SU1363186A1 - Arithmetic device - Google Patents
Arithmetic device Download PDFInfo
- Publication number
- SU1363186A1 SU1363186A1 SU864037874A SU4037874A SU1363186A1 SU 1363186 A1 SU1363186 A1 SU 1363186A1 SU 864037874 A SU864037874 A SU 864037874A SU 4037874 A SU4037874 A SU 4037874A SU 1363186 A1 SU1363186 A1 SU 1363186A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- bus
- information
- registers
- multiplier
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть .использовано при построении быстродей- ствующих операционных устройств цифровых вычислительных машин. Цель изобретени - повышение быстродействи за счет сокращени времени вычислени элементарных функций. Предлагаг ;емое устройство-содержит арифметико- логический блок 1, умножитель 2, нормализатор 3, два регистра 4, 5 общего назначени , два буферных регистра 6, 7, шинный коммутатор 8, мультиплексор 9, регистр-счетчик 10 адреса пам ти и блок 11 посто нной пам ти с соответствующими св з ми. Устройство с высоким быстродействием осуществл ет выполнение арифметико-логических операций над операндами, заданными в двоичной форме. 1 ил. (Л со о: со 30 о:The invention relates to computing and can be used to build high-speed operating devices of digital computers. The purpose of the invention is to increase speed by reducing the computation time of elementary functions. The proposed device consists of an arithmetic logic unit 1, a multiplier 2, a normalizer 3, two registers 4, 5 of general purpose, two buffer registers 6, 7, bus switch 8, multiplexer 9, register counter 10 of the memory address and block 11 permanent memory with the corresponding links. A high-speed device performs arithmetic-logic operations on operands specified in binary form. 1 il. (L with about: from 30 about:
Description
Изобретение относитс к вычисли тельной технике и быть исполь зовано при построении быстродействующих операционных устройств цифровых вычислительных машин.The invention relates to computing technology and to be used in the construction of high-speed operating devices of digital computers.
Цель изобретени - повышение быстродействи за счет сокращени времени вычислени элементарных функций . The purpose of the invention is to increase speed by reducing the computation time of elementary functions.
На чертеже представлена функциональна схема арифметического устрой ства,The drawing shows a functional diagram of an arithmetic unit,
Устройство, содержит арифметико- логический блок 1, умножитель 2, нормализатор 3, первый и второй регистры 4 и 5 общего назначени , первый и второй буферные регистры б и 7, шинный коммутатор 8, мультиплексор 9, регистр-счетчик 10 адреса пам ти, блок II посто нной пам ти, информационную шину 12, соединенную соответственно с выхо- дами арифметико-логического блока I умножител 2, нормализатора 3, информационными входами регистров 4 и 5 общего назначени и с -управл ющим выходом регистра-счетчика 10 адреса пам ти, выход 13 регистра 4 обш,вго назначени соединен с первыми информационными входами мультиплексора 9 и шинного коммутатора 8, выход 14 регистра 5 общего назначени соединен со вторыми информаци- онными входами шинного коммутатора 8 и мультиплексора 9, выход 15 которого соединен с информационным входом регистра-счетчика 10 адреса пам ти, адресный выход 16 котор ого соединен с адресным входом блока 11 посто нной пам ти, информационный вы ход 17 которого соединен с третьим информационным входом шинного коммутатора 8, первый выход 18 которого соединенс информационным входо 1 .первого буферного регистра 6-, второй выход 19 шинного коммутатора В соединен с информационным входом второго буферного регистра 7, выход 20 первого буферного регистра 6 соединен с первыми информационными входами арифметико-логического блока 1, умножител 2 и нормализатора 3, вторые информационные входы которых соединены с выходом 21 второго буферного регистра 7, входы разреше- -ни записи регистров 4 и 5 общего назначени , буферных регистров 6 и 7: синхровкоды арифметико-логическогоThe device contains arithmetic logic unit 1, multiplier 2, normalizer 3, first and second registers 4 and 5 of general purpose, first and second buffer registers b and 7, bus switch 8, multiplexer 9, register counter 10 memory addresses, block II fixed memory, information bus 12 connected respectively to the outputs of the arithmetic logic unit I of multiplier 2, normalizer 3, information inputs of general registers 4 and 5 and with the control output of the register counter 10 of the memory address, output 13 registries 4 obsh, vgo destination soy It is connected to the first information inputs of the multiplexer 9 and bus switch 8, the output 14 of the general purpose register 5 is connected to the second information inputs of the bus switch 8 and the multiplexer 9, the output 15 of which is connected to the information input of the register of the memory address counter 10, address output 16 which is connected to the address input of the block 11 of the permanent memory, the information output 17 of which is connected to the third information input of the bus switch 8, the first output 18 of which is connected by the information input 1. the first buffer second register 6-, the second output 19 of the bus switch B is connected to the information input of the second buffer register 7, the output 20 of the first buffer register 6 is connected to the first information inputs of the arithmetic logic unit 1, the multiplier 2 and the normalizer 3, the second information inputs of which are connected to the output 21 of the second buffer register 7, the inputs for the resolution of the general registers 4 and 5, the buffer registers 6 and 7: arithmetic logic logical codes
631862631862
блока 1, умножител 2, нормализатора 3, регистра-счетчика 10 адреса пам ти, блока 1 посто нной пам - р. ти и управл ющие входы шинного коммутатора 8 и мультиплексора 9 соединены соответственно с управл ющей шиной 22 устройства.block 1, multiplier 2, normalizer 3, register-counter 10 memory addresses, block 1 permanent memory. These and control inputs of the bus switch 8 and multiplexer 9 are connected respectively to the control bus 22 of the device.
