JPS60142738A - 内挿近似を使用する除算装置 - Google Patents
内挿近似を使用する除算装置Info
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- JPS60142738A JPS60142738A JP58247646A JP24764683A JPS60142738A JP S60142738 A JPS60142738 A JP S60142738A JP 58247646 A JP58247646 A JP 58247646A JP 24764683 A JP24764683 A JP 24764683A JP S60142738 A JPS60142738 A JP S60142738A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はデータ処理装置における除算装置に係シ、特に
内挿近似を使用する除算装置に関する。
内挿近似を使用する除算装置に関する。
除算装置において、演算を簡単化するため、与えられた
被除数や除数の近似値を用いる場合、商に不正確さが導
入される。
被除数や除数の近似値を用いる場合、商に不正確さが導
入される。
従来、除数の近似逆数の精度を向上させる方法に、正規
化した除数の上位ビットをアドレスとしてテーブル情報
検索により、第1近似逆数をめ、第1近似逆数と正規化
した除数の積の2の補数を更に第1近似逆数に掛けるこ
とにより、第2近似逆数をめる方式がある。すなわち、 DO=正規化された除数 RO:第1近似逆数 R1:第2近似逆数 α :正の整数 t 1−Do X Ro l (2−”としたとき、 R1= Ro X (2−Do X Ro )により、
R1をめる。この場合、R1の逆数としての精度は次の
ようになる。
化した除数の上位ビットをアドレスとしてテーブル情報
検索により、第1近似逆数をめ、第1近似逆数と正規化
した除数の積の2の補数を更に第1近似逆数に掛けるこ
とにより、第2近似逆数をめる方式がある。すなわち、 DO=正規化された除数 RO:第1近似逆数 R1:第2近似逆数 α :正の整数 t 1−Do X Ro l (2−”としたとき、 R1= Ro X (2−Do X Ro )により、
R1をめる。この場合、R1の逆数としての精度は次の
ようになる。
11−Do xRll = l 1−Do XRo(2
−DoXRo )1= + (1−DOXRo)”1 < 2−2 tl しかし、この方法によると、R1をめるために乗算を2
回行わなければならないので時間がかかシすぎるという
欠点があった。
−DoXRo )1= + (1−DOXRo)”1 < 2−2 tl しかし、この方法によると、R1をめるために乗算を2
回行わなければならないので時間がかかシすぎるという
欠点があった。
また、従来の部分剰余を除数の近似逆数を掛けた形でめ
、部分剰余の上位ビットが部分商となるように反復計算
を行う除算装置においては、近似逆数を正確な逆数より
も小さくとることにより、例えば、被除数と除数が等し
い場合、所要のビットまで商をめたとき、商が1にはな
らずに2進数光示で小数点以下1が最下位のビットまで
続くなど、反復計算でめた商と正確な商とを所要のビッ
トまで比較したとき、最下位ビットが1小さいことが越
こシ得るので、反復計算でめた商の最下位ビットに1を
加え、除数との積をとり、その積が被除数に等しいか被
除数よシも小さいとき、反復計算でめた商の最下位ビッ
トに1を加えた数を最終的な商としているが、商の検算
、補正のための時間がかなりかかるという欠点があった
。
、部分剰余の上位ビットが部分商となるように反復計算
を行う除算装置においては、近似逆数を正確な逆数より
も小さくとることにより、例えば、被除数と除数が等し
い場合、所要のビットまで商をめたとき、商が1にはな
らずに2進数光示で小数点以下1が最下位のビットまで
続くなど、反復計算でめた商と正確な商とを所要のビッ
トまで比較したとき、最下位ビットが1小さいことが越
こシ得るので、反復計算でめた商の最下位ビットに1を
加え、除数との積をとり、その積が被除数に等しいか被
除数よシも小さいとき、反復計算でめた商の最下位ビッ
トに1を加えた数を最終的な商としているが、商の検算
、補正のための時間がかなりかかるという欠点があった
。
本発明の目的は、前述のような反復計算の前後処理、す
なわち、高い精度の近似逆数を得る前処理、反復計算で
めた曲の検算、補正を行う後処理に要する時間を短縮す
る除算装置を提供することにある。
なわち、高い精度の近似逆数を得る前処理、反復計算で
めた曲の検算、補正を行う後処理に要する時間を短縮す
る除算装置を提供することにある。
除数の近似逆数の精度を少し上げようとする場合には以
下に示す内挿近似を用いると、近似逆数をめるための乗
算は1回で済み、しかも乗数のビット数も数ビットでよ
い。
下に示す内挿近似を用いると、近似逆数をめるための乗
算は1回で済み、しかも乗数のビット数も数ビットでよ
い。
テーブル情報検索のアドレスルに対して、変数X、を
zn=2+n・2 (W=0.1,2.−.2 −1)
として f(xn)=ユ xn Δ、=J(x、、、1)−f(xn)(ただしfc−2
tx−1)= 1とする)によ請求めた近似逆数f(−
、)、隣接する近似逆数の差分ムをテーブル情報として
