JPH0766372B2 - 浮動小数点演算処理装置 - Google Patents
浮動小数点演算処理装置Info
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- JPH0766372B2 JPH0766372B2 JP61279587A JP27958786A JPH0766372B2 JP H0766372 B2 JPH0766372 B2 JP H0766372B2 JP 61279587 A JP61279587 A JP 61279587A JP 27958786 A JP27958786 A JP 27958786A JP H0766372 B2 JPH0766372 B2 JP H0766372B2
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- arithmetic processing
- floating point
- table rom
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- G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
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- G06F9/22—Microcontrol or microprogram arrangements
- G06F9/223—Execution means for microinstructions irrespective of the microinstruction function, e.g. decoding of microinstructions and nanoinstructions; timing of microinstructions; programmable logic arrays; delays and fan-out problems
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
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- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/02—Digital function generators
- G06F1/03—Digital function generators working, at least partly, by table look-up
- G06F1/035—Reduction of table size
- G06F1/0356—Reduction of table size by using two or more smaller tables, e.g. addressed by parts of the argument
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/38—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
- G06F7/48—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
- G06F7/483—Computations with numbers represented by a non-linear combination of denominational numbers, e.g. rational numbers, logarithmic number system or floating-point numbers
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- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
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- G06F2101/04—Trigonometric functions
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、様々な数値演算機能を提供する数値演算専用
処理装置に係り、特に浮動小数点型の四則演算及び種々
の超越関数演算に好的な浮動小数点演算処理装置に関す
る。
処理装置に係り、特に浮動小数点型の四則演算及び種々
の超越関数演算に好的な浮動小数点演算処理装置に関す
る。
従来、高速演算器，マイクロシーケンサ（マイウロプロ
グラム・シーケンス・コントローラ）及びレジスタフア
イル等から成る演算ユニツトは、日経エレクトロニクス
1986年７月14日号（No.399），第171頁から185頁にみら
れる様に、データROMとして小規模のものを備え、関数
演算組み込み時に必要となる関数収束式の係数を持たせ
るのが一般的である。
グラム・シーケンス・コントローラ）及びレジスタフア
イル等から成る演算ユニツトは、日経エレクトロニクス
1986年７月14日号（No.399），第171頁から185頁にみら
