[发明专利]支持定浮点可重构的长度可配置的向量最大/最小值网络

说明书

技术领域

本发明涉及高性能数字信号处理器技术领域，尤其涉及一种支持定浮点可重构的长度可配置的向量最大/最小值网络。

背景技术

随着计算机和信息学科的飞速发展，数字信号处理器(DSP)技术应运而生，在过去的40年，DSP得到了突飞猛进的发展。在DSP中，无论多么复杂的运算最终都交由运算单元来实现，因此，运算单元是整个DSP中核心部件。近年来，随着数字信号处理领域的不断发展，DSP的应用推动着DSP的发展，针对特定领域、特定需求的DSP是其不断发展的方向。

在数字信号处理领域存在着大量的最大/最小值操作，如中值滤波、最大/最小像素的提取、Viterbi译码、阈值检测和精度检测等。传统DSP处理器中，最大/最小值操作都是复用已有的定、浮点算术运算单元(ALU)，这样虽然能节省芯片面积，但是具有以下局限性：

1)效率低。一般DSP最大/最小值指令仅仅能比较两个数据的大小，当需要从大量的数据中取最大/最小值时，需要多条指令。

2)支持数据粒度小，一般只支持一种定点格式或浮点格式。以ADITS20XS系列DSP为例，虽然可以将一个32位定点数据配置成1/2/4个32/16/8位定点数据，支持8/16/32位定点数据格式，但其在8/16位模式下只能依次从对应的两个数据中取最大/最小值，而不是从8/4个8/16位(2个32位定点可以配置成8个8位，4个16位)中取最大/最小值。

3)数据个数不可配置。仅仅能从两个数据中取最大/最小值，不能灵活配置数据的个数，不能让多个数据参与最大/最小值运算。

在现代雷达信号处理、星载卫星图像处理、图像压缩、高清视频等领域，存在着大量的可变尺寸、高密度的计算，这对运算单元提出了越来越高的挑战，最大/最小值运算将成为运算单元的一大瓶颈。已有的一些专利和文献对最大/最小值操作进行了一些优化，但都仅仅局限于标量处理器复用ALU这一层面，并且定、浮点最大/最小值操作完全分开，且没有进一步研究向量处理器特有的最大/最小值网络。

因此，在算术级分析定、浮点数据的相似性，采用可重构技术实现不同粒度的定点数据比较，在定点数据通路中增加额外的控制电路实现浮点数据格式数据比较，采用专用寄存器配置参与最大/最小值运算的数据个数，利用一套专有的可配置资源，专门执行向量最大/最小值操作。提供一种支持不同粒度、不同数据格式、不同数据个数的向量最大/最小值网络，以满足特定领域的密集向量最大/最小值运算需求，是本发明急需解决的问题。

需要说明的是，本文中“最大/最小、1/2/4、32/16/8以及8/16/32等”中的“/”均是指“或”，下文就不再赘述。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种支持定浮点可重构的长度可配置的向量最大/最小值网络，支持8/16/32位有/无符号定点数据、32位IEEE754标准精简单精度浮点数据操作，通过寄存器灵活配置参与向量最大/最小值的数据个数，执行向量最大/最小值操作，加快大量数据最大/最小操作的执行速度，以满足特定领域的密集向量最大/最小值运算需求。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种支持定浮点可重构的长度可配置的向量最大/最小值网络，包括：并行浮点数据预处理单元100，用于对接收的512位向量数据A的格式进行分析，并针对不同的数据格式分别进行处理，将处理后得到的浮点数据输出给可重构比较器网络300，将处理后得到的各种标志位输出给结果选择单元400；Mask寄存器200，为64位可配置的Mask寄存器，用于控制参与最大/最小值的数据；可重构比较器网络300，用于将接收自并行浮点数据预处理单元100的浮点数据以及接收自Mask寄存器200的值作为输入，根据Opcode操作码、FBS选项数据格式、U选项、M选项以及Mask寄存器的值，对向量数据依次进行比较，将得到的最大/小值结果输出给结果选择单元400；以及结果选择单元400，用于接收可重构比较器网络300的输出，根据接收自并行浮点数据预处理单元100的各种标志位输出得到的最终的向量最大/最小值结果。