格納し、f(”s+A)=f(1%)+A ・Δ、(0
<A(2)によl)x、+hに対する近似逆数を得るこ
とができる。
として f(xn)=ユ xn Δ、=J(x、、、1)−f(xn)(ただしfc−2
tx−1)= 1とする)によ請求めた近似逆数f(−
、)、隣接する近似逆数の差分ムをテーブル情報として
格納し、f(”s+A)=f(1%)+A ・Δ、(0
<A(2)によl)x、+hに対する近似逆数を得るこ
とができる。
商の検算、補正については、以下に示す除算方式を用い
ると反復計算の中に商の検算、補正を取シ込むことがで
き、前述のような反復計算でめた曲の最下位ビットに1
を加え除数との積をとるなどの処理は不要となる。
ると反復計算の中に商の検算、補正を取シ込むことがで
き、前述のような反復計算でめた曲の最下位ビットに1
を加え除数との積をとるなどの処理は不要となる。
数の表現として、指数部を持たない固定小数点表示をと
るにしろ、指数部を持つ浮動小数点表示をとるにしろ、
P進数の除算を考える場合、まず除数、被除数を(1)
、 (2)式で表現できるように正規化を行い、正規
化後の除数をDo、被除数をN。
るにしろ、指数部を持つ浮動小数点表示をとるにしろ、
P進数の除算を考える場合、まず除数、被除数を(1)
、 (2)式で表現できるように正規化を行い、正規
化後の除数をDo、被除数をN。
として中間的な商をめる。
0<No、&<P 、No、1キO
このときQは、(3)式の範囲、すなわち、正規化され
た形か、または1桁、桁あふれした形でまるO P<Q<P (3) 中間的な商をめた後、固定小数点表示では正規化に要し
た除数の桁送シ数から、同じく被除数の桁送り数を減い
た差(左への桁送りを正と考える)が、正の場合、Qを
左に差の桁数だけ桁送りし、負の場合、Qを右に差の桁
数だけ桁送シして最終的な商をめることができる。
た形か、または1桁、桁あふれした形でまるO P<Q<P (3) 中間的な商をめた後、固定小数点表示では正規化に要し
た除数の桁送シ数から、同じく被除数の桁送り数を減い
た差(左への桁送りを正と考える)が、正の場合、Qを
左に差の桁数だけ桁送りし、負の場合、Qを右に差の桁
数だけ桁送シして最終的な商をめることができる。
一方、浮動小数点表示では、被除数の指数部から除数の
指数部を減いた差に、固定小数点部の正規化に要した除
数の桁送シ数から同じく被除数の桁送シ数を減いた差を
加えて除算結果の指数部とし、更に中間的な商が桁あふ
れした形のときは指数部に1を加え、固定小数点部を正
規化した形にして最終的な商をめることができる。
指数部を減いた差に、固定小数点部の正規化に要した除
数の桁送シ数から同じく被除数の桁送シ数を減いた差を
加えて除算結果の指数部とし、更に中間的な商が桁あふ
れした形のときは指数部に1を加え、固定小数点部を正
規化した形にして最終的な商をめることができる。
商の符号については、除数、被除数の符号から代数的に
決まるので必要ならば除数、被除数の絶対値をとり、正
規化した形で中間的な商をめ、最終的な商が負の場合、
中間的な商を所望の表現に変えるものとする。
決まるので必要ならば除数、被除数の絶対値をとり、正
規化した形で中間的な商をめ、最終的な商が負の場合、
中間的な商を所望の表現に変えるものとする。
以上の前提により、以下では除数、被除数を絶対値化、
正規化した(1)式、(2)式の形で考える。先ず、記
号の説明をしておく。
正規化した(1)式、(2)式の形で考える。先ず、記
号の説明をしておく。
M : Doの近似逆数
Qi:第2番目の部分商
*
Q、:補正後の第を番目の部分商
R1:第を番目の部分剰余、ただし Ro = N。
とする
N、 : RL−1とMの積より、Q、を減いた数A’
Qj +Niより、第2番目の部分剰余R,のM倍で
あるQi+1+ N6+ 1をめるとき、Qiに掛けら
れる被乗数 α :第2番目以降の部分商の桁数 Q :正確な商を表わし、被除数が除数で割シ切れない
場合には循環小数となり、桁数が無限になる 第2番目以降の部分商がα桁確定するための十分条件と
して、Mについて(4)式を満足するよう選ぶものとす
る。
Qj +Niより、第2番目の部分剰余R,のM倍で
あるQi+1+ N6+ 1をめるとき、Qiに掛けら
れる被乗数 α :第2番目以降の部分商の桁数 Q :正確な商を表わし、被除数が除数で割シ切れない
場合には循環小数となり、桁数が無限になる 第2番目以降の部分商がα桁確定するための十分条件と
して、Mについて(4)式を満足するよう選ぶものとす
る。
1(DoXM(1+P″(a+x) (4)反復計算に
入る前に、(5)式、(6)式で示される計算を行う。
入る前に、(5)式、(6)式で示される計算を行う。
A = 1− Do x M (5)
Ql十Nl=NoxM (6)
反復計算では以下に示すように部分商をめるとともに直
前の部分商の補正を行う。
前の部分商の補正を行う。
Qt+N6==AXQi−1十Ng−1(L≧O)(7
)部分商の補正 Q、−1十Nt−0≧0. Q、+N、≧0のときQi
−□: Q <−1(s) Qt−1十N4−1>0. Q;+Ni<OのときQ、
−0=Q、−1−p −(′−” (9)Qi−1+N
i−1<O,Q4+Nt)QのときQ、−0=Q、−2
+Pイ′−ゝ“ (10) Q、−x 十N*−1< 0 + Qs +Na (0
のとき(9)式と並行して、部分商のマージ処理では、
