Проектирование процессора с плавающей точкой (стр. 2 из 4)

Денормализованный операнд.

Возникает при попытке оперировать денормализованным операндом. Маскированная реакция – установка бита D и продолжение операции, при незамаскированном варианте операнды не изменяются, устанавливается бит D и вызывается обработчик особого случая.

4. Блок – схема процессора

На основании анализа заданных операций укрупненная блок-схема процессора представлена на рис 4.1. В него входят оперативная память ОП, блок преобразования форматов данных БПФ, блок регистров БР, блок обработки данных БОД, блок микропрограммного управления БМУ. БПФ и ОП связаны 128-битной шиной и через нее передаются данные в ОП в формате m32real. БПФ осуществляет обратное преобразование из формата PT в OТ.

БР включает в себя регистровый стек, регистры слов тэгов, управления и состояния. Из БР в БПФ передается операнд из вершины стека в формате РТ (операция FSt). Из БР в БОД передаются 2 операнда в формате РТ для операции умножения (FMul) и из БОД в БР передается результат операции умножения в формате РТ в вершину стека. В БОД осуществляется операция умножения.

Управление операциями осуществляется БМУ путем выборки последовательности микрокодов (МК). Обратная связь от БПФ, БР и БОД к БМУ обеспечивается через шину осведомительных сигналов ОС.

5. Алгоритмы операций

5.1. Алгоритм операции FMulSt,St(i).

Порядок выполнения операции состоит из следующих этапов:

а) Чтение операнда из вершины стека ST(0) в БОД;

б) Чтение операнда из ST(i) в БОД;

в) Операция умножения;

г) Запись результата умножения в стек ST(0).

1 этап. Чтение операнда из вершины стека ST(0) в БОД.

Если регистр ST(0) непустой (Т(0)¹11), то читаем операнд в RGD=ST(0), а оттуда в рабочий регистр RG1.

2 этап. Чтение операнда из ST(i) в БОД.

Если регистр ST(i) непустой (Т(i)¹11), то читаем операнд в RGD=ST(i), а оттуда в рабочий регистр RG2.

3 этап. Операция умножения.

Первый операнд читается из вершины стека в рабочий регистр

RG1:RG1=ST(0).

Второй операнд читается из вершины стека в рабочий регистр RG2:

RG2=ST(i).

Произведение формируется в RG3.

Регистры операндов RG1 и RG2 и регистр произведения RG3 подразделяются на субрегистры знаков (S1, S2, S3), и порядков (Е1, Е2, Е3), и мантисс (М1, М2, М3).

Регистры мантисс расширены до 68 бит для увеличения точности вычислений. Окончательный результат округляется до 64 бит.

Схема обработки знаков вычисляет знак произведения S3=S1 S2. Сумматор SME вычисляет порядок произведения E3=E1+E2-16383. Умножение мантисс происходит с анализом младшего бита множителя со сдвигом множимого.

Умножение завершается нормализацией и округлением результата:

· Если произошло переполнение разрядной сетки мантиссы, то сдвиг вправо и инкремент E3 (нормализация вправо).

· Если произошло антипереполнение порядка, то сдвиг M3 вправо и обнуление E3 (денормализация).

· Округление M3 до 64 бит в зависимости от режима округления - поле RC (табл.5.1).

Таблица 5.1 – Округление результата

RC	Режим	r	Действие округления
00 01	К ближайшему вверх	R<1000	Отбросить младшие биты
		R>=1000	Если старший отбрасываемый бит равен 1, то прибавить 1 к младшему сохраняемому биту, иначе отбросить младшие биты
10 11	Вниз усечение	любое	Отбросить младшие биты

При умножении мантисс нормализованных чисел переполнение мантиссы возможно только на один бит и нормализация ограничивается одним сдвигом вправо. Денормализация выполняется как маскированная реакция на антипереполнение порядка (E3<0). Если E3>-64, M3 сдвигается на ABS(E3) битов вправо, а E3 обнуляется. Если E3<(-64) результат принимается равным нулю.

При нормализации возможны следующие особые случаи:

· При инкременте Е3 возникает переполнение порядка

· При декременте Е3 возникает антипереполнение порядка

При возникновении подобных случаев фиксируются следующие признаки результата:

· P - потеря точности;

· O - переполнение порядка;

· U - антипереполнение порядка;

· I - недействительная операция (при Т(0)=11 или Т(i)=11);

· D - денормализованный операнд (при Т(0)=10 или Т(i)=10).

Маскированные операции на особые случаи:

· O - запись кода бесконечности (Е3=11…1 и М3=1.00…0);

· U - запись кода нуля или денормализованного значения.

Схема операцииFMulST, ST(i)приведена на рис.5.1.