專利名稱：采用dma控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，特別涉及采用直接存儲器存取DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理的方法。
背景技術(shù)：
對于很多算法，需要使用最大精度的計算確保正確結(jié)果。例如，當(dāng)使用一個非常小的小數(shù)時，也許會在累加器中沒有足夠二進(jìn)制數(shù)字去準(zhǔn)確的表示。這種情況下，就需要用到歸一化處理解決這類問題，歸一化處理是把一個數(shù)縮放到已知的數(shù)量級。歸一化數(shù)據(jù)的小數(shù)點(diǎn)左邊沒有有效數(shù)字。在一個累加器中一個歸一化數(shù)據(jù)包含一個符號位和規(guī)定位寬個數(shù)據(jù)位，一個被歸一化的數(shù)據(jù)，保存其原來的數(shù)量級，計算被執(zhí)行后，結(jié)果能被重新調(diào)整為原來的數(shù)量級。在硬件算術(shù)運(yùn)算過程中，輸入數(shù)據(jù)位寬會因為運(yùn)算過程中加、減、乘、除等操作過程中的擴(kuò)位(為了防止運(yùn)算中的溢出或數(shù)據(jù)精度保護(hù))，造成位寬的增加，引入一些不必要的冗余比特位(符號位和符號擴(kuò)展位)。為了盡可能保證定點(diǎn)數(shù)據(jù)的有效位數(shù)，需要對其去除冗余比特位的操作，即數(shù)據(jù)歸一化處理。通過處理減少符號擴(kuò)展位并把符號位擴(kuò)展到定點(diǎn)位寬的最高位，使得其余數(shù)據(jù)位均為有效數(shù)據(jù)位，提高后續(xù)運(yùn)算的精度，同時減少不必要的緩存位寬。一個歸一化數(shù)據(jù)是指其小數(shù)點(diǎn)左邊，沒有有意義的數(shù)字位，S卩小數(shù)點(diǎn)左邊的位只包含符號位和符號擴(kuò)展位。如圖1所示，一個沒有歸一化的數(shù)據(jù)，第一個有效位在21位，在其左邊所有的位都是符號和符號擴(kuò)展位。通過歸一化，左移10位，減少符號擴(kuò)展位長度并把符號位擴(kuò)展到31位，最高有效位在30為。(以二進(jìn)制移位，移位后數(shù)據(jù)以16進(jìn)制表示，數(shù)據(jù)表示相對于移位前可能會發(fā)生變化)。以上過程即為數(shù)據(jù)處理中的歸一化過程，在數(shù)據(jù)運(yùn)算過程中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。在算術(shù)運(yùn)算過程中，根據(jù)不同運(yùn)算要求，歸一化處理過程可能不止一次，歸一化方案也不僅相同在多大的數(shù)值范圍內(nèi)統(tǒng)計出一個奇異樣本數(shù)據(jù)(指是相對其他輸入樣本特別大或特別小的樣本矢量)，奇異樣本數(shù)據(jù)采用最大值、最小值或統(tǒng)計范圍的均值，是否參照以前數(shù)值變化的移位值等，形成不同的歸一化處理方法。DMA控制器廣泛應(yīng)用于各種芯片中，其主要功能是按照指令將數(shù)據(jù)從某一存儲空間讀取，然后寫入另一存儲空間(此過程通常被稱為數(shù)據(jù)傳輸)。芯片中采用了 DMA控制器的技術(shù)后，將由DMA控制器控制數(shù)據(jù)的傳輸過程，加快了數(shù)據(jù)的傳輸速度，如果是具有中央處理器(簡稱為CPU)的芯片，則將大大減輕CPU的運(yùn)行負(fù)荷。如圖2所示，現(xiàn)有的一種歸一化處理(技術(shù)方案1)的實現(xiàn)基本流程如下步驟一、在算術(shù)運(yùn)算過程中，根據(jù)每次計算出來的結(jié)果數(shù)據(jù)與上一次數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，統(tǒng)計出奇異樣本數(shù)據(jù)；步驟二、判斷是否對設(shè)定的統(tǒng)計范圍內(nèi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計完畢。是則根據(jù)最后統(tǒng)計出的奇異樣本數(shù)據(jù)，求出最高有效數(shù)據(jù)位為X，并緩存，進(jìn)入步驟三；否則繼續(xù)步驟一；