Qi−(i −1)α−1−iα としてP −P の位を採用することによつ−(l−’
I)α て結果的にQi K P 、を加え、Qj以降に続く負
の商を正に変換している。01式では、Qj−1以前の
負の商をP−1の補数から、Pの補数に補正している。
)部分商の補正 Q、−1十Nt−0≧0. Q、+N、≧0のときQi
−□: Q <−1(s) Qt−1十N4−1>0. Q;+Ni<OのときQ、
−0=Q、−1−p −(′−” (9)Qi−1+N
i−1<O,Q4+Nt)QのときQ、−0=Q、−2
+Pイ′−ゝ“ (10) Q、−x 十N*−1< 0 + Qs +Na (0
のとき(9)式と並行して、部分商のマージ処理では、
Qi−(i −1)α−1−iα としてP −P の位を採用することによつ−(l−’
I)α て結果的にQi K P 、を加え、Qj以降に続く負
の商を正に変換している。01式では、Qj−1以前の
負の商をP−1の補数から、Pの補数に補正している。
以上の操作によシ、商をめることができることを、以下
の事柄(A)〜(K)を証明することにより示す。
の事柄(A)〜(K)を証明することにより示す。
事柄(A):任意のi≧2に対してAを使用でき、(7
)式によりめた数は、第i−1番目の部分剰余R,−,
を除数の近似逆数Mを掛けた数になっている。
)式によりめた数は、第i−1番目の部分剰余R,−,
を除数の近似逆数Mを掛けた数になっている。
事柄(n) : Qlは正であシ、α〜(α+2)桁に
なシ、正確な商QとP 以上の位で比較すると等しいか
、P だけ太きい。すなわち、P−1< Ql < P
(12 Q 2 + N2 − Dc) xP (Rx= (Dox P Q湧事柄
(c) : Q (i〉2)は、正、零または負のいず
れにもなシ得るが、商としてP−(′−1)a−1〜P
の位のα桁求まj5、Q、に対応する位で正確な商Q
と比較したとき、等しいか、P だけ太きい。すなわち
、 p−C1−1)a<Q、十N、 <p−(j−1)”
、。
なシ、正確な商QとP 以上の位で比較すると等しいか
、P だけ太きい。すなわち、P−1< Ql < P
(12 Q 2 + N2 − Dc) xP (Rx= (Dox P Q湧事柄
(c) : Q (i〉2)は、正、零または負のいず
れにもなシ得るが、商としてP−(′−1)a−1〜P
の位のα桁求まj5、Q、に対応する位で正確な商Q
と比較したとき、等しいか、P だけ太きい。すなわち
、 p−C1−1)a<Q、十N、 <p−(j−1)”
、。
−DoxP <k’i =
Qi+1十N !+l −=α
(D、xP 叫
なお、Qが負の場合は、P−1の補数からPの補数に修
正した形で、正確な商Qと比較するものとする。
正した形で、正確な商Qと比較するものとする。
事柄(D) : Q=に対する+P の補正は、Q、−
1以前の部分商には伝播しない。
1以前の部分商には伝播しない。
事柄(E) : Qiに対する一P の補正はQi−1
以前の部分商には伝播しない。
以前の部分商には伝播しない。
事柄(A)の証明
i = 2に対して
Q 2 + N 2= Rx x M
=(No−DOXQl)XM
=NoxM−DoxQxxM
=Ql+N1−DoxMXQl
=(1−Do XM)XQl+N1
=AxQ1+Nx
となシ、事柄(A)は成立する。
i = kに対して事柄(A)が成立し、Qh +Nh
=Rh−z xM :AXQ&−1 十N1−1 と仮定すると Qi+1+Nk+1= R& X M = (R1−1−Do xQi ) xM” Qk 十
Nl −Do X Q & X M=(I Do X
M ) X Qk+I’Jl=AxQk+Nk となり、i=に+1 のときも事柄(A)は成立する。
=Rh−z xM :AXQ&−1 十N1−1 と仮定すると Qi+1+Nk+1= R& X M = (R1−1−Do xQi ) xM” Qk 十
Nl −Do X Q & X M=(I Do X
M ) X Qk+I’Jl=AxQk+Nk となり、i=に+1 のときも事柄(A)は成立する。
i=2 については先に証明済みであるから、数学的帰
納法に上り、i〉2 の任意のるについて、事柄(A)
は成立する。
納法に上り、i〉2 の任意のるについて、事柄(A)
は成立する。
事柄(B)の証明
(4)式の辺々に正確な閤Qを掛けると、Q<QllN
1=No xM(Q+QxP−(“+1)(lfi)(
3)弐P−1<Q<P 、!= 01n式ヨリP−1<
Q:L (P が成立する。
1=No xM(Q+QxP−(“+1)(lfi)(
3)弐P−1<Q<P 、!= 01n式ヨリP−1<
Q:L (P が成立する。
P (RxxM=Q2+N2=(1−DoxM)xQl
+N1<P tJn(’−’Q1<P、0くl’h(P
。
+N1<P tJn(’−’Q1<P、0くl’h(P
。
−(α+1)
(4)式より−P (1−DoxM<0)また(4)式
により、Q (−!−(Doであるから、aηの不− 等式の外側の項にDOを、内側の項に古を掛け、次式を
得る。
により、Q (−!−(Doであるから、aηの不− 等式の外側の項にDOを、内側の項に古を掛け、次式を
得る。
Qa 十N 2 −a
D OX P (R1= (D o x P事柄(C)
の証明 i=2について、面式より −α −P< Qa 十Ng (P−“ を得るので(14)式が成立する。
