[發(fā)明專利]一種誤差平坦的浮點數(shù)對數(shù)運(yùn)算裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110433754.2
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102566965A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱夢堯;肖健華;李思;萬旺根
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G06F7/483
• 分類號: G06F7/483
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種誤差平坦的浮點數(shù)對數(shù)運(yùn)算裝置，屬于通用數(shù)字系統(tǒng)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

現(xiàn)代電子計算機(jī)中，絕大多數(shù)運(yùn)算采用浮點數(shù)運(yùn)算，浮點數(shù)的效率決定了電子計算機(jī)的性能，通用數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要求對數(shù)運(yùn)算。目前，常用的求對數(shù)運(yùn)算裝置有兩種：

一種求對數(shù)運(yùn)算裝置是查表法裝置，該查表法裝置會受到通用數(shù)字系統(tǒng)資源的約束，導(dǎo)致對數(shù)運(yùn)算結(jié)果誤差較大。

另一種求對數(shù)運(yùn)算裝置是實時運(yùn)算裝置，該實時運(yùn)算裝置對輸入的每一個值，進(jìn)行實時運(yùn)算。但現(xiàn)有的實時運(yùn)算裝置計算量大，復(fù)雜度高，且對數(shù)運(yùn)算結(jié)果誤差不平坦。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明主要目的在于提供一種誤差平坦的浮點數(shù)對數(shù)運(yùn)算裝置，該裝置用于實施浮點數(shù)的對數(shù)運(yùn)算，其計算量小，復(fù)雜度低，對數(shù)運(yùn)算結(jié)果精確度高，且誤差平坦。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種誤差平坦的浮點數(shù)對數(shù)運(yùn)算裝置，用于實施浮點數(shù)以2為底的對數(shù)運(yùn)算，該浮點數(shù)值表示為????????????????????????????????????????????????，其中，S為浮點數(shù)的符號數(shù)，E為浮點數(shù)的指數(shù)，且E為L位比特數(shù)，F(xiàn)為浮點數(shù)的尾數(shù)，，且F為N位比特數(shù)，L與N為自然數(shù)，該浮點數(shù)對數(shù)運(yùn)算裝置包括：

一比較器1，用于判斷浮點數(shù)的尾數(shù)F所屬區(qū)間，并輸出浮點數(shù)的尾數(shù)F所屬區(qū)間值i；

一存儲器2，與上述比較器1連接，用于接收比較器1輸出的浮點數(shù)的尾數(shù)F所屬區(qū)間值i，根據(jù)該值i輸出對應(yīng)的系數(shù)值(p?,?q?,?r?,?b)；

一第一移位器31，與第一加法器41連接，用于接收浮點數(shù)的尾數(shù)F與存儲器2輸出對應(yīng)的系數(shù)值(p?,?q?,?r?,?b)中的值p，根據(jù)該值p對F進(jìn)行右移，輸出結(jié)果S1；

一第二移位器32，與第一加法器41連接，用于接收浮點數(shù)的尾數(shù)F與存儲器2輸出對應(yīng)的系數(shù)值(p?,?q?,?r?,?b)中的值q，根據(jù)該值q對F進(jìn)行右移，輸出結(jié)果S2；

一第三移位器33，與第二加法器42連接，用于接收浮點數(shù)的尾數(shù)F與存儲器2輸出對應(yīng)的系數(shù)值(p?,?q?,?r?,?b)中的值r，根據(jù)該值r對F進(jìn)行右移，輸出結(jié)果S3；

一第一加法器41，與第三加法器43連接，用于將第一移位器31的輸出結(jié)果S1與第二移位器32的輸出結(jié)果S2相加，輸出相加結(jié)果A1；

一第二加法器42，與第三加法器43連接，用于將第三移位器43的輸出結(jié)果S3與存儲器2輸出對應(yīng)的系數(shù)值(p?,?q?,?r?,?b)中的值b相加，輸出相加結(jié)果A2；

一第三加法器43，與第四加法器43連接，用于將第一加法器41的輸出結(jié)果A1與第二加法器42的輸出A2相加，輸出相加結(jié)果A3；

一第四加法器44，與組合電路7連接，用于將第三加法器43的輸出結(jié)果A3與浮點數(shù)的尾數(shù)F相加，輸出相加結(jié)果A4；

一減法器5，與組合電路7連接，用于將浮點數(shù)的指數(shù)E與值相減，輸出相減結(jié)果Z1；

一反相器6，與組合電路7連接，用于接收浮點數(shù)的符號數(shù)S，將浮點數(shù)的符號數(shù)S取反，輸出反相值J；

一組合電路7，用于接收減法器5輸出相減結(jié)果Z1、第四加法器44輸出結(jié)果A4和反相器6的輸出反相值J，并且將三者相加，輸出該浮點數(shù)對數(shù)運(yùn)算結(jié)果Y。

上述比較器(1)設(shè)置判斷門限，其判斷門限分別為：，……，其具體如下：將對數(shù)曲線沿y軸方向平均劃分n區(qū)間，求取各區(qū)間F的取值范圍，設(shè)定比較器的判斷門限為，……。

本發(fā)明的一種誤差平坦的浮點數(shù)對數(shù)運(yùn)算裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點：該裝置對浮點數(shù)的對數(shù)運(yùn)算速度快，沒有乘法運(yùn)算，計算量小，復(fù)雜度低，只需查表，判斷，移位，加法等簡單操作，提高浮點數(shù)對數(shù)運(yùn)算結(jié)果精確度，且平坦誤差值。

附圖說明

圖1?表示本發(fā)明的浮點數(shù)的表示法的示意圖。

圖2?表示本發(fā)明線性線段分區(qū)間逼近對數(shù)曲線的示意圖。

圖3?表示本發(fā)明的一種誤差平坦的浮點數(shù)對數(shù)運(yùn)算裝置的架構(gòu)示意圖。

圖4?表示對數(shù)曲線被劃分4區(qū)間，本發(fā)明的浮點數(shù)對數(shù)運(yùn)算結(jié)果誤差曲線與“Low?Cost?Hardware?Implementation?of?Logarithm?Approximation”的浮點數(shù)對數(shù)運(yùn)算結(jié)果誤差曲線進(jìn)行比較圖。