[發(fā)明專利]面向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器的近似浮點(diǎn)乘法器及浮點(diǎn)數(shù)乘法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710311756.1
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107273090B
• 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（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F7/57
• 分類號: G06F7/57;G06N3/063
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(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)處理器的近似浮點(diǎn)乘法器，包括：

符號位運(yùn)算單元，其對輸入的兩個(gè)操作數(shù)的符號位進(jìn)行異或運(yùn)算以得到這兩個(gè)操作數(shù)的乘積的符號位；

階碼運(yùn)算單元，其對輸入的兩個(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，其根據(jù)指定的精度從各操作數(shù)尾數(shù)高位開始截取部分位并在所截取的部分位前后補(bǔ)1得到兩個(gè)新的尾數(shù)，對這兩個(gè)新的尾數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算，以得到乘積的近似尾數(shù)，其中所述精度指示操作數(shù)的尾數(shù)中需要參與乘法運(yùn)算的位數(shù)；

規(guī)格化單元，其對所述近似尾數(shù)和所述乘積的階碼進(jìn)行規(guī)格化處理；

移位單元，其在經(jīng)規(guī)格化后的近似尾數(shù)的低位補(bǔ)零使其位數(shù)與操作數(shù)的尾數(shù)位數(shù)一致，以得到所述乘積的尾數(shù)；

其中所述尾數(shù)運(yùn)算單元包括第一編碼器、第二編碼器和定位乘法器，其中第一編碼器和第二編碼器根據(jù)收到的精度指示信號分別從各操作數(shù)尾數(shù)高位開始截取部分位并在所截取的部分位前后補(bǔ)1；定位乘法器對第一和第二編碼器的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法運(yùn)算并輸出運(yùn)算結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近似浮點(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，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)定的與所檢測的特殊值對應(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所述的近似浮點(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)所述的近似浮點(diǎn)乘法器，其中所述精度的最大值為操作數(shù)尾數(shù)的位數(shù)，最小值為零。

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)所述的近似浮點(diǎn)乘法器，所述浮點(diǎn)數(shù)乘法包括：

步驟a1，由符號位運(yùn)算單元將待相乘的兩個(gè)操作數(shù)的符號位進(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)算單元根據(jù)指定的精度從各操作數(shù)尾數(shù)高位開始截取部分位并在所截取的部分位前后補(bǔ)1得到兩個(gè)新的尾數(shù)，其中所述精度指示操作數(shù)的尾數(shù)中需要參與乘法運(yùn)算的位數(shù)；

步驟a4，由尾數(shù)運(yùn)算單元對這兩個(gè)新的尾數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算，以得到乘積的近似尾數(shù)；

步驟a5，由規(guī)格化單元對所述近似尾數(shù)和所述乘積的階碼進(jìn)行規(guī)格化處理；

步驟a6，由移位單元在經(jīng)規(guī)格化處理的近似尾數(shù)的低位補(bǔ)零使其位數(shù)與操作數(shù)的尾數(shù)位數(shù)一致，以得到所述乘積的尾數(shù)。

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，由特殊值判斷單元判斷待相乘的兩個(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，還包括動態(tài)調(diào)整或設(shè)置所述精度的步驟。

9.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，其中所述精度的最大值為操作數(shù)尾數(shù)的位數(shù)，最小值為零。