の証明 i=2について、面式より −α −P< Qa 十Ng (P−“ を得るので(14)式が成立する。
Qa +Na 〉0のとき
−(2α+1)−(α+1)
−P (−P x Qz +N1Rs4 xM =(1
−DoxM)xQa+Na R2XM= (1−DoxM)xQg+N2(Na〈P
−”“(’、°Qg<P 、o<Ng<p 。
−DoxM)xQa+Na R2XM= (1−DoxM)xQg+N2(Na〈P
−”“(’、°Qg<P 、o<Ng<p 。
−(α+1)
(4)式より −P <1−DOXFI/I≦0)−2
α −(2α+1) 上記2つの不等式をまとめ、−p <−pよシ ーP (RaXM=Q3十NB<P−” Ql(4)式
より、O<−!−<Doであるから、(1印式の外側の
一 項にDOを、内側の項にユを掛けることによシ、Qx+
N5 −DoxP (Ra=−(DoxP”“となシ、i=2
のとき、aω式は成立する。
α −(2α+1) 上記2つの不等式をまとめ、−p <−pよシ ーP (RaXM=Q3十NB<P−” Ql(4)式
より、O<−!−<Doであるから、(1印式の外側の
一 項にDOを、内側の項にユを掛けることによシ、Qx+
N5 −DoxP (Ra=−(DoxP”“となシ、i=2
のとき、aω式は成立する。
Qa +Na < Oのとき、
−P (N2(RaxM=(1−DOXM)XQ2+N
2RaxM=(1−DoxM)xQg+lN2(−(α
+1) −〇 (1−DoxM)xQg<(P )(−P)−(α+リ
−α −(2α+1) −2αこの場合も、(−P
1(−P )=P <Pであるから、Qll +N2≧
0 と同じ<’ (18+式を得、以下の証明はQta
+ N2≧0 の場合と同じである。
2RaxM=(1−DoxM)xQg+lN2(−(α
+1) −〇 (1−DoxM)xQg<(P )(−P)−(α+リ
−α −(2α+1) −2αこの場合も、(−P
1(−P )=P <Pであるから、Qll +N2≧
0 と同じ<’ (18+式を得、以下の証明はQta
+ N2≧0 の場合と同じである。
以上よp、i=2 に対して、事柄(C)が成立する。
番=k に対して、
−Ck−1>α
P <Qh+Nh<P−Ck−”“ ojQ&+1 +
Qh+1−ka −DOXP <RF(DoxP Qf)が成立すると仮
定すると、 Qh+N1≧0のとき、 −にα −(kα+1) −(α+1)P < P <
P Qh+Nh<Qh+1+Ntc+1=(1−Do
XM) XQ&+N& QB+x 十N1+1=(1−DoxM) ×Qk+N
k<Nk<P−”−<h−1)α (”−’ Qh<P 、 o<Nh <p 。
Qh+1−ka −DOXP <RF(DoxP Qf)が成立すると仮
定すると、 Qh+N1≧0のとき、 −にα −(kα+1) −(α+1)P < P <
P Qh+Nh<Qh+1+Ntc+1=(1−Do
XM) XQ&+N& QB+x 十N1+1=(1−DoxM) ×Qk+N
k<Nk<P−”−<h−1)α (”−’ Qh<P 、 o<Nh <p 。
(4)式 、 −P−(′lx+1)<I DoxM<
0)上記2つの不等式をまとめ、00式を得る。
0)上記2つの不等式をまとめ、00式を得る。
−P <Qk+1+N&÷1 <P−に′!(21)Q
k+Nh<Oのとき −にα −P (Nk≦Q1+z +N4+l= (1−Do
xM )X Qh +NkQk+1+N&+、= (1−DoxM) xQk+Nk<(p’″(l1m+
’i)、 (f”−”%−Ckα+1) −にα p <p 上記2つの不等式をまとめ同じ< (21+式を得る。
k+Nh<Oのとき −にα −P (Nk≦Q1+z +N4+l= (1−Do
xM )X Qh +NkQk+1+N&+、= (1−DoxM) xQk+Nk<(p’″(l1m+
’i)、 (f”−”%−Ckα+1) −にα p <p 上記2つの不等式をまとめ同じ< (21+式を得る。
以上により、i=に+1に対して(14式が成立する。
t=2 に対して(1勇式は証明済みであるから、数学
的帰納により、t′:22 のすべてのtに対して0式
は成立する。
的帰納により、t′:22 のすべてのtに対して0式
は成立する。
04式で i=に+2 とおいて(2つ式を得る。
p −Q+す“ < Q &+ w 十N k。、<P
−(1+1)“ (221(4)式よりO<”<Doで
あるから、(2り式の不等式一 の外側の項にDoを、内側の項に1を掛けて(ハ)式を
得る。
−(1+1)“ (221(4)式よりO<”<Doで
あるから、(2り式の不等式一 の外側の項にDoを、内側の項に1を掛けて(ハ)式を
得る。
−(&+1)α
−DoxP (R4+x =
Q 1+* +N6+a −(&+4)αM<D・×P
(ハ) これは、i=&+1 に対して(19式が成立すること
を示している。i=2に対して05)式が成立すること
は証明済みであるから、数学的帰納により 、i〉2の
任意のtについて051式は成立する。
(ハ) これは、i=&+1 に対して(19式が成立すること
を示している。i=2に対して05)式が成立すること
は証明済みであるから、数学的帰納により 、i〉2の
任意のtについて051式は成立する。
事柄(D)の証明
−P ノ補正ハ、Q: +Ni > 0 * Qi+x
+Ni+1< 0のとき起きるが、 9番+1十Nt+1==(1−DoxM)XQj+N!
