Интернет магазин китайских планшетных компьютеров

Компьютеры - Математический сопроцессор - Устройство FPU

Модуль операций с плавающей запятой представляет собой стековый калькулятор, работающий по принципу обратной польской записи. Перед операцией аргументы помещаются в LIFO-стек, при выполнении операции необходимое количество аргументов снимается со стека. Результат операции помещается в стек, где может быть использован в дальнейших вычислениях или может быть снят со стека для записи в память. Также поддерживается и прямая адресация аргументов в стеке относительно вершины.

Форматы данных

Внутри FPU числа хранятся в 80-битном формате с плавающей запятой, для записи же или чтения из памяти могут использоваться:

• Вещественные числа в трёх форматах: коротком, длинном и расширенном.
• Двоичные целые числа в трёх форматах: 16, 32 и 64 бита.
• Упакованные целые десятичные числа числа — длина максимального числа составляет 18 упакованных десятичных цифр.

FPU также поддерживает специальные численные значения:

• Денормализованные вещественные числа — числа, которые меньше минимального нормализованного числа. При формировании такого значения в некотором регистре стека в соответствующем этому регистру теге регистра TWR формируется специальное значение.
• Бесконечность, возникает при делении на нуль ненулевого значения, а также при переполнениях. При формировании такого значения в некотором регистре стека в соответствующем этому регистру теге регистра TWR формируется специальное значение.
• нечисло). Различают два вида нечисел:
  • SNaN — сигнальные нечисла. Сопроцессор реагирует на появление этого числа в регистре стека возбуждением исключения недействительной операции. Сопроцессор не формирует сигнальных чисел. Программисты формируют такие числа преднамеренно, чтобы возбудить в нужной ситуации исключение.
  • QNaN — спокойные нечисла. Сопроцессор может формировать спокойные нечисла в качестве реакции на определённые исключения, например число вещественной неопределённости.
• Нуль — в формате с плавающей запятой, нуль также считается специальным значением.
• Неопределённости и неподдерживаемые форматы. Существует много битовых наборов, которые можно представить в расширенном формате вещественного числа. Для большинства их значений формируется исключение недействительной операции.

Регистры

В FPU можно выделить три группы регистров:

• Стек процессора: регистры R0..R7. Размерность каждого регистра: 80 бит.
• Служебные регистры
  • Регистр состояния процессора SWR — информация о текущем состоянии сопроцессора. Размерность: 16 бит.
  • Управляющий регистр сопроцессора CWR — управление режимами работы сопроцессора. Размерность: 16 бит.
  • Регистр слова тегов TWR — контроль за регистрами R0..R7 Размерность: 16 бит.
• Регистры указателей
  • Указатель данных DPR. Размерность: 48 бит.
  • Указатель команд IPR. Размерность: 48 бит.

Система команд сопроцессора

Система включает около 80 команд. Их классификация:

• Команды передачи данных
  • Вещественные данные
  • Целочисленные данные
  • Десятичные данные
  • Загрузка констант, log₂, lg, ln)
  • Обмен
  • Условная пересылка
• Команды сравнения данных
  • Вещественные данные
  • Целочисленные данные
  • Анализ
  • С нулём
  • Условное сравнение
• Арифметические команды
  • Вещественные данные: сложение, вычитание, умножение, деление
  • Целочисленные данные: сложение, вычитание, умножение, деление
  • Вспомогательные арифметические команды
• Трансцендентные команды
  • Тригонометрия: синус, косинус, тангенс, арктангенс
  • Вычисление логарифмов и степеней
• Команды управления
  • Инициализация сопроцессора
  • Работа со средой
  • Работа со стеком
  • Переключение режимов