Устройство работает следующимThe device works as follows.
10 образом,10 way
Выполнение операции сложени , Эта операци выполн етс арифметико- логическим блоком 1, Операци начинаетс с зациси исходных операндовThe execution of the operation of addition, This operation is performed by the arithmetic logic unit 1, The operation begins with the failure of the source operands
If в буферные регистры 6 и 7. В регистры 6 и 7 операнды могут быть записаны через шинный коммутатор 8 из. регистров 4 и 5 либо из блока 11 посто нной пам ти, дл чего по со20 ответствующим лини м управл ющей шины 22 подаютс соответствующие адреса регистров и команды управлени шинным коммутатором 8. Одновременно по соотв етствующим лини м управл ю25 щей шины 22 на арифметико-логический блок 1 подаетс код операций, например операции суммировани . Через такт работы устройства на выходы арифметико-логического блока 1If in the buffer registers 6 and 7. In registers 6 and 7, the operands can be written through the bus switch 8 of. registers 4 and 5 or from the fixed memory unit 11, for which the corresponding registers and control commands for the bus switch 8 are sent to the corresponding lines of the control bus 22. At the same time, the corresponding lines of the control bus 22 are sent to the arithmetic logic block 1 is provided with an operation code, such as a sum operation. Through the tact of the device to the outputs of the arithmetic logic unit 1
30 устанавливаетс значение суммы. Этот результат может быть выбран из устройства по информационной шине 12 либо записан в регистры 4 и 5, при . этом по управл ющей шине 22 подаютс соответствующие управл ющие сигмаv5t530 sets the value of the amount. This result can be selected from the device via data bus 12 or written to registers 4 and 5, with. corresponding control sigmav5t5 are fed to this via control bus 22.
лы,ly,
Вып олнение операции умножени , , Эта операци выполн етс умножителем 2, Сомножители- записываютс в 40 буферные регистры 5 и 7, отсюда по информационным шинам 20 и 21 поступают на входы умножител . Старша и младша части произведени хран тс в соответствующих внутренних регистрах умножител 2 и могут быть считаны поочередно на информационную шину 12, дл чего по шине 22 управлени подаетс соответствующий код операции ,The execution of the multiplication operation,, This operation is performed by multiplier 2. The multipliers are recorded in 40 buffer registers 5 and 7, from here through the information buses 20 and 21 go to the inputs of the multiplier. The senior and junior parts of the product are stored in the corresponding internal registers of the multiplier 2 and can be read alternately on the information bus 12, for which the corresponding operation code is supplied via the control bus 22
50 -..50 -..
Выполнение операции -сдвига. СдвигPerform a shift operation. Shift
осуществл етс нормализатором 3 и операндом, записанным в регистре 7, Параметр сдвига подаетс либо по ши- gg не 20, либ9 по управл ющей шине 22, по ней же подаетс соответствующий код операции. Результат сдвига по вл етс на выходе нормализатора 3 через такт работы устройства.carried out by the normalizer 3 and the operand written in register 7, the shift parameter is fed either via busg gg not 20 or lib9 via control bus 22, and the corresponding opcode is fed through it. The result of the shift appears at the output of the normalizer 3 through the device operation cycle.
4545
Выполнение операции нормализации . Эта операци выполн етс нормализатором 3, Нормализуемый операнд поступает с регистра 7, одновременн по шине 22 поступает код операции. Через такт работы устройства мантиссу нормализованного числа можно считать с выхода нормализатора 3, а еще через такт можно считывать пор док нормализованного числа.Perform normalization operation. This operation is performed by the normalizer 3, the normalizable operand comes from register 7, and the operation code is received on bus 22 simultaneously. Through the operation time of the device, the mantissa of a normalized number can be read from the output of the normalizer 3, and even after a clock time, the order of the normalized number can be read.
