JPS59202541A - Pipeline adder - Google Patents
Pipeline adderInfo
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- JPS59202541A JPS59202541A JP58076167A JP7616783A JPS59202541A JP S59202541 A JPS59202541 A JP S59202541A JP 58076167 A JP58076167 A JP 58076167A JP 7616783 A JP7616783 A JP 7616783A JP S59202541 A JPS59202541 A JP S59202541A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は浮動小数点演算回路に係p1特に、関数演算の
高速化を図るパイフリイン加算器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a floating point arithmetic circuit, and more particularly to a pie-in adder for speeding up functional operations.
従来のパイプライン加算器は演算途中に条件分岐が現わ
れると、第1図に示すフローにょ多処理していた。図に
示されるように条件分岐の処理手順は、次のようになる
。In the conventional pipeline adder, when a conditional branch appears in the middle of an operation, multiple processes are performed in the flow shown in FIG. As shown in the figure, the conditional branch processing procedure is as follows.
1)条件の判定
11)条件の判定に従った処理の決矩
111)処理の実行
第2図は第1図において条件判定をし、処理Aを実行す
るときのパイプジインの動作を示す。図では、バイブラ
インカ目算器を二段のパイプラインンでイア構成した場
合を例にしておシ、縦軸がパイプラインの各段における
処理を、横軸がマシンサイクルを示している。図に示す
ように条件判定及び処理天性のために、二回パイプライ
ン加算器を用いる必要があった。−また条件分岐を実行
すると演算のオーバーランプが行なえず、パイプライン
の特徴である並列化ができなくなシ演算能力が低下する
という欠点があった。1) Judgment of conditions 11) Deciding on the process according to the judgment of the condition 111) Execution of the process FIG. 2 shows the operation of the pipe engine when the condition is judged in FIG. 1 and the process A is executed. In the figure, an example is taken in which the Viblin counter is configured with a two-stage pipeline, and the vertical axis shows the processing at each stage of the pipeline, and the horizontal axis shows the machine cycle. As shown in the figure, it was necessary to use a twice-pipeline adder due to conditional judgment and processing nature. - Furthermore, when a conditional branch is executed, operations cannot be overlumped, and parallelization, which is a feature of pipelines, cannot be performed, resulting in a reduction in calculation performance.
本発明の目的は関数演算を実行する際に発生する条件句
分岐である、一方の符号によシ他方の符号を反転するか
しないかを決定し、処理する条件付否定を高速に実現す
ることを可能とするパイプライン加算器を提供するにあ
る。The purpose of the present invention is to quickly realize conditional negation, which is a conditional clause branch that occurs when performing a functional operation, by determining whether to invert the sign of one sign and inverting the other sign. The goal is to provide a pipelined adder that allows
パイプライン加算器で実行する演算として、条件付の演
算を持たせる。パイプライン加算器に対してこの条件付
の演算を指定する命令を発行すると、パイプライン加算
器はパイプラインの流れの中で条件を判定し、その条件
にあった処理を行なう。Provide conditional operations as operations executed by the pipeline adder. When an instruction specifying this conditional operation is issued to the pipeline adder, the pipeline adder determines the condition in the flow of the pipeline and performs processing that matches the condition.
第3図にIEEE標準70−テイングデータフォーマッ
ト単精度を示す。図において、l−1は仮数部符号、1
−2は指数部、1−3は絶対値表現の仮数部である。指
数部1−2は補正値が加えられておシ、正の値で表現さ
れる。仮数部は正規化されているため先頭ビットは必ず
1となっているのでフォーマット上では先頭ビットは省
略されている。この7オーマントで表沙できる;顔へ(
−1)l′2°−BX(1,F)
である。但しBは指数部補正値である。FIG. 3 shows the IEEE Standard 70-TEG data format single precision. In the figure, l-1 is the significand sign, 1
-2 is the exponent part, and 1-3 is the mantissa part of the absolute value representation. The exponent part 1-2 has a correction value added to it and is expressed as a positive value. Since the mantissa is normalized, the first bit is always 1, so the first bit is omitted in the format. You can use this 7-oh mantle to cover your face; to your face (
-1)l'2°-BX(1,F). However, B is an exponent part correction value.