步驟三、對當(dāng)前輸入數(shù)據(jù)第二次進(jìn)行算法運(yùn)算，對每次計算出來的結(jié)果數(shù)據(jù)，根據(jù)緩存的最高有效數(shù)據(jù)位X，進(jìn)行歸一化處理，并將結(jié)果數(shù)據(jù)緩存到存儲器中或輸入下一個模塊；步驟四、判斷數(shù)據(jù)是否處理完畢，是則結(jié)束運(yùn)算；否則繼續(xù)處理。本方案求出歸一化因子的過程，一般是在數(shù)據(jù)計算的最后才能統(tǒng)計得出，使得在存儲之前做歸一化會帶來求歸一化處理因子這一過程的單獨(dú)時間開銷。造成時間的浪費(fèi)。如圖3所示，現(xiàn)有的另一種歸一化處理(技術(shù)方案2)的實現(xiàn)基本流程如下步驟一、在算術(shù)運(yùn)算過程中，根據(jù)每次計算出來的結(jié)果數(shù)據(jù)與上一次數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，統(tǒng)計出奇異樣本數(shù)據(jù)；同時將本次計算結(jié)果數(shù)據(jù)緩存到存儲器中；步驟二、判斷是否對設(shè)定的統(tǒng)計范圍內(nèi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計完畢。是則根據(jù)最后統(tǒng)計出的奇異樣本數(shù)據(jù)，求出最高有效數(shù)據(jù)位為X，并緩存，進(jìn)入步驟三；否則繼續(xù)步驟一；步驟三、讀出緩存存儲器中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)χ值進(jìn)行歸一化，同時輸出或繼續(xù)緩存。因為存儲器的讀操作的過程，需要滿足存儲器規(guī)定的時鐘要求，即在一個時鐘內(nèi)輸出規(guī)定地址上的數(shù)據(jù)。本方案在讀過程加上了歸一化的操作，改邏輯或加大整個過程的時延，導(dǎo)致時序不滿足。會造成讀出數(shù)據(jù)到下一步操作(存儲或輸出)的時序比較緊，為了滿足以后工藝的提高，該方法存在很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上問題，本發(fā)明提出一種采用DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理的方法，將原來歸一化的方法進(jìn)行分解處理，一部分在算術(shù)運(yùn)算過程中完成，一部分在DMA搬數(shù)的過程中完成，以達(dá)到運(yùn)算處理速度的高速和讀數(shù)據(jù)時序要求。本發(fā)明一種采用DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理的方法，包括算術(shù)運(yùn)算處理步驟和搬數(shù)歸一化處理步驟；所述搬數(shù)歸一化處理步驟，如圖4所示，包括步驟11 根據(jù)算術(shù)運(yùn)算處理輸出的歸一化移位因子，配置DMA控制器中歸一化變位比特寄存器的值；同時配置搬數(shù)控制寄存器所述搬數(shù)控制寄存器包括搬數(shù)長度寄存器、搬數(shù)源地址寄存器、搬數(shù)目的地址寄存器和搬數(shù)歸一化使能寄存器；步驟12 :DMA控制器通過讀數(shù)控制，從數(shù)據(jù)源存儲器中讀出原始位寬數(shù)據(jù)，存入DMA內(nèi)部緩存寄存器中；步驟13 根據(jù)歸一化變位比特寄存器的值，進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，得到變位后位寬數(shù)據(jù)；步驟14 將變位后位寬數(shù)據(jù)送入目的地址存儲；步驟15 =DMA控制器根據(jù)搬數(shù)控制寄存器判斷是否搬數(shù)完畢，若是，發(fā)出DMA搬數(shù)中斷信號，否則，重復(fù)步驟11-15。本發(fā)明通過在算術(shù)運(yùn)算過程中求出歸一化移位因子，但不做歸一化處理而直接存儲結(jié)果數(shù)據(jù)，然后再在搬數(shù)過程中做歸一化輸出，送入目的存儲地址。使得整個算術(shù)處理過程可以達(dá)到完全流水操作，減少了現(xiàn)有技術(shù)中因先求歸一化因子后再做算術(shù)運(yùn)算流水這一過程帶來的求歸一化因子這一時間開銷。并且，本發(fā)明充分利用了 DMA控制器的本身搬數(shù)處理功能，只需增加一個幾bit位寬(根據(jù)歸一化變位比特因子的大小而定)的歸一化變位比特寄存器和Ibit的歸一化搬數(shù)使能位，即可完成歸一化搬數(shù)操作，使得本發(fā)明可以在沒有帶來更多額外開銷的情況下，縮減了整個算術(shù)處理的時間開銷，提高了硬件運(yùn)算處理效率。