れる様に、データROMとして小規模のものを備え、関数
演算組み込み時に必要となる関数収束式の係数を持たせ
るのが一般的である。
従来の演算プロセツサでは、上述した様に小規模な定数
データしか持たないため、超越関数等を計算する場合、
古典的によく知られる収束式をある初期値から直接反復
演算行つて結果を得る方式を採る。その場合定数データ
ROMには、級数の係数を格納する。上記の方法では、演
算オペレーシヨンのステツプ数が数十ステツプと多くな
り、VLSIで現在提供されている最も高速なALV及び乗算
器（演算時間100〜150ns）を用いても３μｓ〜10μｓ程
度の関数演算時間を必要とする。ゆえに関数演算に関し
ては、既存のマイクロ・プロセツサ用の演算コプロセツ
サに対して、高価な割に加減乗算程の性能比を得ること
ができないという問題点があつた。
データしか持たないため、超越関数等を計算する場合、
古典的によく知られる収束式をある初期値から直接反復
演算行つて結果を得る方式を採る。その場合定数データ
ROMには、級数の係数を格納する。上記の方法では、演
算オペレーシヨンのステツプ数が数十ステツプと多くな
り、VLSIで現在提供されている最も高速なALV及び乗算
器（演算時間100〜150ns）を用いても３μｓ〜10μｓ程
度の関数演算時間を必要とする。ゆえに関数演算に関し
ては、既存のマイクロ・プロセツサ用の演算コプロセツ
サに対して、高価な割に加減乗算程の性能比を得ること
ができないという問題点があつた。
本発明の目的は、それ程高速な演算処理回路や乗算器を
用いずとも、浮動小数点タイプの関数演算処理において
も、既存のマイクロプロセツサ用演算コプロセツサに比
して加減乗算並に高い性能比を得ることができるマイク
ロ・プログラム制御方式の浮動小数点演算処理装置を提
供することにある。
用いずとも、浮動小数点タイプの関数演算処理において
も、既存のマイクロプロセツサ用演算コプロセツサに比
して加減乗算並に高い性能比を得ることができるマイク
ロ・プログラム制御方式の浮動小数点演算処理装置を提
供することにある。
本発明の上記目的は、浮動小数点演算型演算論理回路及
び浮動小数点型乗算器を備えた演算処理手段と、演算処
理に必要なデータ及び演算処理過程で生じたデータを格
納するレジスタファイルと、前記演算処理手段及び前記
レジスタファイルを制御するためのマイクロプログラム
を格納するメモリと、前記マイクロプログラムに従って
前記演算処理手段が演算処理を行うために必要な制御指
令を出力するマイクロシーケンサとを備えた浮動小数点
演算処理装置において、複数の独立に入手可能な関数曲
線を細分化した浮動小数点フォーマットの関数値を、各
関数毎に格納する複数の関数テーブルROMと、前記マイ
クロサーケンサから受け取った１つのインデックス情報
によって、演算処理で必要とする複数の関数値がそれぞ
れ格納された複数の関数テーブルROMのアドレスを、前
記関数テーブルROMに直接支持するテーブルROMアドレス
ラッチと、前記各関数テーブルROMと前記データバスと
の間に設けられ、前記マイクロシーケンサのある関数テ
ーブルROMへのアクセスと、他の関数テーブルROMからデ
ータバスへの前記関数値の出力とを並列して行うことを
可能にする高速スイッチバッファとを備えることによっ
て達成される。
び浮動小数点型乗算器を備えた演算処理手段と、演算処
理に必要なデータ及び演算処理過程で生じたデータを格
納するレジスタファイルと、前記演算処理手段及び前記
レジスタファイルを制御するためのマイクロプログラム
を格納するメモリと、前記マイクロプログラムに従って
前記演算処理手段が演算処理を行うために必要な制御指
令を出力するマイクロシーケンサとを備えた浮動小数点
演算処理装置において、複数の独立に入手可能な関数曲
線を細分化した浮動小数点フォーマットの関数値を、各
関数毎に格納する複数の関数テーブルROMと、前記マイ
クロサーケンサから受け取った１つのインデックス情報
によって、演算処理で必要とする複数の関数値がそれぞ
れ格納された複数の関数テーブルROMのアドレスを、前
記関数テーブルROMに直接支持するテーブルROMアドレス
ラッチと、前記各関数テーブルROMと前記データバスと
の間に設けられ、前記マイクロシーケンサのある関数テ
ーブルROMへのアクセスと、他の関数テーブルROMからデ
ータバスへの前記関数値の出力とを並列して行うことを
可能にする高速スイッチバッファとを備えることによっ
て達成される。
つまり、上記構成によって、テーラー展開の１次または
２次程度の簡単な浮動小数点による補間演奏を行い、テ
ーブルの関数値を補間することによって、ごく少ない基
本演算及びオペレーシヨンステツプ数でマイクロ・プロ
グラム制御し、浮動小数点演算処理装置内で直接閾関数
演算処理を行うことにより、達成される。
２次程度の簡単な浮動小数点による補間演奏を行い、テ
ーブルの関数値を補間することによって、ごく少ない基
本演算及びオペレーシヨンステツプ数でマイクロ・プロ
グラム制御し、浮動小数点演算処理装置内で直接閾関数
演算処理を行うことにより、達成される。
十分な分解能の関数テーブルROMを待ち、それを利用し
浮動小数点演算器等により補間演算を行い結果を得る方
