[發明專利]用于計算被除數和除數的除法的結果值的方法和設備

在審

• 申請號: 201510015444.7
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104778027A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: A.烏爾
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G06F7/52
• 分類號: G06F7/52
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 盧江;劉春元

技術領域

本發明涉及一種用于計算被除數和除數的除法的結果值的方法,一種相應的設備以及一種相應的計算機程序產品。

背景技術

為了計算除法，存在不同的方法。基本上在此可以區分是否在軟件中或在硬件中計算除法。在不能夠具有用于計算除法的硬件單元（即沒有除法命令）的微處理器或信號處理器中，可以通過軟件、即通過機器指令序列（加法、減法、跳躍、…）來計算除法，這當然是極其緩慢的。具有用于除法的硬件單元的微處理器可以極其更加快得多地計算除法。硬件除法器的實例是所謂的恢復除法器和非恢復除法器[例如參見I.?Koren,?Computer?Arithmetic?Alorithms,?A?K?Peter,?2001或者B.?Parhami,?Computer?Arithmetic-Algorithms?and?Hardware?Designs.?Oxford?University?Press,?200]。

所述除法器關于所需要的芯片面積是很經濟的，然而除法的計算與在更快速的除法器中相比持續更長時間。恢復或非恢復除法器為了計算二進制的2n位字除以二進制的n位字而需要n個時鐘。

一類較快速的除法器是所謂的高階除法器，如其在上述文獻中所描述。所述除法器根據階數m（m=2^k，例如m=4、8、16等）的選擇為了計算2n位字除以n位字而需要????????????????????????????????????????????????個時鐘。

與此相應地，對于芯片面積的要求相較于恢復/非恢復除法器更大。根據實施，高階除法器需要附加的ROM以便計算除法。

用于除法計算的另一類算法利用存在于大多微處理器中的硬件：乘法器或者乘法累加單元（所謂的MAC）。如果所述算法在硬件中實施，那么這具有下述優點：附加的硬件花費相較于快速的除法器是小的，但是所述算法盡管如此仍能夠實現極其快速的除法計算。所述方法例如是通過乘法的歸一化來進行除法和通過倒數形成來進行除法，如其例如在上述文獻中公開。這兩個方法具有極其快速的收斂，然而這兩個方法具有下述缺點：沒有精確地計算結果（例如根據表格1），而是可以在商Q的結果中出現-1?LSB的余數誤差，即使以未受限的字寬度實施計算也如此。

表格1在此示出在具有符號的數（帶符號整數）進行除法時的商Q和除法余數R的正確的符號。

如果在具有受限的字寬度的乘法器上實施所述方法（例如針對2n/n位除法，在n·n→2n位乘法器上），那么在絕對值方面更大的余數誤差是可能的。所述方法不直接地提供除法余數，該除法余數可能必須分開地計算。此外，在可以計算除法之前，必須以特定的方式歸一化操作數。

發明內容

在該背景下，借助在此介紹的方案，根據獨立權利要求介紹一種用于計算被除數和除數的除法的結果值的方法，此外介紹一種設備，所述設備應用所述方法以及最后介紹一種相應的計算機程序產品。有利的設計方案從相應的從屬權利要求和下面的描述中得出。

本方案實現一種用于計算被除數和除數的除法的結果值的方法，其中所述方法具有下述步驟：

-?將商值設定到初始值上并且將余數值設定到與被除數相關的初始值上；

-?利用所述余數值和除數、利用至少一個對數函數確定除法值；

-?利用商值和除法值形成改變的商值和改變的余數值；

-?當改變的余數值與除數處于預先確定的關系時，根據改變的商值算出結果值。

商值可以理解為除法的數值。在此可以將商值首先設定到例如0的初始值上。余數值例如可以理解為代表商值和除數的乘積和被除數之間的差的數值。在此，當商值視作為被除數和除數之間的除法的實際結果時，余數值可以理解為剩余的誤差。改變的余數值或改變的商值可以理解為利用之前確定的數值來更新或適配的余數值或商值。結果值可以理解為與改變的商值相關的數值。在此，如果改變的余數值與除數處于預先確定的關系，那么結果值被算出。