Выполнение операции делени . Операци делени выполн етс в два этапа. На первом этапе производитс вычисление функции обратной величин делител . На втором - умножение делимого на обратную величину делител . Операци вычислени функции обратной величины опираетс на приведенные вьше операции: суммирование., вычитание, сдвиг, нормализаци и умножение , а также на вспомогательное оборудование: блок 11 посто нной па м ти, регистр-счетчик 10 адреса пам ти и мультиплексор 9. Исходные операнды, делимое и делитель наход тс в регистрах 4 и 5. С этого момента начинаетс первый этап делени - нахождение обратной величины делител .Perform division operation. The division operation is performed in two stages. At the first stage, the function of the inverse of the divisor is calculated. On the second - multiplication of the dividend by the reciprocal of the divisor. The operation of calculating the inverse function is based on the above operations: summation, subtraction, shift, normalization and multiplication, as well as auxiliary equipment: constant memory block 11, memory address register 10 and multiplexer 9. Original operands, the dividend and divisor are in registers 4 and 5. From this moment on, the first division stage begins - finding the reciprocal of the divider.
Делитель через шинньш коммутатор 8 заноситс в регистр 7 и по шине 21 поступает на вход нормализатора 3, который производит логический сдвиг влево на k+1 разр д, чем обе- спечивг етс получение величины т 2 , котора с выхода нормализатора 3 по шине 12 записываетс в регистры 4 и 5, Одновременно с этим в регистр-счетчик 10 адреса пам ти через мультиплексор 9 занос тс сташие k разр дов делител , чем обеспечиваетс установка на адресных входах младшей части блока 11 посто нной пам ти числа,.соответствующего X;, а на адресные входы старшей части ПО шине 22 управлени подаетс код функции обратной величины . На выходе блока 11 посто нной .пам ти устанавливаетс значение 1/хThe divider through the bus switch 8 is entered into the register 7 and via bus 21 is fed to the input of the normalizer 3, which performs a logical left shift by k + 1 bit, which ensures the receipt of the value of m 2, which is written from the output of the normalizer 3 via the bus 12 In registers 4 and 5, at the same time, the memory addresses in register counter 10 through multiplexer 9 are inserted into the oldest k bits of the divider, which ensures that the address inputs of the lower part of block 11 are set to the permanent memory of the number corresponding to X ;, a to the address inputs of the older part of the software f 22 is supplied a control function of the reciprocal of the code. At the output of block 11 constant .pam is set to 1 / x
В следуюш;ем такте работы устрой- ства производитс анализ величины - щ. на нуль. Величина т-2 через шинный коммутатор 8 записываетс в регистр 6 и по шине 20 поступает на вход арифметико-логического блока 1, который производит операцию сравнени на нуль. В случае по ложительного результата анализа,In the next step of the device operation, an analysis of the magnitude, y, is carried out. to zero. The value T-2 through the bus switch 8 is written to the register 6 and via bus 20 is fed to the input of the arithmetic logic unit 1, which performs the comparison operation to zero. In the case of a positive analysis result,
т.е. т-2 . О, первый этап one-, рации делени на этом заканчиваетс . Значение 1/х; на выходе блока 11 побто нной пам ти будет искомым дл функции обратной величины. Это значение через шинный коммутатор 8 записываетс в регистр 7 и по шине 21 поступает на вход умножител 2. Одно- временно делимое через шинный коммутатор 8 записываетс в регистр 6 и по шине 20 поступает на второй вход умножител 2, который производит операцию умножени , результат операции по шине 12 записываетс в регистры 4 и 5. В случае отрицательного результата анализа, т.е. т-2 0, арифметико-логический блок .1 выполн ет над присутствующим на его входе операндом га-2 , хран щимс в регистре 6 операцию дополнени , т.е. 1-т 2 , Результат этой операции с выхода,, блока -1 записываетс в регистры 4 и 5. В следующем такте ве- личина 1-т 2 из регистров 4 и 5 и величина 1/х ; с выхода блока М посто нной пам ти.через шинный коммутатор 8 записываютс в регист- .ры 6 и 7 соответственно и по шине 20 и 21 подаютс на вход умножител 2, который производит операцию умножени , результат умножени записываетс в регистры 4 и 5.those. t-2. Oh, the first stage of the one-, radio division is over. The value of 1 / x; at the output of block 11, the side memory will be sought for the reciprocal function. This value is written to the register 7 via bus switch 8 and fed through bus 21 to the input of multiplier 2. At the same time, the dividend via bus switch 8 is written to register 6 and through bus 20 to the second input of multiplier 2, which performs the multiplication operation, the result of operation bus 12 is recorded in registers 4 and 5. In case of a negative analysis result, i.e. t-2 0, the arithmetic logic unit .1 performs on the operand m-2, which is present at its input, stored in register 6, an addition operation, i.e. 1-m 2, The result of this operation from the output ,, block -1 is written to registers 4 and 5. In the next clock cycle, the value 1-m 2 from registers 4 and 5 and the value 1 / x; from the output of the constant memory module M. through the bus switch 8 are recorded in registers 6 and 7, respectively, and on bus 20 and 21 are fed to the input of multiplier 2, which performs a multiplication operation, the result of multiplication is recorded in registers 4 and 5.
