[發明專利]一種非線性函數運算裝置及方法

有效

• 申請號: 201610245348.6
• 申請日: 2016-04-19
• 公開（公告）號: CN107305484B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 蘭慧盈;郭崎;陳云霽;陳天石;李尚應;李震
• 申請（專利權）人: 中科寒武紀科技股份有限公司
• 主分類號: G06F7/57
• 分類號: G06F7/57
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本公開提供了一種非線性函數運算裝置及方法，裝置包括查表部和線性擬合部，查表部存儲有多個線性函數的斜率值和截距值，并根據浮點數獲取相應的斜率值k和截距值b；線性擬合部根據查表得到的斜率值k和截距值b，得到相應的線性函數y＝k×x+b，并將浮點數代入線性函數，得到線性函數的函數值，以作為浮點數在非線性函數中的函數值。本公開將非線性函數擬合為多個線性函數，只需針對不同的自變量選擇相應的線性函數，故在運算時只需要進行簡單的加法和乘法運算，因此簡化硬件設計，并提高運算速度，同時降低芯片功耗和面積。

技術領域

本公開屬于計算機領域，尤其涉及一種非線性函數運算裝置及方法。

背景技術

算術邏輯單元(arithmetic logic unit，縮寫ALU)是進行整數運算的結構。在計算機中，算術邏輯單元(ALU)是專門執行算術和邏輯運算的數字電路。ALU是計算機中央處理器的最重要組成部分，甚至連最小的微處理器也包含ALU作計數功能。在現代CPU(Central Processing Unit，中央處理器)和GPU(Graphics Processing Unit，圖形處理器)中已含有功能強大和復雜的ALU；一個單一的元件也可能含有ALU。大部分ALU都可以完成以下運算：整數算術運算(加、減，有時還包括乘和除，不過成本較高)，位邏輯運算(與、或、非、異或)，移位運算(將數據向左或向右移位或浮動特定位)，移位可被認為是乘以2或除以2。算數邏輯單元通常只含有線性運算部件，當算數邏輯單元進行復雜的冪運算等操作時，通常需要好幾個運算周期。

為了加快處理器的運算速度，CPU和GPU中通常會集成FPU(Floating-Point Unit，浮點運算單元)。FPU是專門用于浮點運算的處理器，并且可能支持一些超越函數的計算，例如log₂x。

現有技術在計算非線性函數時，通常是將復雜的運算拆解成簡單的運算，再經過幾個運算周期后才能得到結果。這使得運算速度慢，運算裝置面積大，功耗高。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開的目的在于，提供一種非線性函數運算裝置及方法，解決現有技術在計算線性函數時運算速度慢、運算裝置面積大、功耗高等問題。

(二)技術方案

本公開提供一種非線性函數運算裝置，裝置包括：

查表部，其存儲有多個線性函數的斜率值和截距值，其中，多個線性函數由非線性函數分段線性擬合而得到，并且，查表部用于根據輸入的浮點數獲取相應的斜率值k和截距值b；

線性擬合部，用于根據查表得到的斜率值k和截距值b，得到相應的線性函數y＝k×x+b，并將浮點數代入線性函數，得到線性函數的函數值，以作為浮點數在非線性函數中的函數值。

本公開還提供一種非線性函數運算方法，方法包括：

根據浮點數從多個線性函數中獲取一個線性函數的斜率值k和截距值b，其中，多個線性函數由非線性函數分段線性擬合而得到；

根據得到的斜率值k和截距值b，得到相應的線性函數y＝k×x+b，并將輸入的浮點數代入所述線性函數，得到線性函數的函數值，以作為浮點數在非線性函數中的函數值。

(三)有益效果

本公開將非線性函數擬合為多個線性函數，只需針對不同的自變量選擇相應的線性函數，故在運算時只需要進行簡單的加法和乘法運算，因此簡化硬件設計，并提高運算速度，同時降低芯片功耗和面積。

附圖說明

圖1是本公開實施例提供的非線性函數運算裝置的結構圖。

圖2是本公開實施例提供的非線性函數運算裝置的內部結構圖。

圖3是本公開實施例中線性擬合部的內部結構圖。