算术运算系统技术方案

提出一种算术运算系统，其中，第一运算数的实际小数点位置被实际小数点检测器检测以产生一个位置数据和一个位数数据。没有实际小数点的第三运算数由第一移位器将第一运算数移位而产生。均没有实际小数点的第二和第三运算数被整数算术运算器算术运算以输出一第一运算结果。第一运算结果被舍入器舍入以输出一第二运算结果。第二运算结果由一第二移位器将舍入的第二运算结果右移产生。因此，能够不使用专用浮点算术运算处理器或运算器而进行浮点算术运算。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种算术运算系统，更具体地说是涉及一种不用任何专用的浮点算术运算子系统如一个浮点算术运算处理器和一个浮点算术运算数字信号处理器(DSP)以算术方法运算一个具有小数点的第一运算数和一个没有小数点的第二运算数的算术运算系统。当在电子控制应用中进行一个通过将一个没有小数点的变量x乘以一个具有小数点的增益K给出一个结果y的算术运算时，浮点算术运算必不可少。在此类的常规微型计算机应用系统中，一个专用的浮点算术运算DSP被另外地提供与微型计算机一起以提供浮点算术运算。或者是使用一个含有浮点算术运算功能的高性能的微型计算机。这是因为一个典型的微型计算机或DSP仅仅能够进行整数算术运算(即定点算术运算)。然而，配备了专用浮点算术运算DSP的常规微型计算机应用系统有一个问题在于专用的DSP增加了微型计算机应用系统的造价。配备了含有浮点算术运算功能的高性能微型计算机的常规的微型计算机应用系统有一个问题在于需要提供专用的浮点算术运算单元以实现浮点算术运算功能，从而导致微型计算机应用系统的造价的增加。一个可适用于上述浮点算术运算单元的浮点乘法器于1990年在日本未决专利公开号No.2-183828中被公开。然而，在日本未决专利公开号No.2-183828中被公开的常规浮点乘法器有一个问题在于此乘法器有一个复杂的结构。这是因为，不象一个定点乘法器，该乘法器需要多种专用电路诸如一个用于对将被乘的数的有效位四舍五入的舍入电路，用于用算术方法对有效位和指数移位的移位器，用于指数的加法器，进位检测器，和多路复用器。为了解决上述的问题在由Ohm出版有限公司出版的名为“OHM”的书中，1993第9卷第95页，一篇名为“whole powerelectronics”的文章中报道了一个改进措施。在此改进措施中，通过使用典型的能够进行整数(即定点)算术运算的微型计算机和一个为其专门设计的专用软件来进行一个浮点算术运算。此软件有如附图说明图1所示的步骤。这里，如图2所示，其假设增益K为m位宽且具有一个n位宽度的小数，其中n＜m。因此，增益K的最高有效位(MSB)是位(m-1)，最低有效位(LSB)是位0。一个实际二进制小数点位于位n和位(n-1)之间。在图1所示的步骤S1中，增益K被左移n位(即增益K被乘以2TENn)以将其转换成一个整数系数k。系数k有一个位于位(n-1)和位n之间的假定二进制小数点P′，如图2所示。在步骤S2中，整数系数k被乘以小数变量x，得到一个乘积Y(即Y＝k*X)。在S3步骤中，判断乘积Y的小数是小于还是大于二进制的0.1(即0.1TWO)。二进制的0.1等于十进制的0.5(即0.5TEN)。该判断被执行以对乘积Y在位(n-1)上四舍五入，由此最小化乘积Y的舍入误差。当乘积Y的假定小数，其位于位(n-1)和位0之间，不小于0.1TWO或0.5TEN时，在步骤S4中一个变量T被设置为二进制的1(即1TWO)。该步骤S4是为了将乘积Y在位n四舍五入为“1TWO”而进行的。接着，在步骤S6中值为1TWO的变量T被左移n位。在步骤S7中左移后的变量T被加到乘积Y上。最后，乘积Y被右移n位(即乘积Y被除以2TENn)，由此在步骤S8中产生增益K与变量x的舍入乘积y。由于上述的四舍五入，乘积Y的实际小数点P位于位0的右侧。换句话说，乘积y具有一个整数值。另一方面，当乘积Y的假定小数小于0.1TWO或0.5TEN时，变量T在步骤S5中被设置为0TWO。接着，在步骤S6中值为0TWO的变量T被左移n位。左移后的变量T在步骤S7中被加到乘积Y上。因为变量T值为0TWO，所以乘积Y的值不发生变化。最后，乘积Y被右移n位，由此在步骤S8中产生增益K与变量x的舍入乘积y。在该微型计算机应用系统中，算术运算精度取决于对数据值小数的算数运算方式。因此，从运算精度的观点看数据值的小数的算术运算方法十分重要。例如，在反馈控制系统如使用电气电机的位置控制系统中，含有小数数字的积分数据的算术运算是必不可少的。在此情况中，数据值的小数的算术运算方法很大程度地影响着反馈控制系统的控制精度。