(−P <1−DoXM<0) により、J+x +N4+1をめているので、砒キ0と
なる。理由は、Qi =Oのとき、Q、+1+N$+1
は負になシ得ない。Q、Φ0なので−P−“の補正はQ
i−x以前の部分商には伝播しない。
+Ni+1< 0のとき起きるが、 9番+1十Nt+1==(1−DoxM)XQj+N!
(−P <1−DoXM<0) により、J+x +N4+1をめているので、砒キ0と
なる。理由は、Qi =Oのとき、Q、+1+N$+1
は負になシ得ない。Q、Φ0なので−P−“の補正はQ
i−x以前の部分商には伝播しない。
事柄(E)の証明
+P の補正は、Qi +Ni < O、Qi+1十N
i+1)0のとき起きる。+P−kaの補正がQ、から
Q、+1に伝播するためには、Qiのすべての桁がP−
1でなければならない。このとき、飢はP−1の補数表
示なので反復計算ではPの補数表示に変換するので零と
なる。
i+1)0のとき起きる。+P−kaの補正がQ、から
Q、+1に伝播するためには、Qiのすべての桁がP−
1でなければならない。このとき、飢はP−1の補数表
示なので反復計算ではPの補数表示に変換するので零と
なる。
Qi+x +Ni+1=(1−DoxM)xQ= 十N
i(−P (1−Do xM<0 ) Kよシ、Q i +1+ N t41をめているので、
Qiが零の場合、Q=+l+N7+xはN、に等しくな
シ負のままである。よって、Q、+1+N$+1が正に
なるときQ。
i(−P (1−Do xM<0 ) Kよシ、Q i +1+ N t41をめているので、
Qiが零の場合、Q=+l+N7+xはN、に等しくな
シ負のままである。よって、Q、+1+N$+1が正に
なるときQ。
のすべての桁かP−1となることはないので+P−ka
の補正はQi−1以前の部分商に伝播しない。
の補正はQi−1以前の部分商に伝播しない。
以下、本発明の一実施例を図面によシ詳細に説明する。
第1図は内挿近似回路のブロック図を示す。第1図にお
いて、内挿近似回路1は倍数発生器2゜3、キャリ・セ
イプ加算器4、加算器5、反転回路6、乗数選択回路7
よシなる。第2図に倍数発生器2,3の入出力関係を示
す。該内挿近似回路1の入力側にはテーブル情報格納ユ
ニット8,9が接続され、出力側には乗数選択回路10
が接続される。テーブル情報格納ユニット8は近似逆数
MOを格納し、ユニット9は差分Δを格納する。
いて、内挿近似回路1は倍数発生器2゜3、キャリ・セ
イプ加算器4、加算器5、反転回路6、乗数選択回路7
よシなる。第2図に倍数発生器2,3の入出力関係を示
す。該内挿近似回路1の入力側にはテーブル情報格納ユ
ニット8,9が接続され、出力側には乗数選択回路10
が接続される。テーブル情報格納ユニット8は近似逆数
MOを格納し、ユニット9は差分Δを格納する。
テーブル情報格納ユニット8.9に対する格納情報の取
り方の一例を以下に示す。
り方の一例を以下に示す。
(1)式で表示された2進数の除数に対し、より、近似
逆数Mo、差分Δを次のようにめる。
逆数Mo、差分Δを次のようにめる。
Δ=(隣接するMOの差分) @
なお、このとき、Moの2°の位である1と、Δの負の
符号を表わす2 以上の位は、固定であるのでテーブル
に格納しなくてもよく、テーブルを読み出したときに附
加すればよい。
符号を表わす2 以上の位は、固定であるのでテーブル
に格納しなくてもよく、テーブルを読み出したときに附
加すればよい。
ただし、Do=2 のときだけ、Mo、Δとして次の特
別な値にする。
別な値にする。
MO= l 、FFFFE (16進表示) (3)Δ
=・・・FF、FF822 (16進表示) @テー
ブル情報を索引するアドレスとして正規化された除数の
Do、2からDo、11までの10ビツトを使用して、
テーブル情報格納ユニット8,9からMo、Δを読み出
した後、上記のアドレスの直後のビットDo、1. 、
Do、1. 、L)0,1.によシ内挿近似を行う。
=・・・FF、FF822 (16進表示) @テー
ブル情報を索引するアドレスとして正規化された除数の
Do、2からDo、11までの10ビツトを使用して、
テーブル情報格納ユニット8,9からMo、Δを読み出
した後、上記のアドレスの直後のビットDo、1. 、
Do、1. 、L)0,1.によシ内挿近似を行う。
このとき、第1図では、倍数発生器2,3を使用して加
算しなければいけない数を1個減らしている。テーブル
情報格納ユニット8のMOおよび倍数発生器2,3の2
個の倍数MLo 、 MLIはキャリ・セイブ加算器4
によ92個にまとめられた後、加算器5により1つにま
とめられる。加算は2 以上の位に対して行うが、内挿
近似回路1からは、加算結果の2 以上の位に2 の位
として(1−Do。
算しなければいけない数を1個減らしている。テーブル
情報格納ユニット8のMOおよび倍数発生器2,3の2
個の倍数MLo 、 MLIはキャリ・セイブ加算器4
によ92個にまとめられた後、加算器5により1つにま
とめられる。加算は2 以上の位に対して行うが、内挿
近似回路1からは、加算結果の2 以上の位に2 の位
として(1−Do。
ll5)を附加した数を出力する。20位は、乗数ビッ
トの最下位ビットであシ、乗算器の倍数発生論理によシ
、20位が1のときは、+2 の効果を持たせることに
する。よって、DO=2 のときの乗数は、1.FFF
F(16進数)となるが、2 の位が1なので乗算器の
中で+2 の効果を発揮し、実質的に乗数は2となる。
トの最下位ビットであシ、乗算器の倍数発生論理によシ
、20位が1のときは、+2 の効果を持たせることに
する。よって、DO=2 のときの乗数は、1.FFF
F(16進数)となるが、2 の位が1なので乗算器の
中で+2 の効果を発揮し、実質的に乗数は2となる。
反転回路6は1.近似逆数を負の数として直接乗算を行
う場合に使用し、内挿近似回路1内の乗数選択回路7は
、近似逆数の正、負を選択する回路である。
