Устройство для автоматического преобразования мантиссы и порядка

Устройство для автоматического преобразования мантиссы и порядка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И б — АЖ 44.Е I 734677

ИЗОБРЕТЕН И

Союз Советски к

Социалистические

Респубпни (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11,05.76 (2l ) 2359706/18- 4 (5) ) М. КЛ, с присоединением заявки,%—

Гоеудерстееииый комитет (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.80, Бюллетень М 18 (53) УДK,681.3 аа делом изобретений и открнтий (088.8)

Дата опубликования описания 16.05.80

О. Б, Станишевский, Л. И. Виневская и Л. М, Недостоева (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель

Таганрогский радиотехнический институт им, В. Д. Калмыкова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МАНТИССЫ И ПОРЯДКА

Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных машинах и устройствах с плавающей запятой, оперирующих с последовательными кода5 ми, а также в каналах связи подобных устройств с внешними объектами, напримерюс АВМ, Наиболее эффективным является приме- то кение устройства для автоматического преобразования мантиссы и порядка в вычислительных структурах, построенных на основе цифровых интеграторов, множительных и суммирующих блоков, в которых переменные представлены в виде мантисс и приращений порядков, Для согласования цифровых интеграторов, множительных и суммирующих блоков между собой требуется включение устройства для автомати-. в ческого преобразования мантиссы и порядка а

Известны, например, схема индикации и управления положением плавающей заця2 той P), и система с плавающей запятой (2), Однако для применения в вычислительных структурах, построенных на основе цифровых интеграторов, эти устройства неэффективны.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой интегратор для однородных цифровых интегрирующих структур с плаватощей запятой, отдельная функциональная часть которого предназначена для ттреобразования мантиссы и порядка входной величины в кажцом из входщ тх ка на лов.к такому нику, чтобы приращения порядков были одноразрядными.

Устройство содержит реверсивный счетчик, управляемый регистр сдвига, элемент запрета, сумматор порядка, блок анализа порядка, блок анализа разности порядков, блок формнроваттия приращения порядка, причем входы слагаемых порядка и выход приращения порядка подключены к соответствутощим входам реверсивного счетчика, выходы которого подключены xo "".огт7346 ка анализа разности порядков и к управляющему входу управляемого регистра сдвига, первый и второй выходы блока анализа разности порядков подключены соответственно ко входу запрета элемента запрета и первому входу блока формирования приращения порядка, третий выход блока анализа разности порядков является выходом переполнения разности порядков, вход элемента запрета является вхо- 10 дом мантиссы устройства, а выход подключен ко входу управляемого регистра сдвига, вход сумматора порядка подключен к выходу приращения порядка, а выход сум матора порядка - ко входу блока анализа цорядка, первый выход которого является выходом переполнения порядка, а второй выход — ко второму входу блока формирования приращения порядка, выход которого является выходом приращения порядка (3J.

Недостатком такого устройства являются ограниченные диапазоны представляемых чисел и узкие функциональные возможности устройства (отсутствует формирование производных мантиссы) .

Цель изобретения — расширение диапазона представляемых чисел, расширение функциональных воэможностей устройства за счет формирования производных мантиссы.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что устройство для автоматического преобразования мантиссы и порядка, состоящее из реверсивного счет З чика управляемого регистра сдвига, элемента запре,à, сумматора порядка, блока анализа порядка, блока анализа разности порядков, блока формирования приращения порядка, причем входы слагаемых поряд-, 40 ка и выход приращения порядка устройства подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, выходы которого подключены ко входу блока анализа разности порядков и к управляющему входу управляемого регистра сдвига, первый и второй выходы блока анализа разности порядков подключены соответственно ко входу запрета элемента запрета и первому входу блока формирования приращения

Я) порядка, третий выход блока анализа разности порядков является выходом переполнения разности порядков устройства, вход элемента запрета является входом

55 мантиссы устройства, а выход подключен ко входу управляемого регистра сдвига, вход сумматора порядка подключен к вы- ходу -приращения порядка устройства, а

77 4 выход сумматора порядка — ко входу блока анализа порядка, первый выход которого является выходом переполнения порядка устройства, а второй выход - ко второму входу блока формирования приращения порядка, выход которого является выходом приращения порядка устройства, дополнительно содержит блок экстраполяции первый вход которого подключен к выходу управляемого регистра сдвига, второй вход — к выходу приращения порядка устройства, первый выход блока экстраполяции подключен к третьему входу блока формирования приращения порядка, а второй выход является выходом мантиссы и ее производных устройства

Йополнительно введенный блок экстраполяции расширяет диапазон представляемых и функциональные возможности уст ройства, формирует производные мантиссы.

