SU798819A1 - Устройство дл нормализации чисел - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  нормализации чисел с пла .рающей зап той с основанием 16, как операндов, так и результата. Известны устройства дл  нормализации чисел, подразумевающие сдвиг мантиссы числа влево до по влени  в старшем бите и одновременное уменьшение пор дка числа на количёст во сдвигов или сдвиг числа вправо . на , разр д с одновременным увеличением пор дка числа на i ц« при переполнении разр дной сетки арифметического устройства в операци х над мантиссами, в ЦВМ третьего поколени  числа с плавающей зап той имеют основание 16 и соответственно должны сдвигатьс  на тетрады (4 разр да ) вправо и влево с корректировкой пор дка на tl при каждом сдвиге 1, 2 и 3. Известно устройство дл  нормализации чисел/ имеющее входные шины, m анализаторов и выходные шины «ГГ.Недостатком указанного устройства  вл етс  большой.объем оборудовани  отсутствие возможности работы с числами с плавающей.зап той по основанию 16, отсутствие возможности нормализации числа вправо при переполнении разр дной сетки арифметического устройства. Цель изобретени  - экономи  оборудовани  и расширение функциональных возможностей устройства, заключающиес  в возможности нормализации числа вправо. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  нормализации чисел , содержащее анализатор, шину данных , выходную шину, содержит четыре сдвигающих регистра, счетчик, элемент И, два элемента ИЛИ, триггер, управл ющие шины, причем перва  управл юща  шина соединена с первым входом элемента И, второй :вхрд которого соединен с второй управл ющей шиной и первыми входами элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами каждого сдвигающего регистра и счетчика, третий вход которого соединен с третьей управл ющей шиной, первым входом триггера и третьими входами всех сдвигающих регистров, четвертые входы которых соединены с шиной данных, котора  соединена с четвертым входом счетчика, выход которого соединен с выходной шиной, котора  соединена также с первыми выходами всех сдвигающих регистров, вторые выходы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами анализатора , выход которого соединен с вторым 1ВХОДОМ первого элемента ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с п тым входом анализатора, п тым входом первого сдвигающего регистра и с выходом триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента И. На фиг.1 схематически представлено предлагаемое устройство на фиг.2 временна  диаграмма работы устройств Устройство содержит управл ющую шину 1 сигнала переполнени , элемент И 2, управл ющую шину 3 сигнала стро бировани , элемент , элемент ИЛИ 5, сдвигающий регистр 6-9, счетчик 10, управл ющую шину 11 синхроимпульсов , триггер 12,.шину 13 данных , выходную шину 14, анализатор 15. Шина 1 соединена с первым входом элемента И 2, второй вход которого соединен с шиной 3 и первыми входами элементов ИЛИ 4 и 5, выходы которых N-разр  соединены соответственно с первыми и вторыми входами каждого сдвигающего регистра 6-9 и счетчика 10, третий вход которого соединен с шиной 11, первым входом триггера 12 и третьими входаг ш всех сдвигающих регистров 6-9, четвертые входы которых соединены с шиной 13 данных, котора  соединена с четвертым входом счетчика 10, выход которого соединен с выходной шиной 14, котора  соединена с первыми выходают всех сдвигающих регистров 6-9, вторые выходы которых «соединены с первьам, вторым, третьим ичетвертым входами анализатора 15, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 4, а второй вход элемента ИЛИ 5 соединен с п тым входом анализатора 15, п тым входом первого сдвигающего регистра бис выходом триггера 12, второй вход которого соединен с выходом элемента И 2. По шине 13 данных на четвертые входы счетчика.10, сдвигающих регистров 6-9 подаетс  число с плавающей зап той с основанием 16 в следующем виде мантисса /С1

