[发明专利]执行乘法函数的方法和设备

说明书

技术领域

本公开一般涉及计算机处理器技术，更具体地但不排他地，涉及 处理器中的算术运算。

背景技术

许多现代计算体系结构提供了硬件倒数指令Y＝recip(X)以计算操 作数(例如X)的倒数的近似值。这种倒数指令对于实现浮点除法函数 非常有用。它一般还对于在软件实现许多其它代数函数和超越函数(例 如立方根、正弦、余弦、指数和对数运算)时减少自变量非常有用。例 如，由于浮点除法比加法、减法和乘法更加复杂，因此处理器可首先 使用硬件倒数指令计算recip(B)，然后进行A与recip(B)之间的乘法运 算，而不是用硬件实现浮点除法运算A/B。

通常，硬件倒数指令Y＝recip(X)具有如下性质：

Y＝(1/X)·(1-ε)，|ε|≤Δ，(1)

其中Δ是统一阈值。例如，对于IntelItanium^TM处理器Δ约为2^-8.8， 以使倒数精确到至少大约8.8有效位。近似的倒数Y然后可被“求精” 到完全精确的倒数，或在求精过程中用于获得完全精确的商，其中X 为分母。在提供了近似倒数的情况下，处理体系结构通常提供额外支 持，使得可以方便地计算上面提到的求精。通用的额外支持是所谓的 积和熔加(fused-multiply-add)指令，其中准确地计算A×B+C的值，之 后再将其舍入到所讨论的浮点格式(与先计算A*B、接着将A×B的结 果舍入、然后再加上C相反)。通过先计算Y＝recip(X)，然后计算 E＝1-Y*X，来实现求精过程。随后是涉及Y和E的适当计算序列。在 许多实际情形下，观察到值E位于关键路径。然而，在许多情况下， 实际上不需要值recip(X)。因此，希望通过在求精过程的关键过程中 去除recip(X)计算来减少求精过程的等待时间。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种处理器，包括：倒数残差算术 逻辑单元(ALU)，用于计算浮点值的倒数残差值。

根据本发明的另一方面，提供一种计算系统，包括：存储器，用 于存储倒数残差指令和浮点值X；以及处理器，耦合到所述存储器， 用于从所述存储器取所述倒数残差指令和X，所述处理器具有倒数残 差算术逻辑单元(ALU)以执行所述倒数残差指令，所述倒数残差指令 计算X的倒数残差值，X的所述倒数残差值是1-X*recip(X)，recip(X) 是X的倒数值。

根据本发明的又一方面，提供一种用于计算浮点值(X)的倒数残差 值的设备，包括：乘法器，用于产生X’与X’倒数值的乘积X’*recip(X’)， X’是X的标准化值，recip(X’)是X’的倒数值；加法器，用于执行 1-X’*recip(X’)，并获得X的所述倒数残差值的中间结果；以及标准化 器/舍入器，用于将所述中间结果标准化，将标准化的中间结果舍入， 并输出X的所述倒数残差值的最终结果。

根据本发明的再一方面，提供一种用于计算浮点值(X)的倒数残差 值的方法，包括：接收浮点值X；将X标准化以获得X的标准化值X’； 以及通过计算1-X’*recip(X’)来计算X的倒数残差值，recip(X’)是X’ 的倒数值。

附图说明

根据以下对所公开主题的详细描述，该主题的特征和优点将变得 更清楚，附图中：

图1示出倒数残差单元可包含在系统的处理器中以计算浮点值的 倒数残差的一个示例计算系统；

图2示出倒数残差单元可包含在系统的处理器中以计算浮点值的 倒数残差的另一个示例计算系统；

图3示出倒数残差单元可包含在系统的处理器中以计算浮点值的 倒数残差的又一个示例计算系统；

图4示出具有用于计算浮点值的倒数残差的倒数残差单元的处理 器的一部分；

图5示出可用于计算浮点值的倒数残差的倒数残差单元的框图； 以及

图6是用于计算浮点值的倒数残差的一个示例过程的流程图。

具体实施方式