第4図にパイプライン加算器の構成を示す。図において
、5はパイプライン加算器を’4j制御するマイクロプ
ログラムコントローラ、1はパイプライン加算器、2は
パイプライン加算器第一ステージ、3はパイプライン加
算器第二ステージ、4はノくイブライン加算器第三ステ
ージ、2−1はノくイブ2イン加算器左入力、2−2は
パイプライン加算器右入力、2−3はパイプライン加算
器出力、2−4はマイクロプログラムコントローラ5よ
多出力されるパイプライン加算器演算モード指定信号、
2−6はマイクロプログラムコントローラ5よ多出力さ
れる、パイプライン加算器第一ステージ2に対し条件付
否定を指定する46号、2−5はマイクロプログラムコ
ントロー−75よ多出力される、パイプライン加算器第
二ステージ3に対し条件付否定を指定する信号である。FIG. 4 shows the configuration of the pipeline adder. In the figure, 5 is a microprogram controller that controls the pipeline adder, 1 is the pipeline adder, 2 is the first stage of the pipeline adder, 3 is the second stage of the pipeline adder, and 4 is the nokube line. The third stage of the adder, 2-1 is the left input of the two-in adder, 2-2 is the right input of the pipeline adder, 2-3 is the output of the pipeline adder, and 2-4 is the input from the microprogram controller 5. Pipeline adder operation mode designation signal that is output multiple times,
2-6 is a number 46 that specifies conditional negation for the pipeline adder first stage 2, which is outputted multiple times by the microprogram controller 5, and 2-5 is a pipeline outputted multiple times from the microprogram controller 75. This signal specifies conditional negation for the adder second stage 3.
第5図にパイプライン加算器1の詳細構成を示す。図に
おいて10はパイプライン加算器1の左入力2−1と右
入力2−2の指数部の差をとる減算器、3−5は減算器
10のキャリー出力、3−12は左入力2−!の指数部
、3−13は右入力2−2の3日数部、11はマイクロ
プログラムコントローラ5の出力2−6及び減算器lO
キャリー出力3−5により制御され指数部の値を選択す
るセレクタ、3−14はセレクタ11の出力、12はセ
レクタ11の出力をラッチするレジスタ、14は減算器
10のキャリー出力3−5をラッチするレジスタ、13
は減算器10の出力をラッチするレジスタ、15は右入
力2−2の符号をラッチするレジスタ、3−3はレジス
タ15出力、16は左入力2−1の符号をラッチするレ
ジスタ、3−2はレジスタ16出力、17はレジスタ1
5及び16の出力とマイクロプログラムコントローラ5
の出力2−4によシ加算を行なうが減算を行なうかを決
定する加減算モード作成部、21はレジスタ12の出力
をラッチするレジスタ、23は左入力2−1と右入力2
−2の仮数部の大小を比較する比較器、24は比較器2
3の出力をラッチするレジスタ、25.26はそれぞれ
左入力2−1及び右入力2−2の仮数部をラッチするレ
ジスタ、19はレジスタ14出力3二6及びマイクロプ
ログラムコントローラ5出力2−5により仮数部制御信
号を作る仮数部制御信号作成部、3−7は仮数部制御信
号作成部19によって作られる仮数部制御信号、27は
仮数部制御信号3−7により制御され、レジスタ25及
び26のどちらかを選択するセレクタ、28はレジスタ
13出力に従いセレクタ27出力を右シフトするシック
、29は仮数部制御信号3−7によシレジスタ25出力
及びシフタ28出力のいずれか全選択するセレクタ、3
0は仮数部制御信号3−7によりレジスタ26出力及び
シフタ28出力のいずれかを選択するセレクタ、32は
加減算モード作成部17、出力及び仮数部制御信号3−
7及びレジスタ13.24出力によシ仮数部演算モード
を作成する仮数部演算モード作成部、3−11は仮数部
演算モード作成部32で作成される演算モード、31は
A−E。FIG. 5 shows the detailed configuration of the pipeline adder 1. In the figure, 10 is a subtracter that takes the difference between the exponent parts of the left input 2-1 and right input 2-2 of the pipeline adder 1, 3-5 is the carry output of the subtracter 10, and 3-12 is the left input 2-2. ! 3-13 is the 3-day number part of the right input 2-2, 11 is the output 2-6 of the microprogram controller 5 and the subtractor lO
A selector that selects the exponent value controlled by the carry output 3-5, 3-14 the output of the selector 11, 12 a register that latches the output of the selector 11, and 14 latches the carry output 3-5 of the subtracter 10. register, 13
is a register that latches the output of the subtracter 10, 15 is a register that latches the sign of the right input 2-2, 3-3 is the output of register 15, 16 is a register that latches the sign of the left input 2-1, 3-2 is register 16 output, 17 is register 1
5 and 16 outputs and microprogram controller 5
21 is a register that latches the output of register 12. 23 is left input 2-1 and right input 2.
