JPH04151729A - 浮動小数点累算器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、情報処理装置の浮動小数点累算器に関し、
特に演算速度の高速化を図る浮動小数点累算器に関する
ものである。

［従来の技術１ 第５図は従来の浮動小数点累算器の概念図である。図に
おいて、（１）は符号（１ａ）、指数（１ｂ）、仮数（
１ｃ）からなる浮動小数点数値を保持する累算しジスタ
であり、累算結果を順次更新しながら保持する。（２）
は同じく符号（２ａ）、指数（２ｂ）、仮数（２ｃ）か
らなる浮動少数点数値を保持する入力レジスタ、（３）
は各レジスタ（１）、［２＋の指数比較、及び仮数の桁
合わせのためのプリスケール量を算出する指数比較器、
＋４１）、　（４２）は仮数（ｌｃ）、仮数（２ｃ）の
ビットをプリスケール量に従って右方向へシフトするシ
フタ、（５１）　、　（５２）　、　（５３）は仮数を
２の補数に変換する２の補数生成回路、（６）は各レジ
スタの仮数（ｌｃｌ　、　（２ｃ）を加算する整数加算
器、（７）は加算結果を正規化するためのポストノーマ
ライズ量を算出するためのプライオリティエンコーダ、
（８）は算出されたポストノーマライズ量分加算結果を
シフトし、正規化するシフタ、（９）はポストノーマラ
イズ量と指数（１ｂ）、或は（２ｂ）の内大きな方の指
数との差を得、その差を累算レジスタ（１）の指数とし
て更新する指数補正用減算器である。

第６図は上記指数比較器（３）の詳細図である。

図において、（３１）は指数（ｌｂ）と（２ｂ）との大
小比較を行う大小比較器、（３２）は指数（１ｂ）と（
２ｂ）との差を求める減算器、（３３）は指数（２ｂ）
と（１ｂ）との差を求める減算器、（３４）は大小比較
器（３）の比較結果が指数（１ｂ）≦指数（２ｂ）の時
減算器（３３）の減算結果をシフタ（４１）へ出力する
セレクタ、（３５）は同じ（大小比較器（３）の比較結
果が指数Ｆｌｂ）　＞指数（２ｂ）の時、減算器（３２
）の減算結果をシフタ（４２）へ出力するセレクタ、（
３６）は指数（ｌｂｌ　＞指数（２ｂ）の時指数（１ｂ
）を指数補正用減算器（９）、又指数（１ｂ）≦指数（
２ｂ）の時指数（２ｂ）を指数補正用減算器（９）へ出
力するセレクタである。

次に、上記構成に従って動作を説明する。演算処理の概
要としては、累算レジスタ（１）にＳ（旧累算値）が、
入力レジスタ（２）はＡ（入力データ）が格納されてい
る状態で、各レジスタ内容を加算し、その加算結果をＳ
’　　（新累算値）として累算レジスタ（１）に更新す
る。

そして、この演算処理手順としては、以下のようである
。

■先ず、第６図に示す指数比較器（３）では、累算レジ
スタ（１）に保持された浮動小数点方式の数値の指数（
１ｂ）と入力レジスタ（２）に保持された同じ（浮動小
数点方式の数値の指数（２ｂ）とを大小比較器（３１）
に入力し各指数ｏｂ）　、　（２ｂｌの大小関係を調べ
る。また、各指数（ｌｂｌ　、　（２ｂｌは減算器（３
２）。

（３３）にそれぞれ入力され、減算器（３２）では（指
数（ｌｂ）−指数＋２ｂ）　＞を求め、減算器（３３）
は（指数（２ｂ）−指数（ｌｂｌ）を求める。この結果
、指数（ｌｂ）　＞指数（２ｂ）の場合はセレクタ（３
５）をオープンし、減算器（３２）の結果をシフト数と
してシフタ（４２）へ出力し、また、指数（ｌｂ）≦指
数（２ｂ）の場合はセレクタ（３４）をオーブンし、減
算器（３３）の結果をシフト数としてシフタ（４１）へ
出力する。そして、シフト数を入力したシフタは対応す
るレジスタから入力された仮数をシフト数分右シフトし
プリスケールする。