Схема устройства для автоматического преобразования мантиссы и порядка представлена на чертеже,. где 1 — реверсивный счетчик, 2 - управляемый регистр сдвига, 3 — элемент запрета, 4 - суммагор порядка, 5 — блок анализа порядка, 6 — блок анализа разности порядков, 7— блок формирования приращения порядка, 8 — блок экстраполяции.

Устройство для автоматического преобразования мантиссы и порядка преобразует некоторую переменную чЮ=м(t щ" " - "}(Ю (1) где %(t ) — мантисса, представленная в системе счисления с основанием R,0, (t-. }+.-

+ с„И,;) (=1;2,...) - порядок переменной V (t ) на входе устройства, (П„() ...,Ц () — компоненты входно- го порядка, q, - число компонент), поступающей на вход устройства в виде ман-. тиссы М(1 ) и одноразрядных приращений порядков ч П Ь },...,ч й, (1 -1), иэ формы (1) в форму: Ч(Й >=m

3(tg} на выходе устройства, причем на выход устройства выдаются мантиссы

N И ) (либо ее экстраполированное значение) и одноразрядное приращение порядка ч Й(1 ). Каждое из приращений порядков o Ï„(+-)„,чД,„(),ч П(Я } принимает одно иэ значений — 1,0, 4 1, причем

1(..}-11 где Ь1 (j =0.,4....) — дискретные моменты времени.

734677 (;.)=П(t,. )- П(t. ° ) 5

Следовательно, приращение порядка су И (< ) равно (<;i n,.(t,)- П„(1„)

1 11 1 1-1

Содержимое реверсивного счетчика 1, имеющего 5 разрядов, представляет собой разность порядков,4 ($), которая получается путем накопления одноразрядных приращений порядков ч П .И -),...,ч П, (1.), щ ч П(11) равных О,+ 1, в соответствии с выражением (,(Ь.)=П Ь )+ - П (t.)-П(» )=

1 11 " а 1 34

4(t, „)+ЧЦ И. )+...-+ <(<<)- (t>„) >5

Управляемый регистр сдвига 2, общая длина которого равна (2 -1) разрядов, 5 представляет собой сдвиговый регистр, состоящий из 9 частей (— число младших разрядов реверсивного счетчика 1, g 5 ) выход 4 -го (k-" 1,2, ..., g ) цифрового разряда счетчика соединен с той частью управляемого регистра, число разрядов которой равно 2 ". С помощью управляемого регистра 2 сдвига и реверсивного счетчика 1 выполняется преобразование мантиссы переменной М(Ь1)- Это преобразование заключается в сдвиге мантиссы М (1) в соответствии с разностью порядков L(4<), так что на выходе управ-ЗО ляемого регистра сдвига 2 получается мантисса

W(t )--ФИ, И (1

1 1 . (2) имеющая порядок Il (t1) Это преобразова-З5 ние выполняется в дискретные промежутки

1. 11 времени, называемые циклами преобразования, причем Ь -Ъ „= Cons%.Между состояниями реверсивйого счетчика 1, однозначно определяемыми разностью порядков l*(Q ), и длиной управляемого регистр ра сдвига 2 установлено следующее соот ветс твие: состояние счетчика.1длина управляемого ре гистра сдвига 2

6 — значение разности порядков, удовлетворяющее соотношение рп " - .увы «-„g, (Q,™ У 4$>p

lP — - длина управляемого регистра сдвига, соответствующая состоянию счетчика

И11) =6;м1и 1,. „ ро- наименьшее значение разности порядков, при котором и больше которого преобразование порядков сопровождается сдвигом мантиссы (2) и меньше которого сдвиг мантиссы (2) не производится.

Элемент 3 запрета представляет собой логическую схему, имеюшую два выхода и один вход. На первый вход, являющийся входом всего устройства, поступает мантисса МЦ), на другой, запрещающий, вход подается сигнал запрета, Мантисса 4 () через элемент 3 запрета и соответственно через управляемый регистр сдвига 3 проходит в том случае, когда сигнал на запрещающем входе элемента 3 равен логическому нулю. Логическая единица на запрещающем элементе 3 блокирует прохождение информации.