う場合に使用し、内挿近似回路1内の乗数選択回路7は
、近似逆数の正、負を選択する回路である。
以上の内挿近似により、近似逆数の精度は(21式を満
たし、精度が2進数で3桁向上した。
たし、精度が2進数で3桁向上した。
1<DoxM<1.0007FF8 (16進表示)c
2gIDoXMの値は計算機を用いて確認したが、確認
方法の概要を以下に示す。
2gIDoXMの値は計算機を用いて確認したが、確認
方法の概要を以下に示す。
2 +2 )では定数であシ、2−’< Do < 1
では、第3図に示すように、21′=16384個の
長さ2 ”’:L11の線分の階段関数となる。一方、
DoxMのグラフは第4図に示すように16384個の
線分が鋸の歯の形をしている。よって、 DoxMの下限(最小値でもある):16384個の線
分の左端の最小値 Do x Mの上限: 16384個の線分の右端の最
大値 となる。
では、第3図に示すように、21′=16384個の
長さ2 ”’:L11の線分の階段関数となる。一方、
DoxMのグラフは第4図に示すように16384個の
線分が鋸の歯の形をしている。よって、 DoxMの下限(最小値でもある):16384個の線
分の左端の最小値 Do x Mの上限: 16384個の線分の右端の最
大値 となる。
第5図に本発明による除算装置の一実施例のブロック図
を示す。第5図中、テーブル情報格納ユニット17は第
1図の8と9を一緒にしたものであり、内挿近似回路1
8は第1図の1と同じものである。また、第1図の乗数
選択回路10は第5図では16なる符号を用いている。
を示す。第5図中、テーブル情報格納ユニット17は第
1図の8と9を一緒にしたものであり、内挿近似回路1
8は第1図の1と同じものである。また、第1図の乗数
選択回路10は第5図では16なる符号を用いている。
除算は以下の順序で行われるが、その全体の制御を司ど
るのが制御回路11である。
るのが制御回路11である。
除数レジスタ13にセットされた除数を正規化回路14
によシ正規化し、その除数の上位ビットによシ、テーブ
ル情報格納ユニット17から近似逆数と差分を読み出す
とともに、被乗数選択回路およびレジスタ15に正規化
された除数DOをセットする。
によシ正規化し、その除数の上位ビットによシ、テーブ
ル情報格納ユニット17から近似逆数と差分を読み出す
とともに、被乗数選択回路およびレジスタ15に正規化
された除数DOをセットする。
内挿近似回路18により近似逆数の精度を向上させた後
、先ず−Mを出力し、乗数選択回路16により−Mを選
択して、(5)式のDox(−M)を乗算器19にて行
う。このとき、ハーフキャリ、ノ・−フサムは各レジス
タ20.21にセットされた後、加算器22により1つ
゛にまとめられ、積が乗算結果レジスタ23にセットさ
れる。
、先ず−Mを出力し、乗数選択回路16により−Mを選
択して、(5)式のDox(−M)を乗算器19にて行
う。このとき、ハーフキャリ、ノ・−フサムは各レジス
タ20.21にセットされた後、加算器22により1つ
゛にまとめられ、積が乗算結果レジスタ23にセットさ
れる。
次に、被除数レジスタ12にセットされた被除数を正規
化回路14で正規化した後、該被除数NOを被乗数選択
回路およびレジスタ15にセットするとともに、内挿近
似回路18からMを出力して、乗数選択回路16により
Mを選択し、(6)式のNoxMを実行する。NoxM
の一種が21−フキヤリレジスタ20、ハーフサムレジ
スタ21にセットされた時、同時に乗算結果レジスタ2
3のり。x(−M)の積を被乗数選択回路およびレジス
タ15にセットする。(5)式では、Do x (−M
)に1を加えてAとすることになっているが、1を加え
た後、2 以上の位は負の符号ビットとなるので、該除
算装置とするのである。その後でNoxMの積を乗算結
果レジスタ23にセットする。
化回路14で正規化した後、該被除数NOを被乗数選択
回路およびレジスタ15にセットするとともに、内挿近
似回路18からMを出力して、乗数選択回路16により
Mを選択し、(6)式のNoxMを実行する。NoxM
の一種が21−フキヤリレジスタ20、ハーフサムレジ
スタ21にセットされた時、同時に乗算結果レジスタ2
3のり。x(−M)の積を被乗数選択回路およびレジス
タ15にセットする。(5)式では、Do x (−M
)に1を加えてAとすることになっているが、1を加え
た後、2 以上の位は負の符号ビットとなるので、該除
算装置とするのである。その後でNoxMの積を乗算結
果レジスタ23にセットする。
以下、(7)式で示す反復計算を行い、同時に(8)式
からaυ式の部分商の補正を部分商補正回路24で行い
、補正された部分商を部分商マージ回路25によりマー
ジする。
からaυ式の部分商の補正を部分商補正回路24で行い
、補正された部分商を部分商マージ回路25によりマー
ジする。
反復計算では乗算結果の上位の部分商Q6−1が乗数選
択回路16に選択されるとともに、乗算結果の下位のN
i−1が倍数の一種として乗算器19に入力され、AX
Q=−1に足し込まれる。 この反復計算を必要回数だ
け繰シ返した後、最終的にマージされた商が除算結果レ
ジスタ26にセットされる。
択回路16に選択されるとともに、乗算結果の下位のN
i−1が倍数の一種として乗算器19に入力され、AX
Q=−1に足し込まれる。 この反復計算を必要回数だ
け繰シ返した後、最終的にマージされた商が除算結果レ
ジスタ26にセットされる。
以上の計算が数としてどのように処理されているかを第
6図及び第7図に示す。第6図、第7図の例は、16進
数14桁の被除数、除数を扱っており、16進数として
正規化した後、除数のビット正規化するのに資するビッ
ト数だけ、被除数、除数を左に桁送りしており、被除数
が2°の位よりあふれて左に出たときは、右に4ビット
桁送りするため、Noとして59ビツトになっている。
6図及び第7図に示す。第6図、第7図の例は、16進