■各しジスタ（１）　、　（２１の符号（ｌａｌ、或は
（２ａ）が１゛（即ち負）であれば、符号１を有する仮
数の２の補数を補数生成回路（５１）、或は（５２）で
生成し、整数加算器（６）に入力する。また、符号（ｌ
ａ）　、　（２ａ）が°゛０°゛であれば、仮数を直接
整数加算器（６）へ入力する、整数加算器（６）では仮
数（ｌｃｌ　、　ｆ３ｃｌ　、或はこの補数に変換され
た仮数同志を加算する。この時加算結果に伴う符号が１
ならば、加算結果の仮数を補数生成回路（５３）で２の
補数に変換して出力し、１でなければ加算結果の仮数を
直接出力する。

■次に、加算結果は、仮数の最上位ビットを１にすべく
ポストノーマライズ量をプライオリティエンコーダにて
検出する。

■ポストノーマライズ量が検出されたならば、その量分
仮数をシフタ（８）で左シフトし、仮数（ｌｃｌ更新値
として累算レジスタ（１）の仮数部に入力する。この時
、当然ポストノーマライズ量に応じて累算レジスタ（１
）の指数も更新する必要があり、このため、第６図に示
す如く、指数（ｌｂｌ　。

（２，ｂ）のうち大きな方の指数をセレクタ（３６）の
指数補正用減算器（９）に入力すると共に、ポストノー
マライズ量をも上記指数補正用減算器（９）に入力し、
指数よりポストノーマライズ量を減算して、累算レジス
タ（１）の指数部に更新すべき指数を求める。また、上
記整数加算器（６）の出力中、符号出力を累算レジスタ
（１）の符号部へ出力する。

以上、符号（１ａ）に整数加算器（６）の出力を、指数
（１ｂ）に指数補正用減算器（９）の出力を、仮数（１
ｃ）にシフタ（８）の出力を保持して、累算レジスタ（
１）の内容がＳ（旧累算値）十Ａ（入力データ）−３’
　　（新累算値）となる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の浮動小数点累算器は以上のようにして構成されて
いるので、累算データは加算処理前にプリスケール、そ
してその加算結果をポストノーマライズするため、加算
処理前後に仮数をシフト操作するので演算実行に時間を
要し、また、演算結果、即ち仮数部を各指数（ｌｂ）　
、　（２ｂ）が等価であるのに拘りなくポストノーマラ
イズするため、演算実行に時間を要し、演算処理速度の
高速化に難点があるといった問題点があった。

この第１の発明は上記のような問題点を解消するために
なされたもので、プリスケールとポストノーマライズを
１回のシフト操作で行える浮動小数点累算器を得ること
を目的とする。

また、この第２の発明は上記のような問題点を解消する
ためになされもので、累算データの指数が変更されない
ときには、加算後のポストノーマライズ量検出、シフト
量算出、シフトといった操作を行わないで累算結果を求
める浮動小数点累算器を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この第１の発明に係る浮動小数点累算器は符号部、指数
部、仮数部からなる浮動小数点方式の累算レジスタと、
該累算レジスタに格納された旧累算値に対する被加算数
を入力する入力レジスタと、該入力レジスタに対し次に
入力する被加算数を入力する浮動小数点方式の次入力レ
ジスタと、該次入力レジスタと累算レジスタに格納され
た数値の仮数の桁合わせを行い上記入力レジスタに格納
するシフタと、累算レジスタと入力シレジスタに格納さ
れた数値の仮数同志を加算する整数加算器と、加算結果
のポストノーマライズ量を検出するプライオリティエン
コーダと、検出されたポストノーマライズ量に基づき、
上記累算レジスタの仮数部に更新人力する上記加算結果
をポストノーマライズするとともに、ポストノーマライ
ズ後の累算レジスタの指数を求め、且つ次入力レジスタ
の仮数の桁合わせのためのソフト量を求め上記シフタへ
入力するシフト量算出回路とを設けたものである。