Сумматор 4 порядка предназначен для хранения и вычисления порядка П(Ь1) Вычисление нового значения порядка производмжся в соответствии с выражением . т ак что новое значение порядка получается как сумма прежнего значения порядка и нового приращения порядка ч R(+>)«

Блок 5 анализа порядка, представляющий собой логические схемы, подключенные к сумматору 4 порядка, вырабатывает в зависимости от содержимого сумматора сигналы (1. если AB „)> с х Р, 1=-1

f0, если П(Е. - „ ) . Л1П, П(„„) и1п (><< „) т пП) =

0 если П(,1 „) П101 П если П(ф,.; ) " 15 П (П(,,) < РЕП

О., если П (- ; ..., --

L(t.) =ма 4„„ (t;) =

a(t )чп1

JAP где ма 1 упр. 5 О - наибольшее значение разности порядков, при котором и мень ше которого преобразование порядков со55 провождается сдвигом (2) и больше которого из-за ограниченной длины управляемого регистра сдвига 2 сдвиг мантиссы

М не производится: первый из которых в.-:-.::.: —.ется::. выход ус ройства и качестве сигнале положительного переполнения порядка, второй и третий используются уи формирования приращения порядка v П (t1) Максимальное асФ П и минимальное j p 9 значения порядка определяется емкостью памяти сумматора 4 порядка.

Блок 6 анализа разности порядков, представляющий собой логические схемы, входы которых соединены с выходами раз734677 рядов реверсивного счетчика 1, вырабатывает сигналы

1, если LB, ) тах1. ((а ()) 7 B1Clg 1аааь,р)

О, если ((АЗ Жак1,пр (1, если Ц+. )>К (L(;)«t) =

О, если ЬЙ )<Е

1, если L (-Ь.) <6 (((4 ) <6) =

О, и (аР«Е О

1, если Ц )< лап . (ЬЩ<а11пЬ

О, если L(+.)«ì .g 1. (4) -"Р первый из .которых выдается на выход устройства в качестве сигнала 9q о положительном переполнении разности порядков, второй и третий используются для формирования приращения порядка ч Г (Ь.), четвертый сигнал необходим для блокировки прохождения мантиссы через управляемый регистр сдвига 2.

Блок 7 формирования приращения порядка, представляющий собой логические схемы, формирует код приращения порядка ЧП(Ь )в соответствии с формулой

+1 если +йПЯ )= М.(Ь )> л1)Ь)<МЖ, чВ(1= = -1 Р если - 1ч ЛЙ1МА(а(Я. )< Ю(Ф МЙ Nt) О в остальных случаях, (5) П а ене рир щ и порядка выдается на выход ЗО всего устройства, на сумматор 4. порядка, на реверсивный счетчик 1 и блок 8 экстраполяции. Сигналы, необходимые для работы блока 7, поступают:+

B(t,.„) «w v И, A(t 3< ihO- блока 5, Блок 8 экстраполяции на основе хранимых в нем мантисс предыдущих значений переменной V(4>) и ее разностей

М(+2 ),(,„), („),...,-h"-(., Ю где ч (ь. )=v мй„„)-v п(.Ь. ), 4 =1,а,.--,n;

1.: — индекс, указывает на то, что информация относиыя к предыдущему циклу преобразования, аналогично индекс 4 указывает, что информация относится к предыдущему циклу по отношению к .

g-4 )

И вЂ” порядок формулы экстраполяции и . данной мантиссы т (Ь ) выполняет операции:

em(< ) =mH, )-и (g я }=zen($ )-ч и И .,), 1 ()

И

%(. )= g m(< ), g (tq) = ж (th), где п (1. ) мантйсса экстраполированно%1 го значения переменной М (1; )- В зависимости от условий применения устройства на выход блока.экстраполяции (соот» ветственно и на выход устройства) может выдаваться либо М (4 ), либо 0 (Ф +.р либо вся информация, хранимая в блоке экстрацоляции, либо часть ее. Результаты вычислений блока 8 экстраполяции ч