式によれば、収縮式の反復演算により結果を得る方式比
較すると基本演算回数を３分の１程度以下に減少させる
ことが可能であり（ただしテーブル分解能による）、そ
れに応じて関数演算処理時間も大幅に減少させることが
できる。
浮動小数点演算器等により補間演算を行い結果を得る方
式によれば、収縮式の反復演算により結果を得る方式比
較すると基本演算回数を３分の１程度以下に減少させる
ことが可能であり（ただしテーブル分解能による）、そ
れに応じて関数演算処理時間も大幅に減少させることが
できる。
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
第１図は、本発明の浮動小数点演算処理装置の一実施例
を示すハードウエアブロツク図である。この図におい
て、本装置は、ホストプロセツサと、マクロ命令やアド
レツシング情報も含むマクロ命令及びコントロール信号
等をやりとりする外部バスインターフエース１を介し
て、外部のホストプロセツサの命令に基づいて必要な浮
動小数点演算処理を行い、結果を返す。
を示すハードウエアブロツク図である。この図におい
て、本装置は、ホストプロセツサと、マクロ命令やアド
レツシング情報も含むマクロ命令及びコントロール信号
等をやりとりする外部バスインターフエース１を介し
て、外部のホストプロセツサの命令に基づいて必要な浮
動小数点演算処理を行い、結果を返す。
内部は、ホスト・プロセツサからのマクロ命令を解析
し、内部の命令（マイクロ・シーケンサの実行開始先頭
アドレス）に変換するマクロ命令デコーダ２と、変換さ
れた命令を一つ前に実行中の命令処理が完了するまで一
時的に蓄えておく命令キユー３と、命令キユー３から命
令を受けとりマイクロ命令によりマイクロ・プログラム
が書かれているマイクロプログラムメモリから順次命令
を読み出しながらマイクロ命令に指示された必要な要求
処理動作に応じてコントロール線J1〜J10により周辺回
路を制御していくマイクロシーケンサ４（マイクロ・シ
ーケンス・コントローラ）と、ホスト・プロセツサから
指令されたレジスタ等のアドレス情報を解析し、アドレ
ツシングモードを決定するアドレツシングユニツト12等
のコントロールユニツトと、符号５〜11に示す周辺ユニ
ツトから構成される。周辺ユニツト５〜11は、マイクロ
・シーケンサ４のコントロール線J3〜J9により制御され
る。周辺ユニツトは、浮動小数点加減算やフオーマツト
変換及び多少のロジツク処理等の機能を有する演算論理
回路５と、浮動小数点乗算を行う乗算器６と、汎用レジ
スタフアイル７と、処理の途中結果等を一的に蓄わえて
おくワークレジスタ８と、関数曲線を浮動小数点フオー
マツトにてテーブル化して持つ大規模関数テーブルROM1
0と、テーブルROM10のアドレスを指示するテーブルROM
アドレス・ラツチ９と、演算に使用する係数等の定数デ
ータを持つ定数ROM11等とで構成されている。コントロ
ール線J1〜J10は各コントロールユニツト及び周辺ユニ
ツトへ必要な本数ずつ接続されており、各ユニツトはマ
イクロシーケンサ４から独立に制御可能である。
し、内部の命令（マイクロ・シーケンサの実行開始先頭
アドレス）に変換するマクロ命令デコーダ２と、変換さ
れた命令を一つ前に実行中の命令処理が完了するまで一
時的に蓄えておく命令キユー３と、命令キユー３から命
令を受けとりマイクロ命令によりマイクロ・プログラム
が書かれているマイクロプログラムメモリから順次命令
を読み出しながらマイクロ命令に指示された必要な要求
処理動作に応じてコントロール線J1〜J10により周辺回
路を制御していくマイクロシーケンサ４（マイクロ・シ
ーケンス・コントローラ）と、ホスト・プロセツサから
指令されたレジスタ等のアドレス情報を解析し、アドレ
ツシングモードを決定するアドレツシングユニツト12等
のコントロールユニツトと、符号５〜11に示す周辺ユニ
ツトから構成される。周辺ユニツト５〜11は、マイクロ
・シーケンサ４のコントロール線J3〜J9により制御され
る。周辺ユニツトは、浮動小数点加減算やフオーマツト
変換及び多少のロジツク処理等の機能を有する演算論理
回路５と、浮動小数点乗算を行う乗算器６と、汎用レジ
スタフアイル７と、処理の途中結果等を一的に蓄わえて
おくワークレジスタ８と、関数曲線を浮動小数点フオー
マツトにてテーブル化して持つ大規模関数テーブルROM1
0と、テーブルROM10のアドレスを指示するテーブルROM
アドレス・ラツチ９と、演算に使用する係数等の定数デ
ータを持つ定数ROM11等とで構成されている。コントロ
ール線J1〜J10は各コントロールユニツト及び周辺ユニ
ツトへ必要な本数ずつ接続されており、各ユニツトはマ
イクロシーケンサ４から独立に制御可能である。
各ユニツト間及び浮動小数点演算処理装置とホストプロ
セツサ間は、ｊを除く符号ａ〜ｌに示すデータバス，ア
ドレスバス，コントロールバス等で連絡している。ａ
は、ホストプロセツサから外部バスインターフエース１
に至るデータバス、同様に、ｂはアドレスバス、ｃはコ
ントロールバスである。ｄは内部の各ユニツト間を結ぶ
双方向のデータバス、ｋはアドレツシングユニツト12に
より発生させた汎用レジスタフアイル７のアドレツシン
グ情報を運ぶアドレスバスである。ホストプロセツサの
指令情報は外部バスインターフエース１により加工され
