双指令多浮点操作数加/减、乘、除运算控制器

摘要

一种双指令多浮点操作数加/减、乘、除运算控制器，包括双端口只读只写存储器、命令字及其多操作数写时序控制模块、浮点操作数读时序控制模块、存储器数据空标志控制器和操作数配置及运算控制模块；该控制器应用FPGA设计硬连接控制电路，内部产生的写时序脉冲控制命令字和操作数的连续写入；产生与Clock同步的读时序脉冲自主控制四则混合运算；控制器能够存储两条指令，其中，一条指令执行，另一条指令待执行；或一条指令正在执行，另一条指令写入；或一条指令正在写入，同时被执行；运算命令执行过程不占用系统总线，执行一条指令相当于微处理器执行多条指令，减少了系统对指令的取指、译码、浮点操作数传输和运算结果写回的操作次数。

主权项

一种双指令多浮点操作数加/减、乘、除运算控制器，其特征在于：该控制器包括双端口只读只写存储器（Ⅰ）、命令字及多操作数写时序控制模块（Ⅱ）、浮点操作数读时序控制模块（Ⅲ）、存储器数据空标志控制器（Ⅳ）和操作数配置及运算控制模块（Ⅴ）；所述双端口只读只写存储器（Ⅰ）与命令字及多操作数写时序控制模块（Ⅱ）、浮点操作数读时序控制模块（Ⅲ）、操作数配置及运算控制模块（Ⅴ）连接；所述命令字及多操作数写时序控制模块（Ⅱ）还与浮点操作数读时序控制模块（Ⅲ）、存储器数据空标志控制器（Ⅳ）、操作数配置及运算控制模块（Ⅴ）连接；所述浮点操作数读时序控制模块（Ⅲ）还与存储器数据空标志控制器（Ⅳ）、操作数配置及运算控制模块（Ⅴ）连接；所述双端口只读只写存储器（Ⅰ）为双端口存储器，一个只写端口，一个只读端口，用于储存两条指令的浮点操作数（下称为操作数）；所述双端口只读只写存储器（Ⅰ）分为存储器1和存储器2两个存储区域；所述双端口只读只写存储器（Ⅰ）的写地址高位输入端AB4_1为“0”，或读地址高位输入端AB4_2为“0”，选中双端口只读只写存储器（Ⅰ）的13个低地址存储单元，即存储器1；写地址高位输入端AB4_1为“1”，或读地址高位输入端AB4_2为“1”，选中双端口只读只写存储器（Ⅰ）的13个高地址存储单元，即存储器2；所述命令字及多操作数写时序控制模块（Ⅱ）控制完成指令的写入和存储，需要占用系统总线；一条指令包括32位命令字和若干个操作数，操作数最多为13个；所述命令字及多操作数写时序控制模块（Ⅱ）在双端口只读只写存储器（Ⅰ）的存储器1或存储器2为数据空，输出写指令允许信号，方允许被系统选中；当被系统选中写命令字时，在系统WR信号的作用下，写入命令字；当被系统选中写操作数时，其内部产生与系统WR信号同步的写时序脉冲；在写时序脉冲的控制下，将操作数存储在双端口只读只写存储器（Ⅰ）的存储器1或存储器2中；一条指令的最后一个操作数被写入存储后，转换双端口只读只写存储器（Ⅰ）的写高位地址输入端AB4_1状态，如果双端口只读只写存储器（Ⅰ）的存储器1和存储器2都非空，停止命令字及多操作数写时序控制模块（Ⅱ）的工作；所述命令字及多操作数写时序控制模块（Ⅱ）将写入的命令字分为待执行命令字存储和执行命令字的存储，执行命令字分为第1个操作数类型、第1个操作数除法运算方式和操作数个数的存储、每个操作数的运算符标志的存储；所述浮点操作数读时序控制模块（Ⅲ）在内部读时序脉冲的控制下，自主完成浮点操作数从双端口只读只写存储器（Ⅰ）中的读出，不需要占用系统总线；所述浮点操作数读时序控制模块（Ⅲ）产生与系统时钟Clock信号同步的读时序脉冲序列，按顺序将操作数读出参与运算，按照每个操作数的运算符自动调整运算周期；当参与运算的最后一个操作数读出之后，产生读地址溢出信号，然后再经过一个该操作数的运算周期，发出读运行状态结束的信号，产生一个时钟周期Clock的结果锁存脉冲，然后再发出启动使能信号；所述浮点操作数读时序控制模块（Ⅲ）依据存储器数据空标志控制器（Ⅳ）的空标志状态读出操作数，有下面4种工作状态：1）所述存储器数据空标志控制器（Ⅳ）无存储器1空、存储器2空的标志输出，表明存储器1、存储器2都为数据非空，一个非空的存储器正在写入指令或写入指令过程已结束，另一个存储器正在读出操作数；若正在执行的命令运算过程结束，启动使能信号由“1”→“0”，转为一个存储器空，另一个存储器非空的状态，此时在命令运算过程结束后的第1 个系统时钟Clock的下降沿作为时序脉冲发生的启动信号，向系统发送写指令允许信号；启动浮点操作数读时序控制模块（Ⅲ）的工作；2）所述存储器数据空标志控制器（Ⅳ）输出任何一个存储器空的标志，会处于两种操作状态，一是非空的存储器正在写入操作数，该存储器同时执行读出操作；二是非空的存储器写入指令过程已结束，正在执行读出操作；若命令运算过程结束，启动使能信号由“1”→“0”，转为存储器1和存储器2都空的状态；3）所述存储器数据空标志控制器（Ⅳ）同时输出存储器1空、存储器2空的标志，停止浮点操作数读时序控制模块（Ⅲ）的工作，向系统发送写指令允许信号；4）所述存储器数据空标志控制器（Ⅳ）同时输出存储器1空、存储器2空的标志，且命令字及多操作数写时序控制模块（Ⅱ）再次被系统选中写入命令字，命令字及多操作数写时序控制模块（Ⅱ）输出写预置脉冲作为浮点操作数读时序控制模块（Ⅲ）的内部时序脉冲发生器的启动信号；所述操作数配置及运算控制模块（Ⅴ）根据命令字及多操作数写时序控制模块（Ⅱ）输出的运算符选择参与运算的每个操作数对应的运算器进行运算，根据输出的第1个操作数的类型选通配置参与加/减或乘法运算的操作数1和操作数2，第1个操作数为除法运算时，还需要根据第1个操作数除法运算方式选通配置参与除法运算的操作数a和操作数b；所述操作数配置及运算控制模块（Ⅴ）能够锁存运算结果，并判断运算结果是否异常；系统能够从操作数配置及运算控制模块（Ⅴ）中读出中间运算结果和命令执行的最终运算结果。