また、この第２の発明に係る浮動小数点累算器は、第１
の発明に加え、次入力レジスタに保持された指数が累算
レジスタに保持された指数と等しいかを判定する手段と
、各指数が等しいと判定された時、ポストノーマライズ
以前の仮数を累算レジスタに保持する第１セレクタと、
上記指数を次入力レジスタに保持された仮数のプリスケ
ール量として出力する第２セレクタとを設けたものであ
る。

［作用１ この第１の発明は、シフト量算出回路により、加算結果
である次累算のため仮数をポストノーマライズするため
のシフト量、該シフト量に合わせて更新した次累算値の
指数に対応させるため入力レジスタに入力する次入力レ
ジスタの仮数をシフトするプリスケール量を同時に各シ
フタに出力することで、累算データの仮数のポストノー
マライズとプリスケールを１回のシフト操作で完了する
ことができる。

この第２の発明に係る浮動小数点累算器は、次入力レジ
スタの指数が累算レジスタの指数と等しいか、或は小さ
いときに、前もって次入力レジスタの仮数のプリスケー
ル量を算出し、次入力レジスタの仮数をプリスケールす
るとともに、整数加算後の仮数をポストノーマライズせ
すに、累算レジスタの仮数に戻すようにしたものである
。

［実施例］ 以下、この第１の発明の一実施例を図について説明する
。

尚、図中、第５図と同一符号は、同一、又は相当部分を
示し、その詳細な説明は省略する。

図において、（２１）は入力レジスタ（２）に次に加算
する被加算データを入力する次入力レジスタであり、符
号（２１ａ）　、指数（２１ｂ）　、仮数（２１Ｃ）を
入力する、（１０）は指数（１ｂ）、プライオリティエ
ンコーダ（７）からのポストノーマライズ量、次入力レ
ジスタ（２１）からの指数（２ｂ）より整数加算結果の
ポストノーマライズと、次の累算のためのプリスケール
（指数合わせ）に必要なシフト量を算出し、次加算のプ
リスケール後の指数を求めるシフト量算出回路である。

第２図は上記シフト量算出回路（ｌＯ）の詳細図である
。図において、（１０１１は指数（ｌｂ）とプライオリ
ティエンコーダ（７）より出力されるポストノーマライ
ズ量との差を求める第１［算器、（１０２）は該第１減
算器ｆ１０１１の出力と次入力レジスタ（２１）の指数
（２１ｂｌ　との大小関係を調べる大小比較器、（１０
３）は上記減算器出力と指数（２１ｂ）との差を出力す
る第２減算器、（１０４１は指数（２１ｂｌ　と減算器
出力との差を出力する第３減算器、（１０５）は大小比
較器（１０２）による比較結果−が指数（ｌｂ）≦ポス
トノーマライズ量の時は第３減算器（１０４）出力をシ
フタ（８１）へ出力し、そうでない時は第１減算器ｆ１
０１）出力をシフタ（８１）へ出力するセレクタ、（１
０６１は指数（ｌｂ）　＞ポストノーマライズ量の時は
第２減算器（１０３１出力をシフタ（８２）へ出力する
セレクタである。（セレクタ（１０６）が選択された時
は、セレクタ（１０５）には“°Ｏパ信号が入力される
ため、セレクタｆ１０５１を介して第１減算器（１０１
１出力がシフタ（８１）へ出力される。）　（１０６）
は指数（ｌｂｌ　＞ポストノーマライズ量の時に第１減
算器（１０１１出力を、そして、そうでない時は指数（
２１ｂｌ　を累算レジスタ（１）の指数（１ｂ）として
更新入力する。

次に上記構成に従って本実施例の動作について説明する
。

演算処理の概要としては、累算レジスタ（１１は旧累算
値Ｓが保持され、次入力レジスタ（２１）には、次累算
データが入力された後、シフタ（８２）で、累算値Ｓの
仮数と桁合わせされた後、入力レジスタ（２）に入力さ
れる。次に、累算レジスタ（１）の仮数と入力レジスタ
（２）の仮数を整数加算器（６）で加算した後、加算結
果を累算レジスタ（１）に更新入力する。