た後、命令及びアドレツシングバスｅとコントロールバ
ス５によつてアドレツシングユニツト12及び命令デコー
ダ２に供給される。コントロール線のうちj1,j10,l等
は、命令キユー３や外部バスインターフエース１へのア
クノリツジ信号，レデイー信号，ビジー信号等として用
いている。
セツサ間は、ｊを除く符号ａ〜ｌに示すデータバス，ア
ドレスバス，コントロールバス等で連絡している。ａ
は、ホストプロセツサから外部バスインターフエース１
に至るデータバス、同様に、ｂはアドレスバス、ｃはコ
ントロールバスである。ｄは内部の各ユニツト間を結ぶ
双方向のデータバス、ｋはアドレツシングユニツト12に
より発生させた汎用レジスタフアイル７のアドレツシン
グ情報を運ぶアドレスバスである。ホストプロセツサの
指令情報は外部バスインターフエース１により加工され
た後、命令及びアドレツシングバスｅとコントロールバ
ス５によつてアドレツシングユニツト12及び命令デコー
ダ２に供給される。コントロール線のうちj1,j10,l等
は、命令キユー３や外部バスインターフエース１へのア
クノリツジ信号，レデイー信号，ビジー信号等として用
いている。
本発明の装置の特徴は、マイクロ・シーケンサ４がコン
トロール線j4とテーブルROMアドレスラツチ９より直接
操作可能な大規模関数テーブルROM10を備えたことであ
る。マイクロシーケンサ４は、データバスｄを使って、
演算論理回路５や乗算器６及びレジスタ群7,8の処理結
果や蓄えられたデータをテーブルROMアドレスラツチ９
上に直接セツトすることができる。テーブルROMアドレ
スラツチ９は、ROMアドレス線ｉにより、テーブルROM10
へ必要なテーブルインデツクス情報を供給することがで
きる。
トロール線j4とテーブルROMアドレスラツチ９より直接
操作可能な大規模関数テーブルROM10を備えたことであ
る。マイクロシーケンサ４は、データバスｄを使って、
演算論理回路５や乗算器６及びレジスタ群7,8の処理結
果や蓄えられたデータをテーブルROMアドレスラツチ９
上に直接セツトすることができる。テーブルROMアドレ
スラツチ９は、ROMアドレス線ｉにより、テーブルROM10
へ必要なテーブルインデツクス情報を供給することがで
きる。
第２図はテーブルROMアドレスラツチ９とテーブルROM10
の部分のブロツク図を示す。この図において、テーブル
ROM10は、ある関係を計算する場合、独立に入手可能な
関数値を独立した複数のテーブルROMに分けて格納し、
１つのインデツク情報ｉにてアクセスする。この例で
は、２つのテーブルROM10a,10bに分けた場合を示してい
る。テーブルROM12は、アクセスタイム150ns、容量256k
bit程度のEPROMを使い１データ当り32bitの浮動小数点
フオーマツトで構成する。
の部分のブロツク図を示す。この図において、テーブル
ROM10は、ある関係を計算する場合、独立に入手可能な
関数値を独立した複数のテーブルROMに分けて格納し、
１つのインデツク情報ｉにてアクセスする。この例で
は、２つのテーブルROM10a,10bに分けた場合を示してい
る。テーブルROM12は、アクセスタイム150ns、容量256k
bit程度のEPROMを使い１データ当り32bitの浮動小数点
フオーマツトで構成する。
関数によつて分解精度は異なるが、256kbitのROM4個で
２〜４関数の関数テーブルが持てるため、テーブルROM
は非常に安価に構成可能である。各テーブルROM10a,10b
にはそれぞれ高速スイツチバツフア10c,10dが設けられ
ている。高速スイツチバツフア10c,10dはデータバスｄ
へのテーブルROMからのデータ出力は、ROMのアクセスと
独立して高速に行う。この結果、ｄに示すデータバスが
一系統しかなくても、２つのテーブルROMのアクセス動
作を並行して行うことができる。マイクロシーケンサ４
の動作サイクルタイムを60ns（＝16.67M Hz）とした
場合、テーブルROM10a,10bへのアクセス時間は３クロツ
ク高速スイツチバツフア10c,10dからのデータ入手時間
は１クロツクで十分である。テーブルROMとそれに対応
する高速スイツチバツフアとを並列にドライブする場合
は、３クロツクでデータバスｄ上に必要なデータを乗せ
ることができる。
２〜４関数の関数テーブルが持てるため、テーブルROM
は非常に安価に構成可能である。各テーブルROM10a,10b
にはそれぞれ高速スイツチバツフア10c,10dが設けられ
ている。高速スイツチバツフア10c,10dはデータバスｄ
へのテーブルROMからのデータ出力は、ROMのアクセスと
独立して高速に行う。この結果、ｄに示すデータバスが
一系統しかなくても、２つのテーブルROMのアクセス動
作を並行して行うことができる。マイクロシーケンサ４
の動作サイクルタイムを60ns（＝16.67M Hz）とした
場合、テーブルROM10a,10bへのアクセス時間は３クロツ
ク高速スイツチバツフア10c,10dからのデータ入手時間
は１クロツクで十分である。テーブルROMとそれに対応
する高速スイツチバツフアとを並列にドライブする場合
は、３クロツクでデータバスｄ上に必要なデータを乗せ
ることができる。
第３図は本発明の装置により正弦関数を求めるオペレー
