[發(fā)明專利]用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器的浮點(diǎn)乘法器及浮點(diǎn)數(shù)乘法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710311728.X
• 申請(qǐng)日: 2017-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN107291419B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓銀和;許浩博;王穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G06F7/57
• 分類號(hào): G06F7/57;G06N3/02
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;蘇曉麗

1.一種用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器的浮點(diǎn)乘法器，包括：符號(hào)位運(yùn)算單元，其對(duì)輸入的兩個(gè)操作數(shù)的符號(hào)位進(jìn)行異或運(yùn)算以得到這兩個(gè)操作數(shù)的乘積的符號(hào)位；階碼運(yùn)算單元，其對(duì)輸入的兩個(gè)操作數(shù)的階碼進(jìn)行加法運(yùn)算，以得到所述乘積的階碼；尾數(shù)運(yùn)算單元，其對(duì)輸入的兩個(gè)操作數(shù)的尾數(shù)進(jìn)行匹配以從多個(gè)計(jì)算模式中選擇相應(yīng)模式來(lái)計(jì)算所述乘積的尾數(shù)；規(guī)格化單元，其對(duì)自尾數(shù)運(yùn)算單元輸出的尾數(shù)和自階碼運(yùn)算單元輸出的階碼進(jìn)行規(guī)格化處理，并輸出經(jīng)規(guī)格化后的階碼和尾數(shù)；

其中，所述多個(gè)計(jì)算模式包括第一模式、第二模式和第三模式，在第一模式中直接選取其中一個(gè)操作數(shù)的尾數(shù)作為所述乘積的尾數(shù)，在第二模式中，分別從這兩個(gè)操作數(shù)的尾數(shù)的高位開始截取部分位并在所截取的數(shù)的高位處補(bǔ)1，接著對(duì)所得到兩個(gè)數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算以得到所述乘積的尾數(shù)，在第三模式中，對(duì)這兩個(gè)操作數(shù)的尾數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算以得到所述乘積的尾數(shù)；所述尾數(shù)運(yùn)算單元在輸入的兩個(gè)操作數(shù)的尾數(shù)高四位相匹配時(shí)選擇第一模式，否則在這兩個(gè)操作數(shù)的尾數(shù)高三位相匹配時(shí)選擇第二模式，否則選擇第三模式；

其中所述尾數(shù)運(yùn)算單元包括模式匹配單元、乘法器和選擇器，其中所述模式匹配單元對(duì)輸入的兩個(gè)操作數(shù)的尾數(shù)進(jìn)行匹配并基于匹配的結(jié)果直接輸出結(jié)果給選擇器或指示乘法器進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算；乘法器根據(jù)來(lái)自模式匹配單元的指示從輸入的兩個(gè)操作數(shù)的尾數(shù)中選擇相應(yīng)位數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算并將結(jié)果提供給選擇器；選擇器根據(jù)來(lái)自模式匹配單元的選擇信號(hào)選擇將源自模式匹配單元的結(jié)果還是源自乘法器的結(jié)果作為輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮點(diǎn)乘法器，還包括特殊值判斷單元，其判斷輸入的兩個(gè)操作數(shù)中是否存在特殊值并向階碼運(yùn)算單元和尾數(shù)運(yùn)算單元發(fā)出指示所述判斷的結(jié)果的特殊值指示信號(hào)，以及當(dāng)判斷這兩個(gè)操作數(shù)中存在特殊值時(shí)，直接輸出預(yù)先設(shè)定的與所檢測(cè)的特殊值對(duì)應(yīng)的結(jié)果作為這兩個(gè)操作數(shù)的乘積。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮點(diǎn)乘法器，其中所述階碼運(yùn)算單元和所述尾數(shù)運(yùn)算單元在收到來(lái)自特殊值判斷單元指示操作數(shù)中存在特殊值的特殊值指示信號(hào)時(shí)，不再繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的浮點(diǎn)乘法器，其中從兩個(gè)操作數(shù)尾數(shù)所截取的部分位的位數(shù)其中M為整數(shù)，表示操作數(shù)尾數(shù)的位數(shù)。

5.一種用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器的浮點(diǎn)數(shù)乘法，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器包括根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的浮點(diǎn)乘法器，所述浮點(diǎn)數(shù)乘法包括：

步驟a1，由符號(hào)位運(yùn)算單元將待相乘的兩個(gè)操作數(shù)的符號(hào)位進(jìn)行異或運(yùn)算，得到這兩個(gè)操作數(shù)的乘積的符號(hào)位；

步驟a2，由階碼運(yùn)算單元將這兩個(gè)操作數(shù)的階碼進(jìn)行加法運(yùn)算，以得到所述乘積的階碼；

步驟a3，由尾數(shù)運(yùn)算單元判斷這兩個(gè)操作數(shù)的尾數(shù)高四位是否匹配，如果匹配，則選擇其中一個(gè)操作數(shù)的尾數(shù)作為乘積的尾數(shù)，跳轉(zhuǎn)至步驟a6，如果不匹配，則繼續(xù)至步驟a4；

步驟a4，由尾數(shù)運(yùn)算單元判斷這兩個(gè)操作數(shù)的尾數(shù)高三位是否匹配，如果匹配，則從這兩個(gè)操作數(shù)尾數(shù)的高位開始截取部分位并在所截取的數(shù)的高位補(bǔ)1，對(duì)所得到的數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算以得到乘積的尾數(shù)，跳轉(zhuǎn)至步驟a6；如果不匹配，則繼續(xù)步驟a5；

步驟a5，由尾數(shù)運(yùn)算單元對(duì)這兩個(gè)操作數(shù)的尾數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算以得到乘積的尾數(shù)；

步驟a6，由規(guī)格化單元對(duì)所述乘積的尾數(shù)和階碼進(jìn)行規(guī)格化處理，并以所述乘積的符號(hào)位、經(jīng)規(guī)格化后的尾數(shù)與階碼作為最終輸出。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浮點(diǎn)數(shù)乘法，在步驟a1-a6之前還包括步驟a0，判斷待相乘的兩個(gè)操作數(shù)中是否存在特殊值，若有特殊值，則直接輸出預(yù)先設(shè)定的與所述特殊值對(duì)應(yīng)的結(jié)果值作為這兩個(gè)操作數(shù)的乘積，否則繼續(xù)至步驟a1。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的浮點(diǎn)數(shù)乘法，在步驟a0中：

如果這兩個(gè)操作數(shù)中存在零值，則直接輸出零值；

如果這兩個(gè)操作數(shù)相同且均為浮點(diǎn)表示范圍內(nèi)的最大值或最小值，則直接輸出最大值；

如果這兩個(gè)操作數(shù)中一個(gè)為最大值且另一個(gè)為最小值，則直接輸出最小值；

如果這兩個(gè)操作數(shù)中僅存在一個(gè)最大值或最小值，則直接輸出該最大值或最小值。

8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的浮點(diǎn)數(shù)乘法，其中從兩個(gè)操作數(shù)尾數(shù)所截取的部分位的位數(shù)其中M為整數(shù)，表示操作數(shù)尾數(shù)的位數(shù)。