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)歸一化一個小的負(fù)數(shù)處理示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)方案1歸一化處理方法流程圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)方案2歸一化處理方法流程圖；圖4為本發(fā)明采用DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理的搬數(shù)歸一化處理方法流程圖；圖5為本發(fā)明歸一化處理截位過程的數(shù)據(jù)為正數(shù)的處理實例示意圖；圖6為本發(fā)明采用DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理的方法整體流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明采用DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理的方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。移動通信系統(tǒng)中信號檢測過程，在上下行鏈路中，均要根據(jù)信道沖激響應(yīng)和接收數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的算法運(yùn)算，得到發(fā)送端信號估計。算術(shù)運(yùn)算可能導(dǎo)致輸入數(shù)據(jù)位寬變化，在小數(shù)點(diǎn)左邊有多位符號和符號擴(kuò)展位，典型的，例如32bit位寬的復(fù)數(shù)，通過運(yùn)算后位寬變?yōu)?4bit，因為后面過程需要的有效數(shù)據(jù)位寬是32bit，所以需要進(jìn)行歸一化處理，減少符號擴(kuò)展位并把符號位擴(kuò)展到最高位第31位，使得有效數(shù)據(jù)位是0-30位。當(dāng)然，本發(fā)明對于將64bit位寬歸一化為32bit也同樣適用。本發(fā)明的采用DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理的方法，包括算術(shù)運(yùn)算處理步驟和搬數(shù)歸一化處理步驟所述算術(shù)運(yùn)算處理步驟，如圖6所示，經(jīng)過算術(shù)運(yùn)算后，數(shù)據(jù)位寬發(fā)生變化，輸出變化后位寬的數(shù)據(jù)并存儲于數(shù)據(jù)源存儲器，并輸出最大值的最高有效數(shù)據(jù)位，具體處理過程如下所示步驟101 將原始位寬的數(shù)據(jù)(如32bit數(shù)據(jù))輸入算術(shù)運(yùn)算模塊，進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算處理；步驟102 算術(shù)運(yùn)算處理后，每個輸入數(shù)據(jù)對應(yīng)的結(jié)果數(shù)據(jù)輸出(如輸出64bit位寬，實部為高32bit，虛部為低32bit)，將其結(jié)果數(shù)據(jù)輸出并存儲到數(shù)據(jù)源存儲器中；同時，在每次輸出時，將本次結(jié)果數(shù)據(jù)實部、虛部的絕對值最大值與上次緩存的最大值進(jìn)行比較，得出最大值并緩存；進(jìn)入步驟103 ；步驟103 判斷是否完成對全部輸入數(shù)據(jù)的處理(即，完成最后一個輸出數(shù)據(jù)的存儲，以及在整個結(jié)果數(shù)據(jù)范圍內(nèi)統(tǒng)計出最大值并緩存)，是，則進(jìn)入步驟104，否則，繼續(xù)步驟 101 ；步驟104 根據(jù)步驟102得出的最大值(奇異樣本輸出)，分別判斷得出該最大值(為所有結(jié)果數(shù)據(jù)的實部和虛部絕對值中統(tǒng)計出來的最大值)的最高有效數(shù)據(jù)位X(假設(shè)最高有效數(shù)據(jù)位χ為7，即32bit實部或虛部輸出結(jié)果，其第7bit為有效符號位，0-6bit為數(shù)據(jù)有效位)；并將最高有效數(shù)據(jù)位χ輸出并緩存如相應(yīng)寄存器中；本發(fā)明將歸一化前的數(shù)據(jù)位寬稱為原始位寬數(shù)據(jù)，將歸一化后的數(shù)據(jù)稱為變位后位寬數(shù)據(jù)，所述搬數(shù)歸一化處理步驟，是將數(shù)據(jù)從源存儲器搬移到目的存儲器，并在搬數(shù)過程中將原始位寬數(shù)據(jù)歸一化為變位后位寬數(shù)據(jù)，通過歸一化實現(xiàn)位寬的變化。