シヨンフローを示している。関数テーブルROM10は大容
量のため、０〜２πの間をZ13（8192）分割もすれば、
テーラー展開の１次演算程度を十分な精度（32bit浮動
小数点程度の精度）を得ることが可能である。
シヨンフローを示している。関数テーブルROM10は大容
量のため、０〜２πの間をZ13（8192）分割もすれば、
テーラー展開の１次演算程度を十分な精度（32bit浮動
小数点程度の精度）を得ることが可能である。
正弦関数としては次の（１）式で表わされる。
sin（Ｘ）≒sin（Ｘ′）＋α＊cos（Ｘ′） …（１） 但し INTは引数を越えない最大の整数 α：テーブルの関数値間隔 関数値間隔α，その逆数 の値は定数ROM11に格納している。定数ROM11はアクセス
タイム100ns程度の小容量のEPROMを用いている。したが
つて、２クロツク（サイクルタイム60ns）でアクセス可
能である。第３図に示すフローは、オペレーシヨンが早
く終了する順に〜のオペレーシヨン番号を付けてあ
る。横に並べて記したオペレーシヨンは並行に処理可能
なことを示している。各オペーシヨンの右横に必要とす
るクロツク数（サイクルタイム60ns時）を記した。
タイム100ns程度の小容量のEPROMを用いている。したが
つて、２クロツク（サイクルタイム60ns）でアクセス可
能である。第３図に示すフローは、オペレーシヨンが早
く終了する順に〜のオペレーシヨン番号を付けてあ
る。横に並べて記したオペレーシヨンは並行に処理可能
なことを示している。各オペーシヨンの右横に必要とす
るクロツク数（サイクルタイム60ns時）を記した。
いま、Ｘの正弦値SIN（Ｘ）を求める場合に、テーラー
展開の１次解SIN（Ｘ′）＋α＊cos（Ｘ′）でこれを求
めるとする。Ｘ′はＸの近傍値であるが、これはテーブ
ルインデツクス値と等価とみなせるから、２つの独立し
たテーブルROM10a,10bにSIN（Ｘ′）,COS（Ｘ′）の関
数値をテーブル化して持てば良い。このときＸ′は、 とすることができる。INTは引数を越えない最大の整数
であるが、０〜2Xを2n分割したテーブルを用いれば、単
に浮動小数点の乗算 を行い、結果を補数表現の整数表現にフオーマツト変換
すれば、テーブルインデツクス値Ｘ′を求めることがで
きる。
展開の１次解SIN（Ｘ′）＋α＊cos（Ｘ′）でこれを求
めるとする。Ｘ′はＸの近傍値であるが、これはテーブ
ルインデツクス値と等価とみなせるから、２つの独立し
たテーブルROM10a,10bにSIN（Ｘ′）,COS（Ｘ′）の関
数値をテーブル化して持てば良い。このときＸ′は、 とすることができる。INTは引数を越えない最大の整数
であるが、０〜2Xを2n分割したテーブルを用いれば、単
に浮動小数点の乗算 を行い、結果を補数表現の整数表現にフオーマツト変換
すれば、テーブルインデツクス値Ｘ′を求めることがで
きる。
次に演算フローを追つてみる。まず、Ｘの値は汎用レジ
スタ７内にあるとし、でこれを乗算器６に格納し、乗
算の第１オペランドとする。これを並行して の値を定数ROM11から引き、直接乗算器６へ格納して乗
算の第２オペランドとする。次にで の演算を行いテーブル・ROMアドレス・ラツチ９へ格納
する操作とでαの値を定数ROM11から引く操作とを並
行に行う。のオペーシヨンは、基本的に乗算１回で済
み、乗算時間を240nsとすると、テーブルROMアドレス・
ラツチ９へのストア時間１クロツク分を含めても４クロ
ツクで完了する。定数ROM11から得たαの値は、データ
バスの競合を避け、かつ，のオペーシヨンを優先す
るため、次のステツプで実行する。以上で関数テーブル
のインデツクス情報が得られたため、続いてSIN
（Ｘ′）テーブルROM10からそのインデツクス情報に対
応した必要な値を引く操作と、同様にSIN（Ｘ′）の
テーブルROM10から必要な値を引く操作とを平行に行
う。また、，と平行に、でαの値を乗算器６に格
納する操作を行う。オペレーシヨンでは、得られた結
果を第１オペランドとして乗算器６に格納する操作も併
せて行い、オペレーシヨンでは、のオペレーシヨン
と同様に、データバスの競合を避けかつのオペレーシ
ヨンを優先するために、結果の格納操作を次のステツプ
で行う。オペレーシヨンでは、α＊cos（Ｘ′）の乗
算を行い、結果を加算器に格納する。これと平行して、
オペレーシヨンで、で得られたSIN（Ｘ′）の値を
演算論理回路５内の加算器に格納する操作を行う。最後
にオペレーシヨンで、SIN（Ｘ′）＋［α＊cos
（Ｘ′）］の加算を行い、結果を汎用レジスタ７の１つ
に返す。加算も乗算と同様240ns（３クロツク）で行う
とする。以上のオペレーシヨンにおける基本演算は、デ
ータも含めてすべて浮動小数点で行う。（ただし、テー
ブルROMアドレス・ラツチへ格納するデータは補数表現
を用いた整数値である） ここで例に挙げた正弦関数の演算オペレーシヨンは加算
１回，乗算２回であり非常に少ないオペレーシヨンステ
ツプ数で完了する。また、フロースルーの合計クロツク
数で１クロツク（１クロツク60ns,合計1.02μｓ）で完
了する。従来の収束式の反復演算によれば、最低でも10
回程度の加算，乗算が必要であり、120ns程度（本例の
２倍の速度）の演算器を用いても付加的なオペレーシヨ