そして、この演算処理手順としては以下のようである。

■累算レジスタ（１）に旧累算値Ｓが保持され、入力レ
ジスタ（２）には加算データＡが保持されている。この
時、累算レジスタ（１）と入力レジスタ（２）の内容は
桁合わせ済みであり、累算レジスタ（１）と入力レジス
タ（２）の指数は同じ値であり、累算レジスタ（１）の
指数（ｌｂ）に保持され、仮数（ｌｃｌと（２Ｃ）には
桁合わせ済みの仮数が保持されている。次入力レジスタ
（２１）には次の加算に使用する符号（２１ａ）　、指
数（２１ｂ）　、仮数（２１ｃ）が保持されている。

■符号（ｌａ）、或は（２ａ）が１ならば、仮数（ｌｃ
ｌ　。

（２ｃ）を、補数生成回路＋５１１　、　（５２）で２
の補数に変換して、整数加算器（６）へ入力し、また符
号（１ａ）、或は（２ａ）が°゛Ｏ”であれば、仮数（
ｌｃｌ　。

（２ｃ）を直接整数加算器（６）へ入力する。更に、整
数加算器（６）の出力の符号が°“１”ならば加算結果
の仮数を補数生成回路（５３）で２の補数に変換する。

また符号がＯであれば直接出力する。この加算結果の符
号は累算レジスタ（１）の符号（１ａ）として出力され
る。

■加算結果が求められたならば、プライオリティエンコ
ーダ（７）と入力ポストノーマライズ量を検出する。

■上記ポストノーマライズ量と指数（ｌｂｌ、指数（２
１ｂｌ　をシフト量算出回路（１０）に入力し、整数加
算結果のポストノーマライズと、次の累算のためのプリ
スケール（指数合わせ）に必要なシフト量を算出し、次
加算のプリスケール後の指数を求める。

この詳細な動作としては、第２図に示すような第１減算
器（１０１１に指数（１ｂ）とポストノーマライズ量を
入力し、その差Ａを求める。次に差Ａと指数（２１ｂ）
　Ｂとの大小関係を調べ、Ａ＞Ｂであったならば仮数（
２１ｃｌ　に対するプリスケール量を差Ａと指数（２１
ｂｌ　との差としてシフタ（８２）に出力し、加算結果
をポストノーマライズするためのシフト量を差Ａとして
シフタ（８１）に出力し、更に、次累算のための指数（
１ｂ）を差Ａとして出力する。この結果、ポストノーマ
ライズ後の仮数（ｌＣ）に対応した指数（１ｂ）が保持
されると同時に、この指数（１ｂ）に対応した分、次入
力レジスタ（２１）の仮数（２１ｃ）はシフトし入力レ
ジスタ（２）の仮数（２Ｃ）となることで、ポストノー
マライズとともにプリスケールが同時に完了する。

更に、差Ａと指数（２１ｂ）　Ｂとの大小関係がＡ≦Ｂ
の場合は、指数（１ｂ）に合わせて仮数（２１ｃｌ　を
シフトする必要がなく、プリスケールの量はＯ”となっ
てシフタ（８２）へ出力され、また、加算結果をポスト
ノーマライズするためのシフト量は差Ａとなり、更に、
指数（ｌｂ）は次入力レジスタ（２１）の指数（２１ｂ
＋　となって更新される。

最終データの加算のときは次入力レジスタ（２１）には
Ｏをセットすればよい。この状態で累算を行えば累算レ
ジスタ（１）に求める累算結果が保持される。

次に第２の発明に係る浮動小数点累算器について説明す
る。第３図は本実施例に係る浮動小数点累算器の概念図
である。図において、第１図と同一符号は、同−又は相
当部分を示し、その詳細な説明は省略する。図中、（１
１）は累算データの指数（１ａ）と次入力データの指数
（２１ａｌ　との差を求める減算器、（１２）は２の補
数生成回路（５３）の出力及び減算器（１１）の出力よ
り累算データの指数が変更されるか否かを判定する判定
回路、（１３）　、　（１４１はセレクタである。セレ
クタは制御信号が１のとき１と書かれた側のデータを選
択する。