Ф кроме и (4>), запоминается. Порядок формулы экстраполяции в зависимости от требований может быть равен О, 1, 2,..., При П= О экстраполяции как таковая отсутствует. После определения в данном цикле преобразования приращения порядке

Ч 1)(Ъ ) все вновь полученные мантиссы

N (Ьф у я }) ()) аале я вам (g ) ЬОрмалн зуются на один разряд в соответствии с выражениями Ря(-), ""

3 т (-ь ) - " ® Р

1 =О,C,-") И-1

Блок B экстраполяции вырабатывает такжее сигнал + 1 Ч П йф, — 1 ч П (Ф. ) необходимые для формирования приращения порядка чП(4 ) в соответствии с логическими выражениями."

t если)м И, „) Ж ь1чщp ч чи(t.)j R ч я т tt hj R ч.. ч ч ч" "т,1 ж "ч ч тК; =, .О в сссаляььх случаях: (7) .

<,асаф "(х;„фя л л (,) j< R в

- „д(. - lp,grnlt.,>j

О В остальных случаях где М, 1 - соответственно дизьюнкция и конвъюнкция логических высказываний, 5 величина, соизмеримая с относительной погрешностью представления переменной

М(Ь)), т,е, Расширение диапазона изменения переменных достигается за счет введения дополнительного блока экстраполяции. Введение блока 8 экстраполяции позволяет следить за поведением самой переменной lj(4.)

Гак, ск нал + 1 AH ) выдаваемый блоком 8 экстраполяции, благодаря учету предистории переменной М(4 ) позволяет

9 7346 переменной и тем самым обеспечить ее представление в виде мантиссы > и (+ j) и одноразрядного приращения порядке чи (4j)

Отсутствие блока 8 экстраполяции может привести к следующему положению: если

Ю(1-1) =. (H-,)=-(1-R") (Ичисло разрядов мантиссы Wi (< ) или ФЖ ), ra(t 1= И-R ),òî при п=й тп(Й )=m(t )-тИ. )=2(W -1

1О ч ю4,)=чти,.)-чы(„)=Ъ{ -Ю т {q )=1м (1 ) чт()щ (y flg(3 p ") и при % < 6 имеет место неравенство +(Q ., ) ° R >1, указывающее на воэможность появления переполнения мантис- 15 сы, как экстраполированного значения

N"(t>q),так и неэкстраполированного

rrl (4 ) в последующем цикле. Введение

/+4 блока 8 экстраполяции исключает подобное положение, т.е. расширяет допустимый диа-2о назон применения переменной Ч (t>),òàê как формирование приращения порядка ч {1Щ осуществляется таким образом (см, (7), что

>at (tn it.> (Р. iP, ..ж ><1.

Работает устройство для автоматического преобразбвания мантиссы и порядка следующим образом. Б каждом цикле преЗО образования на вход устройстве переменная 3(t ) поступает в виде мантиссы

М(- ) и одноразрядных приращений порядков Ч B< (t<), ..., ч П (+>) Приращение

Ч O (+>) ...,с П, Я ) поступают на реверсивный счетчик 1, в котором форми» руется новое значение разности порядков

Ьй ) Управляемый регистр сдвига 2 в соответствии с новым состоянием счетчика 1 настраивается на определенную длину.

Мантисса ВЙ ) переменной М (t ) в

40 зависимости от сигнала {,(Й 1с тииЬупр. либо проходит, либо нет через элемент 3 запрета и соответственно через управляемый регистр сдвига 2 с задержкой, определяемой длиной управляемого регист45 ра сдвига 2, В сумматоре 4 порядка получается новое значение порядка (tj) преобразованной переменной Ч И, ) В зависимости от предыдущего порядка, хра50 нящегося в сумматоре 4 порядка блок 5 анализа порядка вырабатывает сигналы

D(t „) па П,П(tД. )>ипиП,П(.„)с мьП.

