[發明專利]面向非線性函數的計算裝置及方法

有效

• 申請號: 201710777378.6
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107590105B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 韓銀和;許浩博;王穎
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15;G06N3/04
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;李科

本發明涉及一種面向非線性函數的計算裝置，包括查找單元，用于根據所述函數以及函數變量輸入值確定函數和對應的線性函數參數；以及計算單元，用于利用所述輸入值和所述對應的線性函數參數進行計算。

技術領域

本發明涉及計算領域，特別涉及一種面向非線性函數的計算裝置及方法。

背景技術

非線性函數是函數形式的一種，在許多技術領域中都涉及針對非線性函數的計算。非線性函數的計算通常包含乘法運算、除法運算、指數運算和三角函數運算等一系列復雜運算，其計算較為繁瑣，通常需要采用算術邏輯單元等部件完成相應運算，相應的，運算電路設計復雜度較高。

現有技術中采用的通用型算術邏輯單元，例如CPU中的ALU，對非線性函數進行計算存在資源利用率低、執行速度慢、電路硬件開銷大等一系列問題，無法滿足許多低功耗應用場景。尤其是在某些特定算法中，部分非線性函數以較高頻率出現，例如，神經網絡中存在于每一層的sigmoid函數，其運算速度的快慢以及運算能耗的多少直接制約著整個神經網絡的計算效率。

因此，需要一種能夠簡化電路設計的快速計算非線性函數的裝置及方法。

發明內容

本發明提供一種面向非線性函數的計算裝置及方法，包括查找單元，用于根據所述函數以及函數變量輸入值確定函數和對應的線性函數參數；以及

計算單元，用于利用所述輸入值和所述對應的線性函數參數進行計算；

其中，所述線性函數參數包括乘法參數和加法參數。

優選的，所述計算單元包括用于對所述輸入值和所述乘法參數執行乘法運算的乘法器。

優選的，所述乘法器是基于布斯編碼的乘法器。

優選的，所述基于布斯編碼的乘法器包括

布斯編碼單元，用于對輸入值和乘數參數進行布斯編碼；

部分積計算單元，用于計算部分積；以及

壓縮單元，用于將所述部分積相加，并獲得所述乘法器的輸出值。

優選的，所述布斯編碼單元采用了基四的布斯編碼方式。

優選的，所述計算單元還包括用于對所述乘法器的輸出值和所述家法參數執行加法運算的加法器。

優選的，所述函數區間是根據函數自變量的分布規律劃分的。

優選的，所述查找單元包括：

匹配單元，用于將非線性函數的輸入值匹配至對應的函數區間；

查找表單元，用于根據所述函數區間確定對應的線性函數參數。

根據本發明的另一個方面，還提供一種非線性函數的計算方法，包括以下步驟：

利用所述函數區間的端點計算所述函數區間對應的線性函數的乘法參數和加法參數并保存為查找表；

利用所述查找表查找所述非線性函數的輸入值對應的所述函數區間以及所述線性函數的乘法參數和加法參數；

利用所述非線性函數的輸入值以及對應的所述線性函數的乘法參數和加法參數進行計算。

優選的，對所述乘法參數和所述輸入值執行布斯編碼并產生部分積；

將所述部分積求和之后與所述加法參數執行加法運算并獲得計算結果。