[发明专利]向量复数乘法运算的指令执行方法及相应的装置

说明书

技术领域

本发明涉及微处理器体系结构技术领域，特别涉及一种向量复数乘 法运算的处理方法及相应的装置。

背景技术

随着处理器技术的不断发展，其应用的领域也不断拓展。为了满足 高性能计算及数字信号处理等高端应用的需求，结合通用CPU(中央处 理器)和DSP(数字信号处理器)融合的技术趋势，越来越多的通用处 理器被用在快速傅里叶变换(FFT)、滤波(FIR)等数据密集计算的专 用数字信号处理等领域。数据密集计算领域对芯片的数据处理能力提出 的要求越来越高，各种通用处理器都实现了SIMD(Single Instruction  Multiple Data，单指令流多数据流)向量指令集。向量复数乘法运算是许 多数字信号处理算法的核心计算单位，因此提高向量复数乘法的效率对 通用处理器用在专用领域和数字信号处理领域的效率提升都起着至关重 要的作用。

目前复数乘法运算普遍采用乘法器加加法器来实现，例如参见中国 专利申请200610166578“一种浮点复数乘法”。这种实现方法的缺点在于： 1、流水线级数长，流水线启动时间较长，易导致指令窗口不够和各控制 队列的堵塞；2、乘法和加法是分别的运算单元，增加了处理器的面积， 提高了处理器的硬件实现成本；以及3、为了增加向量复数乘法运算的峰 值，需要并行地增加相应的运算功能部件，从而使得在指令向量化后的 实现代价增加更加明显。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于克服现有的向量复数乘法运算流水线长、 实现代价大的不足，提供一种短流水、效率高、硬件开销小、易于实现 的向量复数乘法运算的处理方法及相应的装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种向量复数乘法运算的处 理方法，其设计相互配对的两条指令来共同完成操作，其中：第一条指 令做向量复数乘法操作，其操作数包括所述(a+bj)和所述(c+dj)，用于计 算出所述向量复数乘法运算(a+bj)*(c+dj)的部分结果；第二条指令做向量 复数乘加操作，其操作数包括所述(a+bj)、所述(c+dj)以及所述第一条指 令的执行结果，用于计算出所述向量复数乘法运算(a+bj)*(c+dj)的剩余部 分结果，并将所述剩余部分结果与所述部分结果相加，以获得所述向量 复数乘法运算(a+bj)*(c+dj)的最终结果。

对于上述向量复数乘法运算的指令执行方法，优选地，通过执行所 述第一条指令计算出的所述向量复数乘法运算(a+bj)*(c+dj)的部分结果 为ac+adj，通过执行所述第二条指令计算出的所述向量复数乘法运算 (a+bj)*(c+dj)的剩余部分结果为-bd+bcj；或者，通过执行所述第一条指令 计算出的所述向量复数乘法运算(a+bj)*(c+dj)的部分结果为-bd+bcj，通过 执行所述第二条指令计算出的所述向量复数乘法运算(a+bj)*(c+dj)的剩 余部分结果为ac+adj。

对于上述向量复数乘法运算的处理方法，优选地，通过执行所述第 一条指令计算出的所述向量复数乘法运算(a+bj)*(c+dj)的部分结果为 ac+bcj，通过执行所述第二条指令计算出的所述向量复数乘法运算 (a+bj)*(c+dj)的剩余部分结果为-bd+adj；或者，通过执行所述第一条指令 计算出的所述向量复数乘法运算(a+bj)*(c+dj)的部分结果为-bd+adj，通过 执行所述第二条指令计算出的所述向量复数乘法运算(a+bj)*(c+dj)的剩 余部分结果为ac+bcj。

对于上述向量复数乘法运算的处理方法，优选地，所述第一条指令 和所述第二条指令复用向量乘加功能部件。

对于上述向量复数乘法运算的处理方法，进一步优选地，当所述向 量乘加功能部件为256位宽时，所述向量乘加功能部件并行执行八个单 精度浮点复数的四次向量乘法/乘加运算或者四个双精度浮点复数的两次 向量乘法/乘加运算。