小数点乗除算を実行する場合において、指数
部オペランドYを指数部加算器20に入力する段階で補
正を加える手段、即ちインバ−タで最上位ビット24を
反転させ、この反転したデ−タを上位2ビットに付加す
る手段が設けられているので、指数部の演算を1個の加
算器20にて行うことができる。
【0018】さらに、乗算か、除算かによって指数部オ
ペランド入力Yか−Yかのいずれかがセレクタ22で選
択され、かつ乗算の場合には補数を得るために最下位ビ
ットに1を足す桁上げ入力“1”を、除算の場合には、
桁上げ入力“0”の信号をそれぞれ指数部加算器20に
与えるので、1個の加算器20で、乗算における指数部
の演算のみならず、除算における指数部の演算をも行う
ことができる。
【0019】また、セレクタ22への制御信号Sは、桁
上げ入力の信号レベルが除算、乗算でそれぞれ異なるこ
とを利用することにより、桁上げ入力と兼用しても良
い。例えば制御信号Sのレベルが“1”の時に、乗算を
行うようにセレクタ22でオペランドYを選択するとと
もに、加算器20に桁上げ入力“1”として供給する。
そして、制御信号Sのレベルが“0”の時には、除算を
行うようにセレクタ22で反転オペランド−Yを選択す
るとともに、加算器20に桁上げ入力“0”として供給
する。このようにすれば、桁上げ入力での乗算か除算か
を選択する信号と、セレクタ22への乗算か除算かを選
択する信号とを一つの信号で行うことができ、回路規模
をより縮小することができる。
【0020】図2は、この発明の第2の実施例に係わる
浮動小数点乗除算装置の構成図である。図2において、
図1と同一の部分については同一の参照符号を付し、異
なる部分についてのみ説明する。この第2の実施例は、
セレクタ32に、指数部オペランドYを反転させる機能
を持たせた例である。この場合のセレクタ32の構成図
を図3に示す。
【0021】図3に示すようにセレクタ32には指数部
オペランドのビット数分( n 〜Y0 )に応じたデータ
33n 〜330 が入力される。データ33n 〜330
それぞれ、セレクタ32の中で、バッファ34の入力
と、インバータ36の入力とに供給される。バッファ3
4とインバータ36とは、制御信号Sによって、それら
のどちらか一方のみが駆動するように制御される。セレ
クタ32に入力された指数部オペランドは、バッファ3
4を介して出力されるとYとなり、インバータ36を介
して出力されるとその反転−Yとなる。
【0022】このようなセレクタであると、オペランド
入力Yを供給するだけで、制御信号Sにより、その内部
で指数部オペランドY、またはその反転−Yのいずれか
を選択して出力できる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、指数部の加減算を行うための加算器の数が削減さ
れ、回路が簡単で、消費電力が少なく、演算に要する時
間も短縮できる浮動小数点乗除算装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例に係わる浮動小数点乗
除算装置の構成図。
【図2】この発明の第2の実施例に係わる浮動小数点乗
除算装置の構成図。
【図3】第2の実施例で用いられるセレクタの構成図。
【図4】従来の浮動小数点乗除算装置の構成図。
【符号の説明】
20…加算器、22…セレクタ、23…インバ−タ、2
4…最上位ビット、32…セレクタ、S…制御信号。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 nビットの指数部オペランドX、Yをそ
    れぞれ有する浮動小数点形式の2つのデータにおいて、
    指数部の演算を乗算の場合X+Y−B、除算の場合X−
    Y+B(ただしB=2n-1 −1)を実行することにより
    演算結果を得る浮動小数点乗除算装置において、 乗算の時には指数部オペランドYを、除算の時には指数
    部オペランドYの反転信号を出力するセレクタと、 前記セレクタ出力の最上位ビットを反転するインバータ
    と、第1の入力端の1ビットからn−1ビットに前記セレク
    タの出力信号が供給され、この第1の入力端のnビット
    とn+1ビットにそれぞれ前記インバータの出力信号が
    供給され、第2の入力端の1ビットからnビットに前記
    指数部オペランドXが供給され、この第2の入力端のn
    +1ビットに“0”が入力され、前記第1の入力端に入
    力されたn+1ビットのデータと前記第2の入力端に入
    力されたn+1ビットのデータとを加算し、且つ上記加
    算結果の最下位ビットに乗算の場合“1”、除算の場合
    “0”が桁上げ信号として入力される 加算器とを具備す
    ることを特徴とする浮動小数点乗除算装置。
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