Устройство для формирования признака переполнения

Устройство для формирования признака переполнения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено при построении арифметических устройств универсальных ЭВМ. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет определения переполнения при выполнении операций над десятичными данными. Устройство содержит схему сравнения 1. коммутаторы 2, 3. элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 и. триггер 5. Признак переполнения формируется путем сравнения кодов сдвига и нормализации, для десятичной арифметики - сравнением кода нормализации и длины операнда. Фиксируется также переполнение при битовых сдвигах и переполнение при арифметических операциях с выхода АЛУ ЦП. 1 ил.. 1 табл.

СОЮЗ СОПГ1СКИХ

СОЦИДЛИСТИЧECKIIX

PF СПУБЛИК

G 06 F7/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4797641/24 (22) 05.01.90 (46) 15.01.92. Бюл. И 2 (71) Научно-исследовательский институт электронных вычислительных машин (72) А.Я.Аврукин, Г.Г.Белкин, Б.Ш.Переверзева и А.Э. Шумейко (53) 681.325(088.8). (56) Авторское свидетельство СССР

N 1333079, кл. G 06 F 7/38, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Гчт 1140113, кл. G 06 F 7/38, 1983,, Авторское свидетельство СССР

N 1501768, кл. G 06 F 7/38, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ПРИЗНАКА ПЕРЕПОЛНЕНИЯ. Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено при построении арифметических устройств универсальных ЭВМ.

Цель изобретения — расширение функциональнblx возможностей.

На чертеже представлена структурная схема устройства. для формирования признака переполнения.

Устройство содержит схему сравнения

1, первый коммутатор 2, второй коммутатор

3, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, триггер 5, вход Fj величины сдвига, вход 7 длины, операнда, вход 8 нормализации, -первый и второй входы 9 сравнения, вход 10 признака нуля, выход 11 признака переполнения, вход 12 управления, вход 13 выходного переноса.

Коммутатор предназначен для передачи на второй вход схемы сравнения 1 инфор„... Ы„„1705819 А1 (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено при построении арифметических устройств универсальных ЭВМ. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет определения переполнения при выполнении операций наддесятичными данными. Устройство содержит схему сравнения 1. коммутаторы 2, 3. элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 и триггер 5.

Признак переполнения формируется путем сравнения кодов сдвига и нормализации, для десятичной арифметики — сравнением кода нормализации и длины операнда. Фиксируется также переполнение при битовых сдвигах и переполнение при арифметических операциях с выхода АЛУ ЦП. 1 ил.. 1 табл. мации о величине сдвига с входа 6 устройства, либо информации о длине операнда с входа 7 устройства. Управление передачей осуществляется сигналом D (признак обработки десятичных данных), поступающим на управляющий вход коммутатора 3 с входа 12 управления устройства. Реализован коммутатор 3 может быть стандартным образом на элементах И/ИЛИ.

Схема сравнения 1 предназначена для непосредственного формирования п ризнака переполнения на основании информации, поступающей с коммутатора 3 и с входа

8 кода нормализации устройства. Функцию выработки выходного сигнала 2 схемы сравнения 1 можно описать следующим образом

1, при У>2-Х; У@0-(2п-1)): ХБ(0-2); 410

r, при У>2п+2-х; УЦОф n- fp: Х (3-(2п-1))(1) 1705819 где Х вЂ” код нормализации;

L — - признак нуля результата;

Y — информация с выхода коммутатора 3; б- величина сдвига (при арифметических сдвигах влево) либо длина операнда (при арифметических операциях над десятичными числами).

Реализована схема сравнения 1 может быть комбинационным методом или на ПЗУ, Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 предназначен для сравнения двух старших разрядов информации (знакового разряда и разряда, подлежащего сдвигу) при битовых сдвигах. Фактически, он формирует признак переполнения при битовых сдвигах (арифметических) влево.

Первый коммутатор 2 предназначен для передачи на вход установки в единицу триггера 5 либо сигнала Z с выхода схемы сравнения 1, либо сигнала N c выхода элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, либо сигнала Р с входа 13 выходного переноса устройства.

