[發明專利]高吞吐量低延時的單精度浮點數除法器設計方法

在審

• 申請號: 202111359140.4
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN113946311A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 呂飛;陳建;程任翔;夏燕
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: G06F7/487
• 分類號: G06F7/487
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 呂書桁

本發明提出了高吞吐量低延時的單精度浮點數除法器設計方法，通過采用通用分段線性PWL使用適當的段數和分數比特寬度來滿足預定義的最大絕對誤差的要求，再通過執行一次改進之后戈德施密特算法迭代之后，進行誤差分析并確定精度，還通過采用基?4和基?8booth編碼方法進行優化，來減少硬件的數量；與現有的方法相比，本發明在延時和吞吐量方面具有壓倒性的優勢。

技術領域

本發明具體涉及高吞吐量低延時的單精度浮點數除法器設計方法。

背景技術

加法器、減法器、加法器、加法器等浮點的算術器單元是現代數字計算機架構中的基本運算符。基于上述浮點的算術器單元也提出了幾種不同的實現浮點數分法器的算法。在它們中，慢速計算的算法，如SRT，CORIDC算法需要許多迭代周期。快速計算的算法，如戈德施密特和牛頓-拉夫森方法，而上述算法都需要在每個迭代周期內進行復雜的計算，導致其運算周期長，運算效率低。因此，有必要提供一種新型的高吞吐量低延時的單精度浮點數除法器設計方法以解決現有技術中存在的上述問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了高吞吐量低延時的單精度浮點數除法器設計方法，其在每個迭代周期內的計算方式簡單，有效減小了算法器的延時性。

高吞吐量低延時的單精度浮點數除法器設計方法，其特征在于：包括有如下步驟：

步驟1：通過通用分段線性PWL來滿足預定義的最大絕對誤差的要求：

用線性分段方式計算1/1.x的近似值，采用以下式子計算：

其中x是尾數；

斜率q_s的小數位與其他數據q_w的小數位寬度分開，其中q_s＜q_w；

把q_w和k_w的值設置相同，預定義的最大絕對誤差e_p為6.8^e-5；

步驟2：對戈德施密特算法進行改進，并執行一次改進之后戈德施密特算法迭代，線性分段運算結果R_p是1/1.x的近似值；

改進之后戈德施密特算法的遞歸方程為：

x_i+1＝x_i(1+R_i)

R_i+1＝R_i²

初始值為：

x₀＝A·app(1/B)

R₀＝1-B·app(1/B)

運算之后的初始值為：x₀＝1.y×R_p (2)

R₀＝1-1.x×R_p (3)

此時的改進后的結果為：

R_g＝x₀+x₀×R₀ (4)

步驟3：誤差分析：

戈德施密特算法的誤差可以表示為

1.x和1.y都屬于該范圍[1、2)，所以戈德施密特的研究范圍為：