数14桁の被除数、除数を扱っており、16進数として
正規化した後、除数のビット正規化するのに資するビッ
ト数だけ、被除数、除数を左に桁送りしており、被除数
が2°の位よりあふれて左に出たときは、右に4ビット
桁送りするため、Noとして59ビツトになっている。
第6図、第7図に示すように、反復計算では、Qi−1
r N、−1が負のときは、先頭に負の符号を埋め込む
とと□もに、Qi−0に対しては、乗数の最下位ビット
に1を付加することによシ、Q、−□を1の補数から1
2の補数に修正する必要がある。第6図中、Qa+Ng
については、上段が正または零の場合であり、下段が
負の場合である。同様に、第7図中、N、−2,Q、−
1,qj+ N、については、上段が正または零の場合
であシ、下段か負の場合である。また、iはt≧3を満
たす任意の正の整数である。
r N、−1が負のときは、先頭に負の符号を埋め込む
とと□もに、Qi−0に対しては、乗数の最下位ビット
に1を付加することによシ、Q、−□を1の補数から1
2の補数に修正する必要がある。第6図中、Qa+Ng
については、上段が正または零の場合であり、下段が
負の場合である。同様に、第7図中、N、−2,Q、−
1,qj+ N、については、上段が正または零の場合
であシ、下段か負の場合である。また、iはt≧3を満
たす任意の正の整数である。
以下、除数Do 、被除数NOを、
Do = 0.91A2B400 (16進衣示)No
=0.48D159E26AF37BCO(16進表
示)として除算の具体例を説明する。
=0.48D159E26AF37BCO(16進表
示)として除算の具体例を説明する。
(i) Doの上位11ビツトは
0.91A(16進表示) = 0.10010001
101(2進宍示) であシ、 o、1oo1ooo、 、o、−1,11000010
00001000010−°。
101(2進宍示) であシ、 o、1oo1ooo、 、o、−1,11000010
00001000010−°。
o、1oo1ooo11.o= 1.11000001
10100101100°°。
10100101100°°。
であるから、テーブル情報として次の数が出力される。
Mo= 1.1100001000001000011
(2進表示)= 1.C2086(16進表示) Δ =・・・1111.11111111100111
01010 (2進表示)=・・・F、FF9D4 (
16進衆示)Do、Ill =: Do、13= Do
、14 = 0 、 Do、15= 1 より1内挿近
似はすべてゼロとなるので最終的に除数の近似逆数とし
て使用されるMは次の値となる(以下、特に注意書きし
ない限シ16進表示とする)。
(2進表示)= 1.C2086(16進表示) Δ =・・・1111.11111111100111
01010 (2進表示)=・・・F、FF9D4 (
16進衆示)Do、Ill =: Do、13= Do
、14 = 0 、 Do、15= 1 より1内挿近
似はすべてゼロとなるので最終的に除数の近似逆数とし
て使用されるMは次の値となる(以下、特に注意書きし
ない限シ16進表示とする)。
M= 1.0208
−M== ・・・FE、3DF8
(It) A = 1+D。x(−M)= ・・・FF
、FFFB72826 1110 Q 1+N 1=Nox M:0.8002
468ACF1357235EOQl=0.80O N1=O,0O02468ACF1357235EO(
iV) 163(Q2十N、)=163(AXQl+N
、)=、、、FF、FFFCBFF1357235E1
6’、Q2=・・・FF 、 F’FF’16II、N
F、・・FF、FFF’CBF’F1357235EQ
l= 0.800−0.001 = Q、7FF (1/) 16 (Q3+N5)= 16 (Ax(Q
2+0.001)+Na): 16’、N2 ;・・・FF、CBFF1357235E15’、Q3
=−FF、CBF 16’、NrS= ・・・FF、FFFF135723
5E16”、Q2= O,FFF (vl) 16’(Q4+N4 )=169(Ax (
Q3+16−”) +N3 )= 0.000 14A
7DE 16’ 、Q3= 0 、CBF + 0 、001=
O,CCO 以上より、商として8桁とるものとしたとき、商、 0
,7FFFFFCC M倍された剰余: 0.00000000000014
A7DE以上、本発明の一実施例を説明してきたが、本
除算装置において、部分商および部分剰余を同一、回路
を繰り返して使用することによりめるのではなく、所要
の反復回数に等しい数の部分商および部分剰余r求める
回路をパイプ2イン状に配置し、ベクトルの対応する要
素の間の商を1クロツク毎にめることができるベクトル
除算装置も構成可能である。
、FFFB72826 1110 Q 1+N 1=Nox M:0.8002
468ACF1357235EOQl=0.80O N1=O,0O02468ACF1357235EO(
iV) 163(Q2十N、)=163(AXQl+N
、)=、、、FF、FFFCBFF1357235E1
6’、Q2=・・・FF 、 F’FF’16II、N
F、・・FF、FFF’CBF’F1357235EQ
l= 0.800−0.001 = Q、7FF (1/) 16 (Q3+N5)= 16 (Ax(Q
2+0.001)+Na): 16’、N2 ;・・・FF、CBFF1357235E15’、Q3
=−FF、CBF 16’、NrS= ・・・FF、FFFF135723
5E16”、Q2= O,FFF (vl) 16’(Q4+N4 )=169(Ax (
Q3+16−”) +N3 )= 0.000 14A
7DE 16’ 、Q3= 0 、CBF + 0 、001=
O,CCO 以上より、商として8桁とるものとしたとき、商、 0
,7FFFFFCC M倍された剰余: 0.00000000000014