В следуюш;ем такте содержимое регистра-счетчика 10 адреса пам ти увеличиваетс на единицу младшего разр да, чем обеспечиваетс получение на выходе блока посто нной пам ти значени 1/Х;., которое через шинный коммутатор 8 записываетс в регистр 7. Параллельно из регистров 4 и 5 значение записываетс в регистр 6. По шине 20 и 21 эти значени поступают на входы умножител 2, который производит операцию умножени , 1/х,-,, результат записываетс по шине 12 в регистры 4 и 5. В следующем такте это значение mi2 - 1/х,-, , аIn the next clock cycle, the contents of the register-counter 10 of the memory address is increased by a unit of the least significant bit, which ensures that the output of the constant memory block is 1 / X ;. which is written to the register 7 via the bus switch 8. Parallel from the registers 4 and 5, the value is written to register 6. Bus 20 and 21, these values are fed to the inputs of multiplier 2, which performs the multiplication operation, 1 / x, -, the result is written via bus 12 to registers 4 and 5. In the next cycle, this value mi2 - 1 / x, -,, and
.параллельно с ним результат предыдущего умножени (l-m 2 ) 1/х; из регистров 4 или 5 записываютс в регистры 6 и 7 соответственно и по шинам 20 и 21 поступают на-входParallel to it, the result of the previous multiplication (l-m 2) 1 / x; from registers 4 or 5 are written to registers 6 and 7, respectively, and buses 20 and 21 are sent to the input
ариф метико-логического блока 1, который производит операцию суммировани . На выходе блока 1 по вл етс искома величина 1/х, котора по шине 12 заноситс в регистры 4 arif of methycological unit 1, which performs the operation of summation. At the output of block 1, the desired value 1 / x appears, which is entered into registers 4 via bus 12
и 5. На этом первый этап операции делени заканчиваетс , В следующем такте работы устройства значени делимого и функции обратной величины делител с выходов регистров А и 5 через шинный коммутатор 8 занос тс в регистры 6 и 7 соответственно и по шинам 20 и 21 поступают на вход умножител 2, Результат операции умножител , вл ющийс конечным результатом операции делени записываетс в регистры 4 и 5. На этом операци делени заканчиваетс .and 5. In this, the first stage of the division operation ends. In the next device operation cycle, the values of the dividend and the inverse divider function from the outputs of registers A and 5 through the bus switch 8 are entered into registers 6 and 7 respectively and buses 20 and 21 are fed to the input multiplier 2. The result of the multiplier operation, which is the end result of the division operation, is recorded in registers 4 and 5. This completes the division operation.
Вычисление элементарных функций. Вычисление элементарных функций производитс аналогично операции вычислени функции обратной величины с той лишь разницей, что на старшие разр ды адреса блока 1 I посто нной пам ти подаетс соответствующий код функции, определ ющий зону ПЗУ, в которой наход тс значени данной табулированной функции в опорных точках.Calculation of elementary functions. The elementary functions are calculated similarly to the operation of calculating a reciprocal function with the difference that the higher bits of the address of block 1 I fixed memory are supplied with the corresponding function code defining the area of the ROM containing the values of this tabulated function at the reference points.
Повышение быстродействи арифметического устройства удаетс обеспечит за -счет сокращени времени выполнени операций вычислени элементарных функций.Improving the speed of the arithmetic unit is achieved by reducing the time required to perform the operations of calculating elementary functions.
Пример вычислени функции обратной величины.An example of calculating the inverse function.
Требуетс вычислить функцию обратной величины заданную уравнением f(x) 1/х, где число х - нормировано , т, е, 2 X 1 и имеет идIt is required to calculate the inverse function given by the equation f (x) 1 / x, where the number x is normalized, t, e, 2 X 1 and has the id
:( k 2 , где N - разр дность обрабатываемых операндов. :( k 2, where N is the width of the operands being processed.
