186204. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és áramköri elrendezés bináris és decimális számítógép aritmetika kialakítására
! i86 204 2 ót vezérlő vezetékkötegen keresztül a vezérlő egység további kimeneteire, kimenetei pedig a visszacsatoló adat vezetékkötegre vannak csatlakoztatva. A vezérlő egység ki/bemenetei a központi vezetékkötegre vannak kötve. Az áramköri elrendezés bemenetéit a visszacsatoló adat vezetékköteg, ki/ bemenetéit a központi vezetékköteg és a bemenő vezetékköteg, kimeneteit pedig a kimenő adat vezetékköteg képezik. A találmány tárgya eljárás és áramköri elrendezés, mely segítségével bináris és decimális aritmetikai és logikai műveletek végezhetők. Mint ismeretes, sok felhasználási környezetben az általános célú számítógépeknél szokásos bináris műveletvégzésen kívül decimális aritmetikai müveletvégzésre is szükség van, gazdaságtalan a decimális adatok binárisokká konvertálása a műveletvégzés előtt és visszakonvertálása a műveletvégzés után. Célszerűbb a számítógép vagy annak programrendszerének olyan kialakítása, hogy a decimális műveletek végzése közvetlenül történjen. A két legáltalánosabban használt megoldást a PDP 11/44 típusú kisszámítógép két változatának ismertetésével mutatjuk be. A PDP 11/44 központi egysége bináris műveletek végrehajtására alkalmas műveletvégző egységből és vezérlő egységből áll. Mivel a műveletvégző egységet kizárólag bináris műveletek végzésére tervezték, azok végrehajtását nem lassítják a decimális müveletvégzéshez szükséges áramkörök, így az ilyen műveleteket nagy sebességgel képes végrehajtani. A decimális műveletek végrehajtása azonban program segítségével sok lépésben történik, így rendkívül lassú. Ez jelentős mértékben lassítja a legtöbb gazdasági célú (pl. COBOL nyelvű) program futását. Az ilyen rendszerek alkalmazása csak ott gazdaságos, ahol ilyen jellegű számításokra nincs, vagy csak ritkán van szükség. A decimális műveletvégzés meggyorsítására kifejlesztették a PDP 11/44 kibővített változatát, mely esetében a központi egységen kívül egy második műveletvégző egység is részt vesz a müveletvégzésben. Ez egy második vezérlő egységet, második bináris művelet végrehajtó egységet és decimális művelet végrehajtó egységet tartalmaz, bonyolultságában és anyagigényében összemérhető a központi egységgel. A decimális műveletek végzése ebben a második műveletvégző egységben történik, miközben az első műveletvégző egység leáll, ily módon mind a decimális, mind a bináris műveletek végrehajtása speciálisan az adott művelettípusra tervezett egységben történik, egyik végrehajtását sem lassítják a másikhoz szükséges áramkörök, mind a bináris, mind a decimális műveletek nagy sebességgel hajtódnak végre. Ennek a megoldásnak hátránya, hogy az egyes egységek kihasználtsága rossz. Bináris műveletvégzés esetén a második műveletvégző egység, decimális müveletvégzés esetén a központi egység nagy része kihasználatlan. A második műveletvégző egységben hasonló egységek vannak, mint a központi egységben, így a redundáns részegységek száma nagy. A nagymennyiségű járulékos egység jelentős árnövekedést okoz. A találmánnyal célunk egy olyan eljárás és áramköri elrendezés kialakítása, melynek segítségével a számítógépek aritmetikája bináris és decimális műveletek végzésére is alkalmas oly módon, hogy az ismert megoldások hátrányait kiküszöbölve, azok előnyös tulajdonságait megtartja. A találmánnyal megoldandó feladatot ennek megfelelően a következőkben jelölhetjük meg:- Redundáns részegységek számának nagymértékű csökkentése a második megoldáshoz képest.- Részegységek kihasználtságának nagymértékű növelése a második megoldáshoz képest.- A standard utasításkészlet végrehajtási sebessége ne csökkenjen az első megoldáshoz képest.- Legyen alkalmas a második megoldásban megvalósított összes utasítás végrehajtására és az összes adatformátum kezelésére, de tegye lehetővé újabb adatformátumok kezelését is.- A második megoldásban megvalósított új utasítások végrehajtási ideje ne növekedjen jelentős mértékben. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a decimális aritmetika felépíthető bináris műveletvégző- és vezérlő egység oly módon való kiegészítésével, hogy ez a módosítás a bináris jelutakat ne nyújtsa meg, így a bináris működést ne lassítsa, ugyanakkor adjon lehetőséget a decimális műveletek gyors elvégzésére a bináris műveletvégző egységek jó kihasználása mellett. A találmány szerinti eljárás egy olyan ismert eljárás továbbfejlesztése, melynek során a bináris műveletek végrehajtása hagyományos módon egy vagy több lépésben történik, miközben a részeredményeket szükség esetén tároljuk, majd miután az eredmény előállt azt a kimenő vonalakra adjuk. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy a decimális műveleteket két vagy több lépésben végezzük oly módon, hogy először egy vagy több bináris műveletet végzünk és a keletkezett hexadecimális átviteleket tároljuk vagy módosítjuk velük a már tárolt átviteleket. A részeredményeket szükség esetén tároljuk, majd a tárolt átvitelek segítségével generált értékek és a részeredmények felhasználásával egy vagy több bináris műveletet végzünk. Amikor az eredmény előállt azt a kimenő vonalakra kapuzzuk. A találmány értelmében célszerű, ha a decimális számok előjelhelyes összeadása esetén először binárisan összeadjuk a két számot. Az összeadás közben az átviteleket és az eredményeket tároljuk. Ezután a tárolt bináris összeg minden helyiértékéhez hatot adunk hozzá, mely eredményt nem őrizzük meg. A keletkezett átvitelek és a már tárolt átvitelek „VAGY’‘-kapcsolatát tároljuk. A tárolt átvitelekkel egy korrekciós tényezőt generálunk, melyet a bináris összeghez adunk. Nevezetesen célszerű, ha olyan számábrázolási módok esetében, ahol a számjegyek értékét hordozó bitmezők közé müveietvégzési szempontból érdektelen bitmezők ékelődnek és/vagy a helyiértékviszonyok nem felelnek meg a műveletvégző egység helyiértékviszonyainak, a decimális számok előjelhelyes összeadását úgy végezzük, hogy először binárisan összeadjuk a két számot úgy, hogy az öszszeadás közben a hexadecimális átvitelek terjedését 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