ンを含めると2.5〜３μｓかかる。現在実用化している
マイクロ・プロセツサ用の演算コプロセツサは、最も高
速なものでレジスタ間の演算を乗算３μs,正弦関数23μ
ｓ程度で実行する。本方式は、関数演算においても20倍
以上の性能比を示す。（従来方式は、高速演算器を使用
しても７〜９倍程度） 以上述べた本発明の実施例によれば、次の効果がある。
スタ７内にあるとし、でこれを乗算器６に格納し、乗
算の第１オペランドとする。これを並行して の値を定数ROM11から引き、直接乗算器６へ格納して乗
算の第２オペランドとする。次にで の演算を行いテーブル・ROMアドレス・ラツチ９へ格納
する操作とでαの値を定数ROM11から引く操作とを並
行に行う。のオペーシヨンは、基本的に乗算１回で済
み、乗算時間を240nsとすると、テーブルROMアドレス・
ラツチ９へのストア時間１クロツク分を含めても４クロ
ツクで完了する。定数ROM11から得たαの値は、データ
バスの競合を避け、かつ，のオペーシヨンを優先す
るため、次のステツプで実行する。以上で関数テーブル
のインデツクス情報が得られたため、続いてSIN
（Ｘ′）テーブルROM10からそのインデツクス情報に対
応した必要な値を引く操作と、同様にSIN（Ｘ′）の
テーブルROM10から必要な値を引く操作とを平行に行
う。また、，と平行に、でαの値を乗算器６に格
納する操作を行う。オペレーシヨンでは、得られた結
果を第１オペランドとして乗算器６に格納する操作も併
せて行い、オペレーシヨンでは、のオペレーシヨン
と同様に、データバスの競合を避けかつのオペレーシ
ヨンを優先するために、結果の格納操作を次のステツプ
で行う。オペレーシヨンでは、α＊cos（Ｘ′）の乗
算を行い、結果を加算器に格納する。これと平行して、
オペレーシヨンで、で得られたSIN（Ｘ′）の値を
演算論理回路５内の加算器に格納する操作を行う。最後
にオペレーシヨンで、SIN（Ｘ′）＋［α＊cos
（Ｘ′）］の加算を行い、結果を汎用レジスタ７の１つ
に返す。加算も乗算と同様240ns（３クロツク）で行う
とする。以上のオペレーシヨンにおける基本演算は、デ
ータも含めてすべて浮動小数点で行う。（ただし、テー
ブルROMアドレス・ラツチへ格納するデータは補数表現
を用いた整数値である） ここで例に挙げた正弦関数の演算オペレーシヨンは加算
１回，乗算２回であり非常に少ないオペレーシヨンステ
ツプ数で完了する。また、フロースルーの合計クロツク
数で１クロツク（１クロツク60ns,合計1.02μｓ）で完
了する。従来の収束式の反復演算によれば、最低でも10
回程度の加算，乗算が必要であり、120ns程度（本例の
２倍の速度）の演算器を用いても付加的なオペレーシヨ
ンを含めると2.5〜３μｓかかる。現在実用化している
マイクロ・プロセツサ用の演算コプロセツサは、最も高
速なものでレジスタ間の演算を乗算３μs,正弦関数23μ
ｓ程度で実行する。本方式は、関数演算においても20倍
以上の性能比を示す。（従来方式は、高速演算器を使用
しても７〜９倍程度） 以上述べた本発明の実施例によれば、次の効果がある。
（１）マイクロ・シーケンサにより直接操作可能な大容
量関数テーブルROMを備えテーラー展開の１次ないし２
次程度の簡単な演算処理をマイクロ・プログラミング制
御することによつて、少ないステツプ数で高速に関数演
算を行える。
量関数テーブルROMを備えテーラー展開の１次ないし２
次程度の簡単な演算処理をマイクロ・プログラミング制
御することによつて、少ないステツプ数で高速に関数演
算を行える。
（２）テーブルROM等の内容も含めて、すべてを浮動小
数点で処理することにより、精度補正等の付加的なオペ
レーシヨンを要しない。
数点で処理することにより、精度補正等の付加的なオペ
レーシヨンを要しない。
（３）テーブルROMや定数ROMアクセスと、乗算器，演算
論理回路の操作さらにはデータ移動操作等を並列に行う
ことによつて、実質的なROMアクセス時間を減少させ、
安価，低速なROMを用いても処理の高速化を図つてい
る。
論理回路の操作さらにはデータ移動操作等を並列に行う
ことによつて、実質的なROMアクセス時間を減少させ、
安価，低速なROMを用いても処理の高速化を図つてい
る。
（４）１つの関数演算に２つ以上の関数値を必要とする
場合、独立した関数テーブルROMをそれに応じて許す限
り設け、テーブルから必要なデータを引く操作を並列処
理することによつて、実質的なROMアクセス時間を減少
させ、安価低速なROMを用いても処理の高速化を図つて
いる。
場合、独立した関数テーブルROMをそれに応じて許す限
り設け、テーブルから必要なデータを引く操作を並列処
理することによつて、実質的なROMアクセス時間を減少
させ、安価低速なROMを用いても処理の高速化を図つて
いる。
（５）以上の結果、従来高速演算器を用いても、マイク
ロ・プロセツサ用演算コプロセツサの７〜９倍程度にし
かならなかつた関数演算処理を性能比20倍以上に向上さ
せることが可能である。
ロ・プロセツサ用演算コプロセツサの７〜９倍程度にし
かならなかつた関数演算処理を性能比20倍以上に向上さ
せることが可能である。
本発明によれば、関数テーブルROM内の関数近傍値を使
った簡単な近似式によって浮動小数点型の補間演算を行