Знак пор док Тетрада 1 Тетрада 2 ч числа числа ; Счетчик 10 - восьмиразр дный.Сдви oвыe. регистры 6-9 имеют по Н|4- k разр дов, где N - число разр дов мантиссы. В счетчик 10 заноситс  пор док и знак числа, в сдвигающий регистр 9- старшие биты всех тетрад, в сдвигающий регистр.8 - вторые биты всех тетрад, в сдвигающие регистры 6 и 7третьи и четвертые биты всех тетрад соответственно. Таким образйм, в сдвигающий регистр 9 занос тс  биты 8,12,16,20,...,п-4,п числа, в сдвигающий регистр 8 - биты 9,13,17,21, ...,п-3,п+1 числа, в сдвигающий регистр 7 - биты 10,14,18,22,...,п-2, п+2 числа, в сдвигающий регистр б биты 11,15,19,29,...,п-1,п+3 числа. ; i Счетчик 10 в зависимости от значе Hilft на втором и первом управл ющих входах выполн ет функции, приведенные в табл.1. Таблица Тетрада (k-l) Тетрада k а 3 Сдвигающие регистры 6-9 в зависимости от значений на втором и первом управл ющих входах выполн ют функции, приведенные в табл.2. Таблица 2 Значени  управл ющих Функции входов сдвигающих сдвигающих регистров регистров второй первый При сдвиге .вправо в старший разр д регистра 6 записываетс  значение, хранимое триггером 12 и поступающее на п тый вход этого регистра. Триггер 12 служит дл  запоминани  переполнени , поступающего по шине 1. Запоминание переполнени  в триггере 12 и выполнение заданных функций счетчиком 10 и сдвигающими регистрами 6-9 производитс  по заднему фронту синхроимпульсов, поступающих по шине 11 на первый вход триггера

12 и на третьи входы счетчика 10 и сдвигающих регистров 6-9.

Элемент ИЛИ 4 и элемент ИЛИ 5 служат дл  формировани  управл ющих потенциалов соответственно на первом и входах счетчика 10 и сдвигающих регистрах 6-9.

Элемент И 2 служит дл  блокировки сигнала переполнени  на шине 1, когда отсутствует разрешающий сигнал на шине 3.

Анализатор 15 представл ет собой элемент ИЛИ-НЕ на п ть входов, на певый , второй, третий и четвертый входы которого поступают с вторых выходов сдвигающих регистров 6-9 стариие биты, а на п тый вход подаетс  значение триггера 12. Анашиза- тор 15 служит дл  анализа старшей тетрады на О (старшие биты сдвигаюиих регистров 6-9 составл ют ста Х11ую тетраду числа)и наличи  переполнени 

Первые выходы счетчика 10 и сдвигающих регистров 6-9 соединены с шиной 14 в следующей последовательности: разр ды 0-7 счетчика 10 соедин ютс  соответственно с разр дами 0-7 шины 14; разр ды О-К сдвигающих регистров 6-9 соедин ют с разр дами шины 14, имеющими номера 8+4, 9+4К, 10+4К, 11+4К соответственно.

При высоком потенциале на шине 3 по заднему фронту синхросигнала на шине 11 в счетчик 10 и сдвигающие регистры 6-9 заноситс  информаци  с шин 13 в пор дке, указанном выше, так как на выходах элементов ИЛИ 4 и ИЛИ 5 будут высокие потенциалы. Если на шине 1 нет высокого потенциала (триггер 12 не установлен) и старна  тетрада числа не равна О (на выходе анализатора 15 низкий потенцисш - число нормализовано), то на выходах элементов ИЛИ 4 и ИЛИ 5 (после сн ти  высокого потенциала на шине 3) будут низкие потенциалы, и счетчик 10, а также сдвигающие регистры 6-9 наход тс  в режиме хранение (на их выходах информаци  не мен етс ) до по влени  следующего высокого потенциала на шине 3.

Если прин тое число не нормализовано (О в старших разр дах сдвигсиощих регистров 6-9) и нет высокого потенциала на шине 1 (триггер 12 не устанавливаетс ), на выходе анализатора 15 будет высокий потенциаш. После сн ти  высокого потенциала на шине 3 на выходе элемента ИЛИ 4 - вы сокий потенциал, а на выходе элемента ИЛИ 5 - низкий потенцисш. При эти услови х счетчик 10 находитс  в режиме , а сдвигающие регистры 6-9 наход тс  в режиме сдвиг влево и по Зс1днему фронту каждого синхросигнала на шине 11 из значени  счетчика 10 вычитаетс  , а в каждом из сдвигающих регистров 6-9 информаци  сдвигаетс  на один разр д влево. Этот процесс будет продолжатьс  до