Управляют передачей сигналы Mi, М2, МЗ с входа 12 управления устройства и сигнал L с входа 10 признака нуля устройства. Выходной сигнал S вырабатывается в соответствии с следующим выражением:

S = Z М1 (+ N.М2 + P МЗ. (2)

Реализован первый коммутатор 2 может быть стандартным образом на элементах И/ИЛИ, Триггер 5 предназначен для фиксации переполнения. Реализован он может быть на стандартном RS-триггере, на $-вход которого поступает сигнал S с выхода первого коммутатора 2, а на R-вход сигнал R с входа

12 управления устройства.

Устройство для формирования признака переполнения работает следующим образом.

Устройство подключается к центральному процессору ЭВМ общего назначения, например к центральному процессору (ЦП) ЕС

ЭВМ, в котором имеются аппаратные средства выборки команды, управления и АЛУ, осуществляющие непосредственное выполнение операций над числами. Назначение устройства — обнаружение переполнений, могущих возникнуть при операциях над числами с фиксированной точкой и десятичными числами, а также при арифметических сдвигах влево чисел с фиксированной точкой.

В начале выполнения команды в ЦП вырабатывается сигнал, который по входу 12 устройства подается на вход установки в ноль триггера 5 и сбрасывает его в нулевое состояние.- При выполнении операции арифметического сдвига влево второй коммутатор 3 пропускает на первый вход схемы

55 сравнения 1 информацию с входа 6 величины сдвига устройства. (Сигнал обработки десятичных данных, поступающий на управляющий вход коммутатора 3 с входа 12 устройства, равен нулю). На первый вход схемы сравнения 1 поступает информация о коде нормализации с входа 8 устройства.

На выходе схемы сравнения 1 появляется единичное значение сигнала Zтогда,,когда в исходном коде нулевых тетрад меньше, чем заданная величина тетрадных сдвигов.

Т.е., если обозначить выход коммутатора 3 через У, а число нулевых тетрад через m, то

Z = 1 при Ypm. Код нормализации Х отражает число нулевых тетрад, В таблице показаны значения Z в зависимости от кода (Y) на выходе коммутатора 3 и кода нормализации

Х с входа 8 устройства для 8-байтного информационного потока. Таблица эквивалентна формуле(1) при п = 8. Выходные сигналы схемы сравнения 1 поступают на второй информационный вход коммутатора 2. на первый управляющий вход которого поступают с входа 12 устройства сигналы Mi, М2, МЗ.

На блокирующий вход коммутатора 2 с входа 10 устройства поступает признак нуля исходного числа, обозначенный через ((=

О, если число нулевое). В УУЦП вырабатываются для определения переполнения при тетрадных сдвигах следующие значения управляющих сигналов: M1=1, М2=0, МЗ=О., Тогда, согласно формуле (2) на выходе коммутатора 2 появится сигнал S. значение которого описывается следующим выражением:

S=ZL

Выход S коммутатора 2 поступает на вход установки в единицу триггера 5, являющийся его S-входом. Если S = 1, то триггер переполнения 5 установится в единичное состояние, и на его выходе, соединенном с выходом признака переполнения 11 устройства, появится единичный сигнал. Таким образом показано, как происходит определение йереполнения при тетрадном сдвиге. Например, если исходное число в двоичной форме имеет следующий вид: 00001X... и задан сдвиг влево на одну тетраду, то предсказанный признак переполнения 2 = О (см. таблицу Y = 0001, m = 1, Х = 0001) и, следовательно, S = О, и триггер переполнения 5 останется в нулевом состоянии, Однако, в

УУЦП, как было показано выше, будет зафиксирована ситуация переполнения на основании сравнения исходного значения старшего бита ("О") с полученным в этом такте после сдвига ("1"). Теперь покажем, как производится определение переполнения при битных сдвигах.