所述搬數(shù)歸一化處理步驟具體實現(xiàn)過程如下步驟201 根據(jù)步驟一輸出的歸一化移位因子X，配置DMA中歸一化變位比特寄存器的值，同時配置搬數(shù)控制寄存器；所述搬數(shù)控制寄存器包括長度寄存器、搬數(shù)源地址寄存器、搬數(shù)目的地址寄存器和搬數(shù)歸一化處理使能寄存器；步驟202 =DMA控制器通過讀數(shù)控制，從數(shù)據(jù)源存儲器中讀出原始位寬數(shù)據(jù)(例如64bit，高32bit為實部，低32bit為虛部)，存入DMA內(nèi)部緩存寄存器中；步驟203 根據(jù)歸一化變位比特寄存器中的值，進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，得到變位后位寬數(shù)據(jù)；本實施例將歸一化變位比特寄存器中的值χ為7，顯然，也可以是其他值；所述數(shù)據(jù)歸一化處理過程為根據(jù)歸一化變位比特寄存器中的值X，將源數(shù)據(jù)的低X位的數(shù)據(jù)取出，而去掉其余比特位的過程，具體包括當(dāng)源數(shù)據(jù)為正數(shù)時，如圖5所示，如源數(shù)據(jù)是實部為32’ h 0000000a，虛部為32’ h00000305的64bit數(shù)據(jù)。其他數(shù)據(jù)處理類似。DMA中數(shù)據(jù)歸一化處理模塊對實部的[30……(χ+l)]的數(shù)據(jù)位進(jìn)行歸一化溢出判斷。若其各數(shù)據(jù)位均為0，即與第31bit的符號位相同，說明該數(shù)據(jù)不會發(fā)生歸一化溢出，則[X……0]，X為7，共m^it為有效數(shù)據(jù)。不足16bit，在后面以0補(bǔ)足，生成數(shù)據(jù)16'hOaOO,見高32bit數(shù)據(jù)處理；若其個數(shù)據(jù)位不為全0，與符號位不同，說明會發(fā)生歸一化溢出，則取有效數(shù)據(jù)為溢出最大值16’ h7ffT，見低32bit數(shù)據(jù)的處理。完成歸一化截位處理后，將高16bit和第16bit數(shù)據(jù)拼接形成新的32bit數(shù)據(jù)32，h0a007fff送出。其中，[χ……0]表示低χ位的數(shù)據(jù)位。當(dāng)源數(shù)據(jù)為負(fù)數(shù)時，處理原理與正數(shù)相同，只是溢出值為16’ h8001。所述數(shù)據(jù)歸一化處理過程還包括了歸一化溢出判斷，即判斷源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位是否超出了歸一化輸出位寬所能表示的范圍，是則會發(fā)生歸一化溢出，即截掉源數(shù)據(jù)的數(shù)值部分，如上述過程的低32bit處理過程，此時將取歸一化輸出位寬所能表示的最大值作為該數(shù)據(jù)的保護(hù)值輸出，否則不做處理，此時直接將截取的數(shù)值并低位補(bǔ)0后輸出。步驟204 變位后位寬數(shù)據(jù)送入目的存儲器存儲；步驟205 :DMA控制內(nèi)部，根據(jù)相關(guān)寄存器判斷是否搬數(shù)完畢，是則，發(fā)出DMA搬數(shù)中斷信號，否則，重復(fù)步驟201-205.典型的，在步驟201之前，使能DMA控制器。典型的，如圖6所示，算術(shù)運(yùn)算處理輸入為32bit位寬的復(fù)數(shù)，輸出為64bit位寬的結(jié)果數(shù)據(jù)和所求出的歸一化移位因子。該模塊輸出的結(jié)果數(shù)據(jù)存儲入數(shù)據(jù)源存儲器中，歸一化移位因子存儲入輸出寄存器；
當(dāng)搬數(shù)歸一化處理模塊收到算術(shù)運(yùn)算處理模塊發(fā)出的中斷信號后，根據(jù)歸一化移位因子寄存器中的值配置DMA中的歸一化變位比特寄存器；同時根據(jù)數(shù)據(jù)源存儲器的地址和存儲數(shù)據(jù)的長度，以及數(shù)據(jù)目的存儲器地址，配置DMA的相關(guān)搬數(shù)配置寄存器；相關(guān)配置寄存器配置完成后，啟動DMA搬數(shù)，同時使能歸一化搬數(shù)功能位，進(jìn)行搬數(shù)歸一化處理；將歸一化處理后，位寬為32bit的數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)目的存儲器中。搬數(shù)過程中，根據(jù)DMA中的搬數(shù)計數(shù)器的值與搬數(shù)長度配置寄存器中的值進(jìn)行比較，若搬數(shù)計數(shù)器的值等于或大于搬數(shù)長度配置寄存器中的值，則完成搬數(shù)，并關(guān)閉DMA搬數(shù)使能；否則繼續(xù)搬數(shù)歸一化處理。