по влени  1 в старшем разр де любого из сдвигающих регистров 6-9 при этом на выходе анализатора 15 устанавливаетс  низкий потенциал. Низкий потенциал устанавливаетс  на выходе элемента ИЛИ 4. Счетчик 10 и сдвигающие регистры 6-9 перевод тс  в режим хранение до по влени  высокого потенциала на шине 3. ,

Если число записываетс  в счетчик 10 и сдвигающие регистры 6-9 при наличии высокого потенциала на шине 1 то по заднему фронту синхросигнала на шине 11 устанавливаетс  триггер 12, так как в это врем  на выходе элемента И 2 высокий потенциал. После сн ти  высокого потенциала с шины 3 высоким потенциалом на выходе триггера 12 сохран етс  высокий потенциа на выходе элемента ИЛИ 5 и устанавливаетс  низким потенцисШ на выходе анализатора 15 и соответственно на выходе элемента ИЛИ 4. Счетчик 10 и сдвигающие регистры 6-9 перевод тс  соответственно в режиг/ы и сдвиг вправо . По следующему синхросигналу на шине 11 к содержимому счетчика 10 прибавл етс  ., содержимое сдвигающих регистров 6-9 сдвигаетс  вправо на один разр д. ;При этом старшие разр ды сдвигающих :регистров 9,8 и 7 устанавливаютс  в :0, а в старший разр д сдвигающего регистра 6 записываетс  i с выхода триггера 12 через п тый вход. Этим же синхроимпульсом сбрасываетс  триггер. 12 (на выходе элемента И 2 низкий потенциал, так как на шине 3 низкий потенциал) и устанавливаетс  низкий потенциал на выходе элемента ИЛИ 5. Низкий потенциал на выходе анализатора 15 поддерживаетс  высоким потенциалом в старшем разр де сдвигающего регистра 6. Счетчик 10 и сдвигающие регистры 6-9 перевод тс  в режим хранение до по влени  следующего высокого потенциала на шине 3. Это позвол ет реализовать устройство нормализации чисел с малыми затратами оборудовани . При реализации предлагаемого устройства. дл  числа с 48-битной мантиссой (разр дность числа вз та из примера, приведенного в (4) на наиболее рас .пространенных микросхемах серии 500 (ЭСЛ) или серии 155 (ТТЛ) необходимо пор дка 17 микросхем. Дл  реализаций только одного каскада устройства -(4) на 48 входов требуетс  пор дка 59 микросхем тех же серий, а дл  реализации всего устройства требуетс  пор дка 177 микросхем, т.е. в 10 раз больше, чем в предлагаемом устройстве .

Устройство одновременно с нормализацией числа выполн ет корректировку пор дка.

Claims (4)

1. Формула изобретени  Устройство дл  нормализации чисел содержащее анализатор, шину данных

   и выходную шину, отличающеес  тем, что, с целью экономии оборудовани  и расширени  функциональных возможностей, заключающегос  в возможности нормализации числа вправо, оно содержит четыре сдвигающих регистра, счетчик, элемент И, два элемента ИЛИ, триггер, управл ющие шины,-причем перва  управл юща  шина соединена с первым входом элемента И, второй вход 1 оторого соединен с второй управл ющей шиной и пёрвьвиш входами элементов ИЛИ, выходы Ьсоторых соединены соответственно с первыми и вторыми входами каждого сдвигающего регистра и счетчика, третий вход которого соединен с третьей управл ющей шиной, первым входом триггера и третьими входг1ми всех сдвигающих регистров, четвертые входы которах соединены с шиной данных, котора  соединена с четвертым входом счетчи1 а, выход которого соединен с выходной, шиной, котора  соединена также с первыми выходами всех сдвигающих регистров, вторые выходы которых соединены соответственно, с первым , вторым, третьим и четвертым входами аиёшизатора, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй вход второго , элемента ИЛИ соединен с п тым входом анализатора, п тым входом первого сдвигающего регистра и с выходом триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента И.

   0 Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе 1. Карцев М.А. Арифметика цифровых машин, М., Наука, 1969, с. 323-326.
2. 2. Майоров . и Новиков Г.И. Принцип организации цифровых машин/ Л., Машиностроение, 1974, с. 289-290.
3. 3.Каган Б.М. и Каневский М.М. Цифровые вычислительные машины и

   0 системы. И., Энерги , 1973, с. 65-66.
4. 4.Авторское свидетельство СССР 397908, кл. G 06F 7/38,

   (прототип). .