1705819

Если два старших бита кода, подлежащего сдвигу (поступающих по первому и второму входам 9 сравнения устройства на вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 различны, то на выходе элемента 4 появится 5 сигнал логической единицы N = 1, который поступает на второй вход коммутатора 2. В

УУЦП вырабатываются управляющие сигналы M1=0, М2=1, МЗ=О, которые по входу 12 устройства поступают на управляющий 10 вход коммутатора 2. В итоге, на выходе коммутатора 2 появится сигнал S, закон формирования которого описан формулой (2) и в данном случае может быть представлен выражением S = N, который установит, или не 15 установит триггер 5 в единичное состояние, Рассмотрим определение устройством переполнения при выполнении арифметических операций над десятичными числами, 20

После получения кода нормализации результата-по входу 7 устройства. на второй информационный вход коммутатора 3 поступает инверсное значение трех младших 25 битов кода длины первого операнда, которые подаются на старшие разряды, На младший разряд второго информационного входа коммутатора 3 заведен постоянный ноль. (Это связано с тем, что длина задает 30 количество байтов — т.е. четное количество тетрад). Например, для кода 110 будет коммутироваться значение 1100). В УУЦП вырабатывается управляющий сигнал 0 = 1, по которому на выход коммутатора 3 передает- 35 ся значение его второго информационного входа. Это значение поступает на второй вход схемы сравнения. на первый вход которой подается код нормализации с входа 8 устройства. На выходе схемы сравнения 1 40 вырабатывается сигнал 2, отражающий результат сравнения этих двух кодов. Если число нулевых тетрад результата операции над десятичными числами будет меньше, чем число тетрад не занятых первым one- 45 рандом, то Z = 1. По входу 13 устройства на третий информационный вход коммутатора

2 поступает значение выходного переноса

P. По входу 12 устройства на управляющий вход коммутатора 2 поступают управляю- 50 щие сигналы М1 =1, М2=0, М3=1. В результате, на выходе коммутатора 2 появится сигнал S, описываемый согласно формуле (2) следующим выражением; S = 2- L + Р. С выхода коммутатора 2 сигнал поступает на

S-вход установки в единицу триггера переполнения 5, который в начале выполнения команды, как описывалось выше, был установлен в нулевое состояние. Если было переполнение(2= 1 и L4 0, или Р = 1). то S = 1 и триггер 5 установится в единичное состояние. Выход триггера поступает на выход признака переполнения 11 устройства и может быть проанализирован в конце выполнения команды.

Формула изобретения

Устройство для формирования признака переполнения, содержащее схему сравнения, первый коммутатор, элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и триггер, причем первый вход схемы сравнения является входом кода нормализации устройства, первый и второй входы сравнения устройства соединены с входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым информационным входом первого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом схемы сравнения, вход установки в единицу триггера соединен с выхОдом первого коммутагора, блокирующий вход которого соединен с входом признака нуля устройства, выход и ризнака переполнения устройства соединен с выходом триггера, вход установки в ноль которого и управляющий вход первого коммутатора соединены с входом управления устройства, о т л И ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности определения переполнения при выполнении операций над десятичными данными, в него дополнительно введен второй коммутатор, управляющий вход которого соединен с входом управления устройства, входы величины сдвига и длины операнда которого соединены соответственно с первым и вторым информационными входами второго коммутатора, выход которого соединен со вторым входом схемы сравнения, третий информационный вход первого коммутатора соединен с входом переноса устройства.

17058 9

О О

О О

О О

О О

ООООООО

ООООО

ОООО

ООО

ОО

О О оО О

OODDu

ООО

O Ct

О а

Ct O

О О

О О

О О

ОО

О О

О О

О О

ОО

О О О О О О О О О О О О О О

О О О О О О О О О О О О О О

О Ь О О О О О О О О О О О ч—

О О О О О О О О О О О О е —

ООООООООООО е — е—

ООО ООООООО ° ° т

ООООООООО ч ° °

О О О О О О О О с — а — ю- ° с — °

ООРОООе»а — ° е-ее»е

О -О О»О ° ОоО еООччОО ° е»ООе»

О l DCtCtCI

ОООООа а»

Ю °

C)

О К)

О

Оа

О °â€”

О

О

Ю

О %О

° ФГ

О °

CD — Г4 оО т»

Ю

О

ОО

О

C) т — Ch

О

C) с0

О

° 1

Ct

C) сО

О

LA

О

-а

ГО

О

О

О

О СЧ

О

О

ОО

C)

ОО и а

1705819

Составитель А,Аврукин

Редактор Н.Каменская Техред М,Моргентал Корректор С.Шевкун

Заказ 194 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101