本發(fā)明將原來歸一化的方法進(jìn)行分解處理，一部分在算術(shù)運(yùn)算過程中完成，一部分在DMA搬數(shù)的過程中完成，能夠達(dá)到運(yùn)算處理速度和讀數(shù)據(jù)時序的要求。本發(fā)明所舉實施方式或者實施例對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所舉實施方式或者實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)對本發(fā)明所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理的方法，包括算術(shù)運(yùn)算處理步驟和搬數(shù)歸一化處理步驟，其特征在于，所述搬數(shù)歸一化處理步驟，包括步驟11 根據(jù)算術(shù)運(yùn)算處理輸出的歸一化移位因子，配置DMA控制器中歸一化變位比特寄存器的值，同時配置DMA搬數(shù)控制寄存器步驟12 :DMA控制器通過讀數(shù)控制，從數(shù)據(jù)源存儲器中讀出原始位寬數(shù)據(jù)，存入DMA內(nèi)部緩存寄存器中；步驟13 根據(jù)歸一化變位比特寄存器的值，進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，得到變位后位寬數(shù)據(jù)；步驟14 將變位后位寬數(shù)據(jù)送入目的地址存儲；步驟15 :DMA控制器根據(jù)搬數(shù)控制寄存器判斷是否搬數(shù)完畢，若是，發(fā)出DMA搬數(shù)中斷信號，否則，重復(fù)步驟11-15。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)據(jù)歸一化處理方法，其特征在于，所述搬數(shù)控制寄存器包括搬數(shù)長度寄存器、搬數(shù)源地址寄存器、搬數(shù)目的地址寄存器和搬數(shù)歸一化處理使能寄存器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)據(jù)歸一化處理方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)歸一化處理過程為根據(jù)歸一化變位比特寄存器中的值X，將源數(shù)據(jù)的低X位的數(shù)據(jù)取出，而去掉其余比特位的過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述數(shù)據(jù)歸一化處理方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)歸一化處理過程還包括了歸一化溢出判斷，即判斷源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位是否超出了歸一化輸出位寬所能表示的范圍，是則會發(fā)生歸一化溢出，即截掉源數(shù)據(jù)的數(shù)值部分，取歸一化輸出位寬所能表示的最大值作為該數(shù)據(jù)的保護(hù)值輸出，否則不做處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)據(jù)歸一化處理方法，其特征在于，在所述步驟11之前，使能DMA控制器。
全文摘要
本發(fā)明提出一種采用DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理的方法，包括算術(shù)運(yùn)算處理步驟和搬數(shù)歸一化處理步驟，所述搬數(shù)歸一化處理步驟根據(jù)算術(shù)運(yùn)算處理輸出的歸一化移位因子，配置DMA控制器中歸一化變位比特寄存器的值，同時配置DMA搬數(shù)控制寄存器；DMA控制器通過讀數(shù)控制，從數(shù)據(jù)源存儲器中讀出原始位寬數(shù)據(jù)，存入DMA內(nèi)部緩存寄存器中；根據(jù)歸一化變位比特寄存器的值，進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，得到變位后位寬數(shù)據(jù)；將變位后位寬數(shù)據(jù)送入目的地址存儲；若搬數(shù)完畢，則發(fā)出DMA搬數(shù)中斷信號，否則，重復(fù)以上過程；本發(fā)明使整個算術(shù)處理過程可完全流水操作，減少了時間開銷，并可以在沒有帶來更多額外開銷的情況下，提高硬件運(yùn)算處理效率。
文檔編號G06F13/28GK102567254SQ20101062159
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者朱志輝, 王茜, 胡均浩 申請人:重慶重郵信科通信技術(shù)有限公司