[發明專利]一種基于2型雙曲CORDIC任意指數函數的計算系統

有效

• 申請號: 201811653497.1
• 申請日: 2018-12-30
• 公開（公告）號: CN109739470B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 李麗;陳輝;傅玉祥;陳鎧;何書專;程開豐
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06F7/556
• 分類號: G06F7/556
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚;吳揚帆

1.一種基于2型雙曲CORDIC任意指數函數的計算系統，其特征在于包括：

核心算法控制模塊，進行任務調度或連接其他模塊；

2型雙曲旋轉模式CORDIC模塊，通過多次迭代計算出以2為底、任意指數的指數函數結果；

2型雙曲向量模式CORDIC模塊，通過多次迭代計算出以2為底、任意真數的對數函數結果；

基本運算模塊，包括四個基本運算單元，分比為：浮點轉換單元、延時單元、加法單元和乘法單元，根據輸入的浮點型底數、定點型指數，通過所述四個基本運算單元以及2型雙曲旋轉模式CORDIC模塊與2型雙曲向量模式CORDIC模塊計算并輸出類浮點型結果；

所述核心算法控制模塊將基本運算模塊中各個單元以及兩個2型雙曲CORDIC模塊進行連接以及進行任務分配，最終輸出指數函數運算結果；

所述計算系統計算指數函數的過程如下：

設定函數y＝a^x，a為常數且a＞0，a≠1，定義域x是實數R，底數a采用浮點型表示為a＝1.M*2^E，M為尾數、E為階碼；

當輸入數據x、a有效時，混合型任意指數函數計算模塊中的浮點轉換單元先將浮點型a分離出階碼E和尾數M，延時單元將定點型x和階碼E分別進行固定延時傳送給乘法單元和加法單元，而尾數M則加上1再向左移一位傳送給HV-2CORDIC模塊；

當HV-2?CORDIC模塊的輸出valid有效時，輸出結果的小數部分與從延時單元得到的階碼E傳送給加法單元，其結果作為一個乘法因子，和從延時單元得到的輸入的定點型指數一起傳送給乘法單元；

乘法單元輸出結果轉化為整數部分與正小數部分，整數部分經過延時單元作為最終指數函數結果的階碼，而正小數部分則作為HR-2CORDIC模塊的輸入；

當HR-2?CORDIC模塊的輸出valid有效時，其輸出結果的小數部分截取高23位作為最終指數函數結果的尾數；

所述2型雙曲旋轉模式CORDIC模塊采用sinh_2、cosh_2、tanh_2函數，且設定其迭代方程的輸入初始值x、y、z分別為1/K_h、0、R，其中K_h為伸縮因子、R為待求2^R的指數，在迭代次數i＝4，13，40，...時，該CORDIC需做兩次迭代。

2.根據權利要求1所述的基于2型雙曲CORDIC任意指數函數的計算系統，其特征在于所述2型雙曲向量模式CORDIC模塊采用sinh_2、cosh_2、tanh_2函數，其迭代方程的輸入初始值x、y、z分別為R+1、R-1、0，其中，R為待求log₂R的真數，在迭代次數i＝4，13，40，...時，該CORDIC要做兩次迭代。

3.根據權利要求1所述的基于2型雙曲CORDIC任意指數函數的計算系統，其特征在于所述延時單元具有可配置延時功能，其主要將輸入的定點型指數、浮點轉換單元分離出的階碼和輸出的類浮點型階碼進行延時，分別傳送給乘法單元和加法單元執行計算以及核心算法控制模塊輸出結果。

4.根據權利要求1所述的基于2型雙曲CORDIC任意指數函數的計算系統，其特征在于所述基本運算模塊中加法單元實現有符號數據相加餓功能，包含有兩個加法因子分別為：浮點轉換單元分離出的階碼、2型雙曲向量模式CORDIC模塊計算出的結果的小數部分。

5.根據權利要求1所述的基于2型雙曲CORDIC任意指數函數的計算系統，其特征在于所述基本運算模塊中乘法單元具有定點型數據相乘功能，包含有兩個乘法因子分別為：從延時單元接收到的輸入的定點型指數、從加法單元得到的輸出結果。

6.根據權利要求1所述的基于2型雙曲CORDIC任意指數函數的計算系統，其特征在于所述的輸出類浮點型結果指的是：該結果的前固定位比特依舊分別表示符號位、階碼，但尾數部分不再是固定位比特，而是高于固定尾數位的2型雙曲旋轉模式CORDIC模塊計算出的結果的小數位，該小數位根據精度需求具有可伸縮性。