A comparator that compares the magnitude of the mantissa of -2, 24 is comparator 2
3, 25 and 26 are registers that latch the mantissa parts of the left input 2-1 and right input 2-2, respectively.19 is the register 14 output 326 and the microprogram controller 5 output 2-5. A mantissa control signal generator 3-7 generates a mantissa control signal, a mantissa control signal 27 is generated by the mantissa control signal generator 19, and a mantissa control signal 27 is controlled by the mantissa control signal 3-7. 28 is a selector that shifts the output of selector 27 to the right according to the output of register 13; 29 is a selector that selects either the output of register 25 or the output of shifter 28 according to the mantissa control signal 3-7; 3
0 is a selector that selects either the output of the register 26 or the output of the shifter 28 based on the mantissa control signal 3-7, and 32 is the addition/subtraction mode creation unit 17, output and mantissa control signal 3-7.
7 and registers 13 and 24 outputs, a mantissa operation mode creation unit creates a mantissa operation mode, 3-11 is an operation mode created by the mantissa operation mode creation unit 32, and 31 is A-E.
B−A、A十B、Bの演算モードを持つ算術論理演算器
(ALU)、33はALU31の出力を正規化するため
のシフト数を検出するためのカウンタ、18はマイクロ
プログシムコントローラ出力2−4及びレジスタ15,
16,24出力よシ演算結果の符号を作成するROM、
3−1はROM18出力、20はマイクロプログラムコ
ントローラ出力2−5及びレジスタ15.16出力及び
ROM18出力3−1によシ条件付否定命令実行時に条
件に従い符号を決定する条件付符号反転部、3−4は条
件付符号反転部20出力、36は条件付符号反転部用力
3−4をラッチするレジスタ、34はカウンタ33の出
力をラッチするレジスタ、35はALU31の出力をラ
ッチするレジスタ、22は正規化に伴う指数部補正をす
る減算器、3−9は減算器22出力、37はレジスタ3
5出力をレジスタ34出力に従いシフトするシフタ、3
−10はシフタ37出力、3−8はレジスタ36出力で
ある。Arithmetic logic unit (ALU) with operation modes of B-A, A+B, and B; 33 is a counter for detecting the number of shifts for normalizing the output of ALU 31; 18 is a microprogram controller output 2 -4 and register 15,
16, 24 output ROM for creating the code of the operation result;
3-1 is the ROM 18 output, 20 is a conditional sign inverter that determines the sign according to the condition when executing the conditional negation instruction based on the microprogram controller output 2-5, the register 15.16 output, and the ROM 18 output 3-1; -4 is the output of the conditional sign inverter 20, 36 is a register that latches the conditional sign inverter 3-4, 34 is a register that latches the output of the counter 33, 35 is a register that latches the output of the ALU 31, and 22 is a register that latches the output of the ALU 31. A subtracter that corrects the exponent part associated with normalization, 3-9 is the output of the subtracter 22, and 37 is the register 3.
Shifter 3 that shifts the 5 output according to the register 34 output;
-10 is the shifter 37 output, and 3-8 is the register 36 output.
発明の実行手順を以下説明する。まず、第1ステージ2
に左入力2−1及び右入力2−2が転送される。このと
き、第1ステージ2に対しマイクロプログラムコントロ
ーラ5より条件イ」否定を指定する信号2−6が出力さ
れ、セレクタ11によシ、右入力2−2の指数部3−1
3が選ばれる。The procedure for carrying out the invention will be explained below. First, stage 2
The left input 2-1 and right input 2-2 are transferred to the left input 2-1 and the right input 2-2. At this time, the microprogram controller 5 outputs a signal 2-6 specifying the negation of the condition "A" to the first stage 2, and the selector 11 outputs the signal 2-6 to the exponent part 3-1 of the right input 2-2.
3 is selected.
セレクタ11の構成を第6図に示す。図において条件付
否定指定信号2−6によシ条件付否定を指定すると、減
算器lOのキャリー出力3−5によらず常に右入力2−
2の指数部3−13が選ばれ、セレクタ11の出力3−
14となる。セレクタ出力3−14はレジスタ12に格
納される。また、この時、左右入力の符号及び仮数部デ
ータがそれぞれレジスタ16,15,25.26に格納
される。次のマシンサイクルで第2ステージ3が動作す
る。この時、マイクログログシムコントローラ5よシ条
件付否定を指定する信号2−5が出力される。この信号
が出力されると、仮数部制御信号作成部19で、右入力
仮数部レジスタ26の出力をセレクタ30で選択し、A
LU31の入力とする信号が作られる。第7図に仮数部
制御信号作成部19の構成を示す。図において条件付否
定指定信号2−5によシ条件付否定を指定すると、レジ
スタ14の出力3−6によらず常に′1”を出力する。The configuration of the selector 11 is shown in FIG. In the figure, when conditional negation is specified by the conditional negation designation signal 2-6, the right input 2-
The exponent part 3-13 of 2 is selected, and the output 3-1 of the selector 11
It will be 14. Selector outputs 3-14 are stored in register 12. Also, at this time, the left and right input sign and mantissa data are stored in registers 16, 15, 25, and 26, respectively. The second stage 3 operates in the next machine cycle. At this time, the microgrossim controller 5 outputs a signal 2-5 specifying conditional negation. When this signal is output, the mantissa control signal generator 19 selects the output of the right input mantissa register 26 with the selector 30, and selects the output of the right input mantissa register 26.
