[發明專利]浮點數運算方法及裝置

在審

• 申請號: 202010815069.5
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN114077416A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 張偉;潘秋萍;黃江樂;徐曉忻
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G06F7/485
• 分類號: G06F7/485;G06F7/487
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

一種浮點數運算方法，該方法包括：根據預存關系確定第一浮點數的第一存儲位置和第二浮點數的第二存儲位置，所述預存關系用于記錄所述浮點數運算中多個浮點數排序結果和每個浮點數的存儲位置的對應關系；根據所述第一存儲位置和所述第二存儲位置分別獲取所述第一浮點數和所述第二浮點數；根據所述浮點數運算的類型，完成所述第一浮點數和所述第二浮點數的運算處理。

技術領域

本申請涉及計算機技術領域，尤其涉及一種浮點數運算方法及裝置。

背景技術

在計算機技術領域，浮點數(float point，FP)主要用于表示小數，且浮點數通常由三部分組成，即符號位、指數位和尾數位。其中，符號位可以為1比特(bit)，指數位和尾數位可以為多個比特(bits)，以典型的16位浮點數(FP16)為例，則指數位可以為5bits、尾數位可以為10bits。浮點數計算是一種常用的計算方式，可被應用于人工智能、深度學習和高性能計算等多個場景中。

在浮點數計算中，對于計算的多個浮點數，需要執行指數位對齊操作，比如，如圖1所示，對于16bits的浮點數計算a+b，在執行指數位對齊操作時會使b的尾數右移，若尾數計算暫存器的位寬為11bits，則會導致b的尾數的一部分比特位丟失，從而產生浮點計算過程中的精度損失。

通常通過增加計算過程中尾數的緩存位寬來降低浮點計算的精度損失。比如，對于16bits的浮點數，采用22bits的緩存位寬，這樣在執行對齊操作時可以降低尾數丟失的問題。但是，增加尾數的緩存位寬會增加硬件成本，同時隨著緩存位寬的增加會帶來更多的功耗，進而影響浮點計算的可靠性和性能。

發明內容

本發明提供一種浮點數運算方法及裝置，用于減少浮點數運算過程中因為階碼對齊操作而導致的精度損失。

第一方面，提供一種浮點數運算方法，該方法可由計算設備中的處理器來執行，該方法包括：處理器根據預存關系確定第一浮點數的第一存儲位置和第二浮點數的第二存儲位置，預存關系用于記錄浮點數運算中多個浮點數排序結果和每個浮點數的存儲位置的對應關系，其中，該預存關系中包括多個浮點數按照階碼排序的排序結果和每個浮點數的存儲位置的對應關系，比如，該多個浮點數排序結果可以是按照該多個浮點數的階碼的大小順序進行排序得到的；處理器根據第一存儲位置和第二存儲位置分別獲取第一浮點數和第二浮點數，第一浮點數和第二浮點數可以是相差較小的兩個浮點數，比如，第一浮點數和第二浮點數的階碼相同；處理器根據浮點數運算的類型，完成第一浮點數和第二浮點數的運算處理，比如，該浮點數運算的類型可以為加法或者乘法。

上述技術方案中，由于該預存關系用于記錄浮點數運算中多個浮點數排序結果和每個浮點數的存儲位置的對應關系，從而使得處理器可以根據該預存關系確定第一浮點數的第一存儲位置和第二浮點數的第二存儲位置，第一浮點數和第二浮點數可以是階碼相同或相差較小的兩個浮點數，后續再根據這兩個存儲位置分別獲取第一浮點數和第二浮點數之后完成這兩個浮點數的運算時，則可無需執行階碼對齊操作或者減小階碼對齊操作中尾數右移的比特數，從而可以減少了因為階碼對齊操作而導致的精度損失，同時也加快了計算效率。

在一種可能的實現方式中，預存關系以索引表形式存儲，索引表包括索引值和索引值關聯的浮點數的存儲位置的對應關系，索引值的數量大于或等于第一值，第一值根據浮點數的階碼進行設置，比如，第一值為2的浮點數的階碼次方；或者，該預存關系以鏈表形式存儲。上述可能的實現方式中，提供了兩種可能的預存關系的存儲形式，其中以索引表形式存儲時可以提高查詢該預存關系的效率，以鏈表形式存儲時可以節省該預存關系所占用的存儲空間。