[發明專利]用硬件實現指數運算的電路

有效

• 申請號: 201210175191.6
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN103455303B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 王吉健
• 申請（專利權）人: 上海華虹集成電路有限責任公司
• 主分類號: G06F7/556
• 分類號: G06F7/556
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司31211
• 代理人: 戴廣志

技術領域

本發明涉及一種用硬件實現指數運算的電路。

背景技術

指數運算是一種常用的運算，在支持浮點運算的處理器中，與對數運算一樣，經常被要求實現。目前指數運算在硬件實現的時候，一般是用查找表實現的，這樣需要占用大量的芯片面積。即使用軟件方式實現，也只能通過泰勒展開等方式計算，計算時間比較長。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用硬件實現指數運算的電路，計算速度快、精度高，且能顯著減少所占用的芯片面積。

為解決上述技術問題，本發明的用硬件實現指數運算的電路，包括：

一最高位補“1”電路，其輸入是a[M-1]到a[0]，用a[M-1：0]表示，輸出記為b；用于在輸入的最高位前補一個邏輯”1”，使輸出b的最高位為1，其余位從高到低則為a[M-1：0]；

一移位電路，其一輸入是所述最高位補“1”電路的輸出b，另一輸入是a[M+N-1]到a[M]，記為a[M+N-1：M]，表示成十進制數則為k，輸出記為c，如果k-M是負數，則將b右移M-k位，如果k-M是非負數，則將b左移k-M位，補0。

采用本發明的用硬件實現指數運算的電路，在計算2^x，x為11位浮點數，高4位為整數部分，低7位是小數部分時，僅僅需要幾十個門電路，由純組合電路即可實現。運算快速而計算結果的最大誤差僅僅是6%。本發明與采用查找表由硬件實現指數運算的電路相比，大大減少了所占用的芯片面積；與采用軟件實現指數運算的方式相比，大大提高了執行速度。

本發明可用于各種需要進行指數運算的產品。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1是所述用硬件實現指數運算的電路的原理框圖；

圖2是所述用硬件實現指數運算的電路仿真結果圖。

具體實施方式

參見圖1所示，所述用硬件實現指數運算的電路，在下面的實施例中M=7，N=4，輸入a有7+4=11位，輸出c有2⁴=16位，該電路包括：

一個最高位補”1”電路，其輸入是a[M-1]到a[0]，用a[M-1：0]表示，輸出記為b。這個最高位補”1”電路的作用是在輸入的最高位前補一個邏輯”1”，所以b的最高位是1，其余位從高到低就是a[M-1：0]。例如，假設a用二進制表示為10110110101，那么a[M-1：0]就是0110101（M=7），那么b就是10110101。

一個移位電路，其一個輸入是所述最高位補”1”電路的輸出b，另一個輸入是a[M+N-1]到a[M]，記為a[M+N-1：M]，表示成十進制數就記為k；輸出記為c。這個選擇電路的作用就是，如果k-M是負數，就把b右移M-k位，如果k-M是非負數，就把b左移k-M位，補0。例如，假設a用二進制表示為10110110101，那么a[M+N-1：M]就是1011（M=7，N=4），那么k就是11。由于k-M=11-7=4，是非負數，那么輸出c就是b右移4位補0，c就等于101101010000。

圖2是上述實施例的仿真結果，其中橫軸是輸入數據，M=7，N=4；縱軸是精確計算2^x的結果與本發明的運算結果的差同精確值之間的比值。從圖中可見，當輸入x的范圍在1~2047內，用本電路計算2^x的結果與2^x的精確值之間的差別僅占2^x的精確值的0.06即最大計算誤差為6%。

以上通過具體實施方式和實施例對本發明進行了詳細的說明，但這些并非構成對本發明的限制。在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發明的保護范圍。