A signal is generated to be input to LU31. FIG. 7 shows the configuration of the mantissa control signal generator 19. In the figure, when conditional negation is designated by the conditional negation designation signal 2-5, '1' is always output regardless of the output 3-6 of the register 14.
この仮数部制御信号作成部19の出力3−7により、セ
レクタ30で、レジスタ26出力を選択する。この時、
ALU31のモードは条件付否定指定信号2−5によ、
9B入力をそのまま出力とするモードとされる。また、
条件付否定信号2−5によシ、条件付符号反転部20に
おいて条件付否定命令実行結果の符号が作成される。第
8図に条件付符号反転部20の構成を示す。第9図に条
件付符号反転部の動作を示す。図に示されるように条件
付符号反転部は条件付否定の指定を条件付否定指定信号
2−5によシ行なうと、左入力符号をラッチしたレジス
タ16の出力3−2により、右入力符号をラッチしたレ
ジスタ150出力3−3を反転するか、しないかを判定
し、それに従って処理をする。条件付否定の指定が行な
われなければ、符号作成ROMI 8の出力3−1を演
算結果の符号とする。条件付符号反転部20の出力3−
4はレジスタ36に格納される。また、レジスタ12出
力及びALU出力もそれぞれレジスタ21.35に格納
される。さらに、次のマシンサイクルにおいて、第3ス
テージ4が動作する。この時、レジスタ21の出力は減
算器22では何も処理されず、そのまま出力される。ま
た、レジスタ35の出力もシフタ37では何も処理され
ず、そのまま出力される。レジスタ36の出力3−8、
減算器22の出力3−9及びシフタ37の出力3−10
を、それぞれ、符号部、指数部、仮数部とし、条件付否
定命令実行結果として、パイプライン加算器1の出力2
−3とする。このようにして、パイフリイン加算器在入
力2−1の符号により、右入力2−2の符号を反転する
かしないかを決定し処理する条件付否定命令が実行され
る。このときのパイプラインの動作を第10図に示す。Based on the output 3-7 of the mantissa control signal generator 19, the selector 30 selects the output of the register 26. At this time,
The mode of ALU31 is determined by conditional negation designation signal 2-5.
This is a mode in which the 9B input is output as is. Also,
Based on the conditional negation signal 2-5, the code of the conditional negation instruction execution result is created in the conditional sign inverter 20. FIG. 8 shows the configuration of the conditional sign inverter 20. FIG. 9 shows the operation of the conditional sign inverter. As shown in the figure, when the conditional sign inversion unit specifies conditional negation using the conditional negation designation signal 2-5, the right input sign is output by the output 3-2 of the register 16 that latches the left input sign. It is determined whether the register 150 output 3-3 latched is inverted or not, and processing is performed accordingly. If conditional negation is not specified, the output 3-1 of the code generator ROMI 8 is used as the code of the operation result. Output 3- of conditional sign inversion unit 20
4 is stored in register 36. Further, the register 12 output and the ALU output are also stored in registers 21.35, respectively. Furthermore, in the next machine cycle, the third stage 4 operates. At this time, the output of the register 21 is not processed by the subtracter 22 and is output as is. Furthermore, the output of the register 35 is not processed by the shifter 37 and is output as is. Outputs 3-8 of register 36,
Output 3-9 of subtracter 22 and output 3-10 of shifter 37
are the sign part, exponent part, and mantissa part, respectively, and the output 2 of the pipeline adder 1 is the result of executing the conditional negation instruction.
-3. In this way, a conditional negation instruction is executed which determines whether or not to invert the sign of the right input 2-2, depending on the sign of the input 2-1 of the pie-free adder. The operation of the pipeline at this time is shown in FIG.
図において、縦軸がパイプライン加算器の各段における
処理を、横軸がマシンサイクルを示している。In the figure, the vertical axis shows processing in each stage of the pipeline adder, and the horizontal axis shows machine cycles.