Блок 6 анализа разности порядков, вырабатывает сигналы {.(1 ) М, {.И,.)<Р, 4(t )сыт {.,„,Р,4 (+ ) и а> { р., В блок 7 формирования приращения порядка чбтр) ) поступают сигналы иэ блока 5, Il(t, >Ъ П,П{ 3-„) П

77 10

Блок 7 в зависимости от сигналов на его входах

i.(t, -,.6(t„h--L,+ ÷П(д,-ИП(ь.), П(i) "т P Tl(%3-1) (и 1и П

Формирует код одноразрядного приращения ч Пй )нового порядка П(1 ) переменной Й ) Это приращение порядка поступает йа выход, на счетчик 1, на блок 8 экстраполяции и сумматор 4 порядка. Б счетчике 1 разность порядков

I корректируется в соответствии,с

ЧПИ ) На вход блока 8 экстраполяции проходит мантисса h1 (t> }, отвечающая порядку Г{(„) предьп шего цикла преобразования. В блоке 8 экстраполяции выполняют операции (6), и вырабатываются сигналы +1чй(-), -1 ч A(tj) и по приращению порядка z П(, ) производится нормализация новых мантисс. Мантисса

М Я ) (или ь" (1 . 1преобразованной переменной с выхода блока Я экстраполяции поступает на выход устройства, Если 9р с выходе блока 6 и Ч с выхода блока

5 отсутствует, т.е,L(tgrnay, и ПИ -1) мака, то начинается новый цикл преЪ4разования.

Б качестве примера приводится оптимальный вариант технических характеристик предлагаемого устройства при его использовании и цифровых интегрирующих структурах: — представление переменных - в виде мантисс и одноразрядных приращений порядков; — основание системы счисления Ж=

- реверсивный счетчик 1; ф= 5, 5 = 6, Q=-2 (для двухвходовых интеграторов и множительных устройств);

- управляемый регистр сдвига 2: общая длина . 2 -1 — 31;

- блок 8 экстраполяции: И= 2в — сумматор порядка: мсаП= Ы,йипП=32.

Введение блока 8 экстраполяции расширяет допустимый диапазон изменения переменной ЧЯ,-) и ее производных (или разностей), Б прототипе не допустимо изменение переменной М (Ц ) таким образом, чтобы имело место М (t — g)=< п 8 1

= 0,111.....,3, iw Я)) = 0,11 ... при производных значениях порядка, что собственно и является ограничением изменения пе»

К;,.)2 "(+) ни при каком единичном 9 П(+)) не дает

4; (). д " "(>))с1. В предлагаемом устройстве порядок П{ .)) формируется таким образом, что практически исключается укаэанный вариант значений И (4> Д,ч<(t. I), м (Д так как Ч П Я ) формируется

734677

12 а(р) п(Ь ) Составитель Л. Недостоева

Редактор Н. Горват Техред М. Петко Корректор М. Пожо

Заказ 2222/11 Тираж 751 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Й-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород. va. Проектная, 4 только по текушим, но и по предыдущим и экстраполированным значением переменной 3 (teal

Формула изобретения

Устройство для автоматического преобразования мантиссы и порядка, содержащее реверсивный счетчик, управляемый ре-10 гистр сдвига, элемент запрета, сумматор порядка, блок анализа порядка, блок анализа разности порядков, блок формирования приращения порядка, причем входы слагаемых порядка и выход приращения по- рядка устройства подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, выходы которого подключены ко входу блока анализа разности порядков и к управляюшему входу управляемого регистра сдви- 20 га, первой и второй выходы блока анализа разности порядков подключены соответственно ко входу запрета элемента запрета и первому входу блока формирования приращения порядка, третий выход блока анализа разности порядков является выходом переполнения разности порядков уст.ройства, вход элемента запрета является входом мантиссы устройства, а выход подключен ко входу управляемого регистра сдвига, вход сумматора порядка подключен к выходу приращения порядка устройства, . а выход сумматора порядка — ко входу блока анализа порядка, первый выход которого является выходом переполнения порядка устройства, а второй выход — ко второму входу блока формирования прирашения порядка, выход которого является выходом прирашения порядка устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона представляемых чисел и расширения функциональных возможностей устройства за счет формирования производных мантиссы, оно содержит блок экстраполяции, первый вход которого подключен к выходу управляемого регистра сдвига, второй вход — к выходу приращения порядка устройства, первый выход блока экстраполяции подклк чен к третьему входу блока формирования приращения порядка, а второй выход является выходом мантиссы и ее производных устро йс тва.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии № 48-33338, кл. 6 06 F 7/3.95, 1973, 2. Патент Японии № 48-39488, кл. G 06 F 7/39, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР № 510727, кл. Ct 06 F 1/02, 1973 (прототип).