A7DE以上、本発明の一実施例を説明してきたが、本
除算装置において、部分商および部分剰余を同一、回路
を繰り返して使用することによりめるのではなく、所要
の反復回数に等しい数の部分商および部分剰余r求める
回路をパイプ2イン状に配置し、ベクトルの対応する要
素の間の商を1クロツク毎にめることができるベクトル
除算装置も構成可能である。
本発明によれば、除数の近似逆数の精度を向上させるの
に、従来乗算回数が2回必要であったのを乗算1回、場
合によっては加算1回程度と同程度の時間しか必要とし
なくなシ、また、従来、最終的にめる商と同じ長さの商
がまった時点で、商の検算、補正を行っていたのに対し
、反復計算の中に商の検算、補正を取シ込むことができ
るので、除算の実行時間の短縮に効果がある。また、部
分商の補正は、上位の部分商には伝播しないので、第1
番の商の補正を終えた時点で、除算結果を正規化する必
要があるかどうか早期に判定可能となる。
に、従来乗算回数が2回必要であったのを乗算1回、場
合によっては加算1回程度と同程度の時間しか必要とし
なくなシ、また、従来、最終的にめる商と同じ長さの商
がまった時点で、商の検算、補正を行っていたのに対し
、反復計算の中に商の検算、補正を取シ込むことができ
るので、除算の実行時間の短縮に効果がある。また、部
分商の補正は、上位の部分商には伝播しないので、第1
番の商の補正を終えた時点で、除算結果を正規化する必
要があるかどうか早期に判定可能となる。
第1図は内挿近似回路の構成例を示すブロック図、第2
図は第1図における倍数発生器の入出力関係を示す図、
第3図及び第4図は本発明による内挿近似の精度を示す
図、第5図は本発明の除算装置の一実施例を示す図、第
6図及び第7図は本発明の具体的動作例を示す図である
。 1.18・・・内挿近似回路、8,9.17・・・テー
ブル情報格納ユニット、24・・・部分商補正回路。 オ・1図
図は第1図における倍数発生器の入出力関係を示す図、
第3図及び第4図は本発明による内挿近似の精度を示す
図、第5図は本発明の除算装置の一実施例を示す図、第
6図及び第7図は本発明の具体的動作例を示す図である
。 1.18・・・内挿近似回路、8,9.17・・・テー
ブル情報格納ユニット、24・・・部分商補正回路。 オ・1図
Claims (1)
- (1)除数および被除数を正規化し、正規化された除数
の上位ビットをアドレスとしてテーブル情報格納ユニッ
トより除数の近似逆数を得、正規化された被除数と前記
除数の近似逆数を掛けることにより商をめる除算装置に
おいて、テーブル情報として除数の近似逆数だけでなく
、隣接する近似逆数の差分またはこれに類する数を記憶
したテーブル情報格納ユニットと、正規化された除数の
上位ビットをアドレスとして前記テーブル情報格納ユニ
ットよシ除数の近似逆数と上記の差分またはこれに類す
る数を索引した後、テーブル情報検索に使用した正規化
された除数の上位ビットの直後の数ビットによシ、差分
またはこれに類する数を比例配分して、近似逆数に加え
る内挿近似回路とを設けたことを特徴とする除算装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58247646A JPS60142738A (ja) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | 内挿近似を使用する除算装置 |
EP84116428A EP0149248B1 (en) | 1983-12-30 | 1984-12-28 | Method and apparatus for division using interpolation approximation |
DE8484116428T DE3477524D1 (en) | 1983-12-30 | 1984-12-28 | Method and apparatus for division using interpolation approximation |
US06/687,912 US4707798A (en) | 1983-12-30 | 1984-12-31 | Method and apparatus for division using interpolation approximation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58247646A JPS60142738A (ja) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | 内挿近似を使用する除算装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60142738A true JPS60142738A (ja) | 1985-07-27 |
JPH0319569B2 JPH0319569B2 (ja) | 1991-03-15 |
Family
ID=17166583
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58247646A Granted JPS60142738A (ja) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | 内挿近似を使用する除算装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4707798A (ja) |
EP (1) | EP0149248B1 (ja) |
JP (1) | JPS60142738A (ja) |
DE (1) | DE3477524D1 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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