図に示すように条件分岐を実行する際、パイプジイン加
算器を1回用いるだけで済み、演算のオーバーラツプが
可能となる。As shown in the figure, when executing a conditional branch, the pipe-in adder only needs to be used once, and operations can be overlapped.
本発明によれば、演算実行時に生じる条件分岐(条件付
否定)の条件判定及び条件判定に従った処理をパイプラ
イン加算器を1回用いるだけで実行できるだめ、条件付
否定を含む関数演算を高速化することができる。According to the present invention, it is possible to execute a conditional judgment of a conditional branch (conditional negation) that occurs during the execution of an operation and a process according to the conditional judgment by using a pipeline adder only once. It can be made faster.
第1図は条件分岐の演算フローチャート、第2図はパイ
プラインの動作説明図、第3図はIEEE標準単精度デ
ータフォーマット図、第4図はパイプライン加算器概略
図、第5図はパイプジイン加算器詳細図、第6図は第5
図におけるセレクタの構成図、第7図は第5図における
仮数部制御1d号作成部の構成図、第8図は第5図にお
ける条件付符号反転部の構成図、第9図は第81&の説
明図、第10図はパイプラインの動作説明図である。Figure 1 is a conditional branch calculation flowchart, Figure 2 is an explanatory diagram of pipeline operation, Figure 3 is an IEEE standard single-precision data format diagram, Figure 4 is a schematic diagram of a pipeline adder, and Figure 5 is pipe-in addition. Detailed view of the vessel, Figure 6 is the 5th
7 is a block diagram of the mantissa control 1d code generator in FIG. 5, FIG. 8 is a block diagram of the conditional sign inverter in FIG. 5, and FIG. 9 is a block diagram of the The explanatory diagram, FIG. 10, is an explanatory diagram of the operation of the pipeline.
Claims (1)
数部減算器、指敬部の値全選ぶ第1のセレクタ、d’r
−j枝部減算器出力により桁会わせシフトを行なう仮叡
部データを選ぶ第2のセレクタ、前記第1のセレクタ出
力を前記指数部減算器の出力によシ桁合わせするシフタ
、この桁合わせシフタの出力又は桁合わせしていない仮
数部の演算を行なう仮数部似算ユニット、演算結果の正
規化のためのシフト数を検出するカウンタ、演算結果の
正規化を行なうだめの仮数部左方向シフタ、正規化に伴
う指数部補正を行なう減算器よシ成る浮動小数点加算器
において、 前記浮動小数点加算器の一方の入力の符号によυ、他方
の入力の符号を反転もしくはそのまま出力する条件付符
号反転部を設けたことを特徴とする浮動小数点演算回路
。 2、特許請求の範囲第1項において、演算過程を複数の
ステージに分割し、これら谷ステージの終’)VCvジ
x夕を設はパイプジイン柘戟としプこことを特徴とす為
パイプライン加算器。 3゜特許請求の範囲第2項において、第1項における条
件付符号反転部を第2ステージに備えたことを特徴とす
るパイプライン加算器。[Claims] 1. Calculate the difference between the exponent parts of two floating point data11
Number part subtractor, first selector that selects all values of the pointing part, d'r
-j a second selector for selecting pseudo-block data to be shifted to align the digits with the output of the branch subtracter; a shifter for aligning the output of the first selector with the output of the exponent subtracter; A mantissa arithmetic unit that calculates the output of the shifter or the mantissa whose digits are not aligned, a counter that detects the shift number for normalizing the operation result, and a leftward shifter for the mantissa that normalizes the operation result. , in a floating-point adder consisting of a subtracter that performs exponent correction associated with normalization, a conditional code that inverts or outputs the sign of the other input as is, depending on the sign of one input of the floating-point adder. A floating point arithmetic circuit characterized by having an inversion section. 2. In claim 1, the arithmetic process is divided into a plurality of stages, and the end of these valley stages is defined as pipeline addition. vessel. 3. A pipeline adder according to claim 2, characterized in that the conditional sign inversion unit in claim 1 is provided in a second stage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58076167A JPS59202541A (en) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | Pipeline adder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58076167A JPS59202541A (en) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | Pipeline adder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59202541A true JPS59202541A (en) | 1984-11-16 |
Family
ID=13597518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58076167A Pending JPS59202541A (en) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | Pipeline adder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59202541A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH027124A (en) * | 1988-06-27 | 1990-01-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | Digital signal processing circuit |
-
1983
- 1983-05-02 JP JP58076167A patent/JPS59202541A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH027124A (en) * | 1988-06-27 | 1990-01-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | Digital signal processing circuit |
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