一種基于查表操作的高速浮點除法部件裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計算技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于查表操作的高速浮點除法計算部件 裝直。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著高速通信、多媒體處理等更多新的應(yīng)用算法出現(xiàn)，浮點除法已經(jīng)成為一種基 本的浮點操作，但也是浮點四則運算中最為復(fù)雜的。浮點除法有三種實現(xiàn)方法：基于查找表 法、函數(shù)迭代法和數(shù)字迭代法。雖然現(xiàn)代大多數(shù)通用微處理器已經(jīng)實現(xiàn)了浮點除法，但除法 卻仍然是這些處理器實現(xiàn)的性能瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 考慮到浮點除法的本身算法具有較高的復(fù)雜性，單獨實現(xiàn)除法指令模塊硬件資源 開銷較大，為提高提高應(yīng)用中浮點除法的計算性能，降低硬件資源開銷和功耗，本發(fā)明將浮 點求倒數(shù)和求平方根倒數(shù)運算采用基于查找表的實現(xiàn)，并加入SIMD操作。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn) 雙/單精度浮點數(shù)據(jù)求倒數(shù)和雙/單精度浮點數(shù)據(jù)求平方根倒數(shù)操作。
[0004] 本發(fā)明包括：（1) 12位復(fù)用定點加法器；（2) 12位定點加法器；（3)倒數(shù)查找表；
[4] 平方根倒數(shù)查找表；（5)指數(shù)生成邏輯；（6)尾數(shù)生成邏輯。其中： (1) 、12位復(fù)用定點加法器：計算SIMD高位數(shù)據(jù)的結(jié)果浮點數(shù)的指數(shù)； (2) 、12位定點加法器：計算SIMD低位數(shù)據(jù)的結(jié)果浮點數(shù)的指數(shù)； (3) 、倒數(shù)查找表：查找并生成浮點數(shù)據(jù)倒數(shù)的尾數(shù)部分； (4) 、平方根倒數(shù)查找表：查找并生成浮點數(shù)據(jù)平方根倒數(shù)的尾數(shù)部分； (5) 、指數(shù)生成邏輯：根據(jù)前期計算結(jié)果修正并生成結(jié)果浮點數(shù)的指數(shù)部分； (6) 、尾數(shù)生成邏輯：生成結(jié)果浮點數(shù)的尾數(shù)。
[0005] 本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)雙/單精度浮點數(shù)據(jù)求倒數(shù)和雙/單精度浮點數(shù)據(jù)求平方根倒數(shù) 操作。
[0006] 查表求倒數(shù)和平方根倒數(shù)大致計算過程主要包含兩步，如下： 第一步：計算結(jié)果的指數(shù)。對于求倒數(shù)，結(jié)果指數(shù)為源操作數(shù)實際指數(shù)的相反數(shù)，對于 平方根倒數(shù)，結(jié)果指數(shù)為源操作數(shù)實際指數(shù)的i/2倍； 第二步：根據(jù)源操作數(shù)的尾數(shù)高8位，查表得到結(jié)果尾數(shù)的高8位。
[0007] 在實際應(yīng)用中，當(dāng)計算精度要求不高時，可以直接將查表得到的結(jié)果作為計算結(jié) 果，而對于精度要求較高的應(yīng)用算法，則需要進(jìn)行函數(shù)迭代提高結(jié)果的精度。做法是通過上 述查表法為乘法迭代提供一個近似的除數(shù)倒數(shù)或平方根倒數(shù)值。
[0008] 本發(fā)明中，本發(fā)明根據(jù)浮點數(shù)尾數(shù)部分的高8位，通過查表可以得到精確度為 2一8精度的結(jié)果，然后將這個結(jié)果利用牛頓-拉夫森方法（Newton-Raphson)，也就是利用 泰勒級數(shù)前幾項求函數(shù)根的方法。求浮點倒數(shù)增加精度的迭代公式如公式1，平方根倒數(shù)如 公式2所示。
【主權(quán)項】
1. 一種基于查表操作的高速浮點除法部件裝置，其特征在于， 包括：（1) 12位復(fù)用定點加法器，（2) 12位定點加法器，（3)倒數(shù)查找表，（4)平方根倒 數(shù)查找表，（5)指數(shù)生成邏輯，（6)尾數(shù)生成邏輯；其中： (1) 、12位復(fù)用定點加法器：計算SIMD高位數(shù)據(jù)的結(jié)果浮點數(shù)的指數(shù)； (2) 、12位定點加法器：計算SIMD低位數(shù)據(jù)的結(jié)果浮點數(shù)的指數(shù)； (3) 、倒數(shù)查找表：查找并生成浮點數(shù)據(jù)倒數(shù)的尾數(shù)部分； (4) 、平方根倒數(shù)查找表：查找并生成浮點數(shù)據(jù)平方根倒數(shù)的尾數(shù)部分； (5)、指數(shù)生成邏輯：根據(jù)前期計算結(jié)果修正并生成結(jié)果浮點數(shù)的指數(shù)部分； (6) 、尾數(shù)生成邏輯：生成結(jié)果浮點數(shù)的尾數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，采用尾數(shù)的高8位來索引倒數(shù)查找表，查 表得到的倒數(shù)近似值也取8位，倒數(shù)查找表容量為2048位，即2048bits。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，對于浮點平方根倒數(shù)，選取的是尾數(shù)的高 9位來索引，查表得到的近似值也取8位，因此，浮點平方根倒數(shù)的查找表容量為4096位，即 4096bits〇
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于查表操作的高速浮點除法部件裝置，涉及計算技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明包括：（1）12位復(fù)用定點加法器；（2）12位定點加法器；（3）倒數(shù)查找表；（4）平方根倒數(shù)查找表；（5）指數(shù)生成邏輯；（6）尾數(shù)生成邏輯；基于單獨的邏輯設(shè)計，并加入了SIMD操作，大大提高了信號處理中浮點求倒數(shù)（除法）和求平方根倒數(shù)的計算速度。
【IPC分類】G06F7-52
【公開號】CN104615404
【申請?zhí)枴緾N201510081089
【發(fā)明人】鄒曉峰, 童元滿, 李仁剛, 李拓, 劉金廣, 李國川
【申請人】浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月15日