うことによって、少ない基本演算とオペレーション・ス
テップ数で浮動小数点型の演算処理を行うことができる
と共に、関数テーブルROMから必要な関数値を取り出す
操作を並列処理可能にすることによつて、関数テーブル
ROMへのアクセス時間を減少させることができるので、
マイクロ・プロセツサ用演算コプロセツサに比して、関
数演算においても加減乗算並の高い性能比をもつマイク
ロプログラム制御方式の浮動小数点演算処理装置を提供
することができる。
った簡単な近似式によって浮動小数点型の補間演算を行
うことによって、少ない基本演算とオペレーション・ス
テップ数で浮動小数点型の演算処理を行うことができる
と共に、関数テーブルROMから必要な関数値を取り出す
操作を並列処理可能にすることによつて、関数テーブル
ROMへのアクセス時間を減少させることができるので、
マイクロ・プロセツサ用演算コプロセツサに比して、関
数演算においても加減乗算並の高い性能比をもつマイク
ロプログラム制御方式の浮動小数点演算処理装置を提供
することができる。
第１図は本発明の浮動小数点演算処理装置の一実施例を
示すハードウエア・ブロツク図、第２図は本発明の装置
を構成するテーブルROM部の構成を示す図、第３図は本
発明の装置で正弦関数を演算する際の処理の流れを示す
図である。 １……外部バスインターフエース、２……マクロ命令デ
コーダ、３……命令キユー、４……マイクロ・シーケン
サ、５……演算論理回路、６……乗算器、７……汎用レ
ジスタフアイル、８……ワークレジスタ、９……テーブ
ルROMアドレス・ラツチ、10……関数テーブルROM、11…
…定数ROM、12……アドレツシングユニツト。
示すハードウエア・ブロツク図、第２図は本発明の装置
を構成するテーブルROM部の構成を示す図、第３図は本
発明の装置で正弦関数を演算する際の処理の流れを示す
図である。 １……外部バスインターフエース、２……マクロ命令デ
コーダ、３……命令キユー、４……マイクロ・シーケン
サ、５……演算論理回路、６……乗算器、７……汎用レ
ジスタフアイル、８……ワークレジスタ、９……テーブ
ルROMアドレス・ラツチ、10……関数テーブルROM、11…
…定数ROM、12……アドレツシングユニツト。
Claims (3)
- 【請求項１】浮動小数点演算型演算論理回路及び浮動小
数点型乗算器を備えた演算処理手段と、演算処理に必要
なデータ及び演算処理過程で生じたデータを格納するレ
ジスタファイルと、前記演算処理手段及び前記レジスタ
ファイルを制御するためのマイクロプログラムを格納す
るメモリと、前記マイクロプログラムに従って前記演算
処理手段が演算処理を行うために必要な制御指令を出力
するマイクロシーケンサとを備えた浮動小数点演算処理
装置において、 複数の独立に入手可能な関数曲線を細分化した浮動小数
点フォーマットの関数値を、各関数毎に格納する複数の
関数テーブルROMと、 前記マイクロシーケンサから受け取った１つのインデッ
クス情報によって、演算処理で必要とする複数の関数値
がそれぞれ格納された複数の関数テーブルROMのアドレ
スを、前記関数テーブルROMに直接支持するテーブルROM
アドレスラッチと、 前記各関数テーブルROMと前記データバスとの間に設け
られ、前記マイクロシーケンサのある関数テーブルROM
へのアクセスと、他の関数テーブルROMからデータバス
への前記関数値の出力とを並列して行うことを可能にす
る高速スイッチバッファと、 を備えたことを特徴とする浮動小数点演算処理装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の浮動小数点演
算処理装置において、前記関数テーブルROMはその内容
を浮動小数点型で記述したことを特徴とする浮動小数点
演算処理装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の浮動小数点演
算処理装置において、前記演算論理回路，乗算器及びレ
ジスタファイルの操作と、前記関数テーブルROMから必
要な関数値を取り出す操作とを並列処理することを特徴
とする浮動小数点演算処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61279587A JPH0766372B2 (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 浮動小数点演算処理装置 |
| US07/123,279 US4870608A (en) | 1986-11-26 | 1987-11-20 | Method and apparatus for floating point operation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61279587A JPH0766372B2 (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 浮動小数点演算処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63133270A JPS63133270A (ja) | 1988-06-06 |