用如图1所示使用专用软件进行的常规浮点算术运算，可以达到一个所需的运算精度。然而，在此情况下，浮点算术运算是通过由微型计算机应用系统中的一个微型计算机的中央处理单元(CPU)执行该软件来进行的。结果是，有一个问题在于其需要很长的时间来完成该算术运算。这意味着上述使用软件的常规浮点算术运算不能够被应用于需要高速控制的微型计算机应用系统。另一方面，需要浮点算术运算的处理在微型计算机应用系统的整个处理过程中的出现率并不高。因此，即使再另外引入一个专用的浮点算术运算DSP或一个专用的浮点算术运算单元，所引入的昂贵的专用DSP或单元没有被有效地利用。因此，本专利技术的一个目的是提供一种能够使用最少量的硬件设备快速地进行浮点算术运算的算术运算系统。本专利技术的另一个目的是提供一种使CPU的指令处理步骤最少的进行浮点算术运算的浮点算术运算系统。上述的目的和其他没有被特别提到的目的将从接下来的说明中被那些技术熟练者所明了。根据本专利技术，提出了一种用于对一个具有实际小数点的第一运算数和一个没有实际小数点的第二运算数进行算术运算的算术运算系统。此系统包括(a)一个用于检测第一运算数的实际小数点的位置以输出一个第一位置数据和一个位数数据的实际小数点检测器，(b)一个用于存储第一位置数据的第一寄存器，(c)一个用于存储位数数据的第二寄存器，(d)一个用于将第一运算数左移对应于存储在第二寄存器中的位数数据的特定位数以输出一个没有实际小数点的第三运算数的第一移位器，(e)一个用于对第二运算数和第三运算数进行算术运算以输出一个第一运算结果的整数算术运算器，(f)一个用于根据第一位置数据指示第一运算结果的假定小数点位置的假定小数点指示器，(g)一个用于根据由假定小数点指示器所指示的第一运算结果的假定小数点的位置来对第一运算结果进行四舍五入以输出第二运算结果的舍入器，和(h)一个用于将第二运算结果右移对应于位数数据的特定位数以输出一个没有实际小数点的第三运算结果的第二移位器。第三运算结果代表了第一和第二运算数的一个舍入的运算结果。对于根据本专利技术的算术运算系统，第一运算数的实际小数点的位置被实际小数点检测器检测，从而得到第一位置数据和位数数据。没有实际小数点的第三运算数是由第一移位器根据位数数据左移具有实际小数点的第一运算数而产生的。均没有实际小数点的第二和第三运算数由整数算术运算器进行算术运算，由此输出第一运算结果。所输出的第一运算结果接着被舍入器根据所指示的第一运算结果的假定小数点四舍五入，由此输出第二运算结果。再者，没有实际小数点的第三运算结果是由第二移位器通过对所四舍五入的第二运算结果根据位数数据右移而产生的。因此，能够不用任何专用的浮点算术运算DSP或专用的浮点算术运算单元来进行一个对第一运算数和第二运算数的浮点算术运算。由此减少了该系统造价。另外，上述浮点运算是通过使用实际小数点检测器、第一和第二寄存器、第一和第二移位器、整数算术运算器、假定小数点指示器和舍入器来进行的。换句话说，该运算没有用任何浮点算术运算的专用软件而是用硬件设备来进行的。其结果是，该运算能够使用最少量的硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对具有实际小数点的第一运算数和没有实际小数点的第二运算数进行算术运算的算术运算系统；上述系统特征在于包括：（ａ）一个用于检测上述第一运算数的上述实际小数点以输出一个第一位置数据和位数数据的实际小数点检测器；（ｂ）一个用于 存储上述第一位置数据的第一寄存器；（ｃ）一个用于存储上述位数数据的第二寄存器；（ｄ）一个按照存储在第二寄存器中的上述位数数据的特定位数将上述第一运算数左移以输出一个没有实际小数点的第三运算数的第一移位器；（ｅ）一个用于对上述第二 和第三运算数进行算术运算以输出一个第一运算结果的整数算术运算器；（ｆ）一个用于根据上述第一位置数据指示上述第一运算结果的假定小数点的位置的假定小数点指示器。（ｇ）一个用于根据由上述假定小数点指示器所指示的上述第一运算结果的上述假定小 数点对上述第一运算结果四舍五入以输出一个第二运算结果的舍入器；和（ｈ）一个用于根据存储在上述第一寄存器中的上述位置数据对上述第一运算结果四舍五入的舍入器；和（ｉ）一个用于将上述第二运算结果右移对应于上述位数数据的位数以输出一个没有实 际小数点的第三运算结果的第二移位器；其中上述第三运算结果代表了上述第一和第二运算数的一个舍入的运算结果。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：胜田博志，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]