第２図に判定回路（１１１の詳細図を示す。

尚、演算処理の概要に関しては第１の発明に述べたもの
と路間−であるため、本発明の特徴のみを説明する。

但し、判定回路（１２）は加算開始時に０にセットされ
、従って、セレクタ（１３）は２の補数生成回路（５３
）の出力を通し、セレクタ（１４）は減算器（１１）の
出力（即ち（ｌｂ）　−（２１１）を通し、次入力レジ
スタの仮数（２１ｃ）は減算器（１１）の出力でのシフ
トをシフタ（８２）で行う。２の補数生成回路（５３）
の出力及び減算器（１１）の出力より、判定回路（１２
）が累算データの指数の変更の有無を検出する。変更有
なら１が出力され、変更無ならＯのままであり、直ちに
２の補数生成回路（５３）の出力を仮数（ＩＣ）に、整
数加算器（６）の出力の符号を符号（１ａ）に、シフタ
（８２）の出力を仮数（２Ｃ）に、符号（２１ａ）の出
力を符号（２ａ）にセットする。指数（１ｂ）は変更無
なので、そのままである、 また、変更有のときはセレクタ（１３）はシフタの（８
１）の出力を、セレクタ（１４）はシフト量算出回路（
１０）の出力を選択するのでその後の動作は第１の発明
の■と■と同じである。

このようにして、Ｓ＋Ａ−３’が累算レジスタ（１）に
セットされる。

なお、上記実施例では、累算器専用の構成としたが、別
に第２の入力パス、出力パスを設ければ、浮動小数点が
加算器としても使える。

又、データバス、制御線のしかるべき所にレジスタ、フ
リップフロップを設ければパイプライン構成になり、複
数の累算が同時に行えるようになる。

［発明の効果］ 以上のように、この第１の発明によれば、累算データの
仮数のポストノーマライズとプリスケールを１回のシフ
ト操作で完了するため、浮動小数点累算が高速に実行で
きる効果がある。

又、この第２の発明によれば、累算データの指数の変更
がないときにポストノーマライズ量検出、シフト量算出
、シフト操作を行わないように構成したので、高速の浮
動小数点累算器が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの第１の発明の一実施例による浮動小数点累
算器を示す概念図、第２図はシフト量検出回路の詳細図
、第３図はこの第２の発明の一実施例による浮動小数点
累算器を示す概念図、第４図は判定回路の詳細図、第５
図は従来の浮動小数点累算器を示す概念図、第６図は指
数比較器の詳細図である。 図において、（１）は累算レジスタ、（２）は入力レジ
スタ、（６）は整数加算器、（７）はポストノーマライ
ズ量検出回路、（１０）はシフト量算出回路、（１１）
は減算器、（１２）は判定回路、（１３）　、　（１４
１はセレクタ、（２１）は整数加算器である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）符号部、指数部、仮数部からなる浮動小数点方式
   の累算レジスタと、該累算レジスタに格納された旧累算
   値に対する被加算数を入力する入力レジスタと、該入力
   レジスタに対し次に入力する被加算数を入力する浮動小
   数点方式の次入力レジスタと、該次入力レジスタと累算
   レジスタに格納された数値の仮数の桁合わせを行い上記
   入力レジスタに格納するシフタと、累算レジスタと入力
   シレジスタに格納された数値の仮数同志を加算する整数
   加算器と、加算結果のポストノーマライズ量を検出する
   プライオリティエンコーダと、検出されたポストノーマ
   ライズ量に基づき、上記累算レジスタの仮数部に更新入
   力する上記加算結果をポストノーマライズするとともに
   、ポストノーマライズ後の累算レジスタの指数を求め、
   且つ次入力レジスタの仮数の桁合わせのためのシフト量
   を求め上記シフタへ入力するシフト量算出回路とを備え
   たことを特徴とする浮動小数点累算器。
2. （２）請求の範囲第１項記載の浮動小数点累算器におい
   て、次入力レジスタに保持された指数が累算レジスタに
   保持された指数と等しいかを判定する手段と、各指数が
   等しいと判定された時、ポストノーマライズ以前の仮数
   を累算レジスタに保持する第１セレクタと、上記指数を
   次入力レジスタに保持された仮数のプリスケール量とし
   て出力する第２セレクタを備えたことを特徴とする浮動
   小数点累算器。