Лекция 25

Архитектура и программирование сопроцессора

Возможности сопроцессора

Полная поддержка стандартов IEEE-754 и 854 на арифметику с плавающей точкой. Эти стандарты описывают как форматы данных, так и набор реализуемых функций.

Поддержка численных алгоритмов для вычисления значений тригонометрических функций, логарифмов и др.

Обработка десятичных чисел с точностью до 18 разрядов, что позволяет сопроцессору выполнять арифметические операции без округления над целыми десятичными числами со значениями до 10^18.

Обработка вещественных чисел из диапазона ±(3.37E-4932 … 1.18E+4932).

Архитектура сопроцессора

Восемь регистров R0 – R7, составляющих программную модель сопроцессора – стек сопроцессора. Размерность каждого регистра – 80 бит.

Три служебных регистра:

регистр состояния сопроцессора – swr (Status Word Register) – отражает информацию о текущем состоянии сопроцессора;

управляющий регистр сопроцессора – cwr (Control Word Register)

– управляет режимами работы сопроцессора;

регистр слова тегов – twr (Tag Word Register) – используется для контроля за состоянием каждого из регистров R0 – R7.

Два регистра указателей – данных dpr (Data Point Register) и команд ipr (Instruction Point Register). Они предназначены для запоминания информации об адресе команды, вызвавшей исключительной ситуации и адресе ее операнда.

Регистры сопроцессора

Регистр состояния SWR

IE (Invalidate operation error) – недействительная операция,

DE (Denormalized operand error) – денормализованный операнд,

ZE (divide by zero Error) – ошибка деления на нуль,

OE (Overflow Error) – ошибка переполнения,

UE (Underflow Error) – ошибка антипереполнения,

PE (Precision Error) – ошибка точности,

SF (Stack Fault) – ошибка работы стека сопроцессора,

ES (Error Summary) – суммарная ошибка работы сопроцессора,

C0 – C3 (Condition Code) – коды условия,

TOP – указатель регистра текущей вершины стека.

Регистр управления CWR

PC (Precision Control) – поля управления точность:

00 – длина мантиссы 24 бита,

10 – длина мантиссы 53 бита,

11 – длина мантиссы 64 бита.

RC (Rounding Control) – поля управления округлением:

00 – значение округляется к ближайшему числу;

01 – значение округляется в меньшую сторону;

10 – значение округляется в большую сторону;

11 – производится отбрасывание дробной части.

Биты P, U, O, Z, D, I – составляют маску исключений. Если бит в маске установлен в единицу, то обработку соответствующей исключительной ситуации осуществляет сопроцессор. В противном случае – генерируется аппаратное прерывание ошибки сопроцессора, и запускается обработчик ОС или пользователя.

Регистр тегов TWR

Возможны следующие значения в полях регистра тегов:

00 – регистр стека сопроцессора занят допустимым ненулевым значением.

01 – регистр стека сопроцессора содержит нулевое значение.

10 – регистр стека сопроцессора содержит одно из специальных численных значений.

11 – регистр пуст и в него можно производить запись.

Форматы данных

Сопроцессор может работать со следующими типами данных:

двоичные целые числа – 16, 32 и 64 бита;

упакованные целые десятичные числа (BCD) – максимальная длина 18 упакованных десятичных цифр (9 байт);

вещественные числа в трех форматах – коротком (32 бита), длинном (64 бита), расширенном (80 бит).

Форматы данных

Специальные численные значения:

денормализованные значения – это числа меньшие минимального нормализованного числа для каждого вещественного формата, поддерживаемого сопроцессором;

нуль;

положительная и отрицательная значения бесконечности;

нечисла;

неопределенности и неподдерживаемые форматы.

Форматы вещественных