Интервал изменени аргумента 2 ; l разделить точками на 2 интервалов , где k - целое число меньше N. Длина каждого интервала (х,- ; х,,) составитArgument change interval 2; l divide by dots into 2 intervals, where k is an integer less than N. The length of each interval (x, -; x ,,) will be
,. ,
1 - 212
..
а количество опорных точек р 2 +1, Поскольку значение в интервал изменени аргумента не входит, то количество опорных точек, дл которых значение функции f(X;) определено и занесено в ПЗУ равно р , т,е, дл адресации к ПЗУ необходимо k разр дов адреса, при этом емкость ПЗУ составит . N-разр дных чисел.and the number of control points is p 2 +1. Since the value is not included in the interval for changing the argument, the number of control points for which the value of the function f (X;) is defined and stored in the ROM is equal to p, t, e, to address the ROM, k address bits, while the capacity of the ROM will be. N-bit numbers.
Подобное разбиение позвол ет применить дл вычислени функции обратной величины формулу дл цифровой линейной интерпол ции табулированной функции на малом интервале разбиени Such a partitioning allows the use of the formula for digital linear interpolation of a tabulated function for a small split interval to calculate the inverse function.
п f (х;) + ) ) m + п n f (x;) +)) m + n
r,-(K«l)r, - (K «l)
где х; i X г х,,, m X - X, , п х,ч« - X,where x; i X г х ,,, m X - X,, п х, ч «- X,
m + п x,v, - х; 2 , тогда f,,, (l-m-2- ) - f (х;)+ f,;. , (Г)m + nx, v, - x; 2, then f ,,, (l-m-2-) - f (x;) + f,;. , (Y)
Из данного выражени (1) видно, что операци вычислени функции обратной величины сводитс к простым операци м сдвига, сложени и умнолСбппл (From this expression (1), it can be seen that the operation of calculating the inverse function is reduced to simple operations of shift, addition, and multiplus (
I.I.
Таким образом, в предлагаемом арифметическом устройстве операци делени и вычислени обратной величины будет выполн тьс в среднемThus, in the proposed arithmetic unit, the operation of dividing and calculating the inverse will be performed on average
за врем на 40% меньше, чем в известном устройстве, а врем вычислени элементарных функций будет варьироватьс в тех же пределах, что и дл функции обратной величины в зависимости от вида функций.in time is 40% less than in the known device, and the time for calculating the elementary functions will vary in the same range as for the reciprocal function depending on the type of functions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864037874A SU1363186A1 (en) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | Arithmetic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864037874A SU1363186A1 (en) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | Arithmetic device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1363186A1 true SU1363186A1 (en) | 1987-12-30 |
Family
ID=21226703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864037874A SU1363186A1 (en) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | Arithmetic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1363186A1 (en) |
-
1986
- 1986-03-19 SU SU864037874A patent/SU1363186A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент DE 2523860, кл. G 06 F 7/38, опублик. 1979. Авторское, свидетельство СССР № 885993, кл. G 06 F 7/38, 1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0198470B1 (en) | Arithmetic unit with simple overflow detection system | |
SU1363186A1 (en) | Arithmetic device | |
US4723258A (en) | Counter circuit | |
US5381380A (en) | Divide circuit having high-speed operating capability | |
SU1432512A1 (en) | Series computing device | |
SU1285464A1 (en) | Dividing device | |
JP2605792B2 (en) | Arithmetic processing unit | |
SU560229A1 (en) | Device for calculating elementary functions | |
US5751623A (en) | Digital computer for adding and subtracting | |
US4141077A (en) | Method for dividing two numbers and device for effecting same | |
SU1262489A1 (en) | Device for calculating logarithmic value | |
SU748409A1 (en) | Device for multiplying binary-decimal numbers | |
SU911519A1 (en) | Device for computing elementary functions | |
SU1273918A1 (en) | Adding-subtracting device | |
SU1141401A1 (en) | Device for calculating difference of two numbers | |
SU299845A1 (en) | DEVICE FOR MULTIPLICATION | |
SU662938A1 (en) | Divider | |
SU1661760A1 (en) | Arc tan function calculator | |
SU1200280A1 (en) | Multiplying device | |
SU1397903A1 (en) | Division device | |
SU734669A1 (en) | Converter of proper binary fraction into binary-decimal fraction and integer binary-decimal numbers into binary numbers | |
JP3068640B2 (en) | Computing device | |
SU1718215A1 (en) | Device to perform vector-scalar operations over real numbers | |
SU1619255A1 (en) | Division device | |
SU732861A1 (en) | Device for computing inverse value |