| JPH0766372B2 true JPH0766372B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=17613064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61279587A Expired - Fee Related JPH0766372B2 (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 浮動小数点演算処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4870608A (ja) |
| JP (1) | JPH0766372B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5153848A (en) * | 1988-06-17 | 1992-10-06 | Bipolar Integrated Technology, Inc. | Floating point processor with internal free-running clock |
| CA2074769C (en) * | 1991-08-09 | 2001-03-20 | International Business Machines Corporation | Formula processor |
| US5305248A (en) * | 1993-04-23 | 1994-04-19 | International Business Machines Corporation | Fast IEEE double precision reciprocals and square roots |
| US6543026B1 (en) * | 1999-09-10 | 2003-04-01 | Lsi Logic Corporation | Forward error correction apparatus and methods |
| CA2325615A1 (en) * | 2000-11-10 | 2002-05-10 | Robert F. Enenkel | Method and apparatus for evaluating polynomials and rational functions |
| US20140324936A1 (en) * | 2013-04-30 | 2014-10-30 | Texas Instruments Incorporated | Processor for solving mathematical operations |
| US9875084B2 (en) | 2016-04-28 | 2018-01-23 | Vivante Corporation | Calculating trigonometric functions using a four input dot product circuit |
| CN120832121B (zh) * | 2025-09-18 | 2025-12-30 | 毫厘智能科技(江苏)有限公司 | 硬件加速电路、方法、及集成电路 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1536845A (en) * | 1975-02-26 | 1978-12-20 | Bell & Howell Ltd | Generation of mathematical functions |
| US4351025A (en) * | 1979-07-06 | 1982-09-21 | Hall Jr William B | Parallel digital computer architecture |
| JPS583038A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-08 | Fujitsu Ltd | テ−ブル参照式三角関数演算方式 |
| US4700319A (en) * | 1985-06-06 | 1987-10-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Arithmetic pipeline for image processing |
-
1986
- 1986-11-26 JP JP61279587A patent/JPH0766372B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-11-20 US US07/123,279 patent/US4870608A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日経エレクトロニクスＮＯ．３９９（１９８６−７−１４）Ｐ．１６３−１８５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4870608A (en) | 1989-09-26 |
| JPS63133270A (ja) | 1988-06-06 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |