[发明专利]浮点数加法电路及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字计算技术领域，特别涉及在数字信号处理器或硬件加速器系统中构建一种浮点数加法电路及其实现方法。

背景技术

近年来，在各种领域的应用中对高精度和高动态范围的要求逐渐成为最重要的一环，相对于定点而言，浮点数具有更高的精度以及更高的动态范围，所以浮点数越发受到重视。浮点数用于近似表示某个实数，其格式可以表示为{S,E,M}，其中，S为符号，E为指数，M为规格化的尾数，例如，{S,E,M}=(-1)^s×(1+m)×2^e。由于浮点数自身的特点，决定了浮点数的运算要更加复杂，因此想要快速准确的获取浮点数运算结果需要更高配置的硬件设施。

现有技术中至少存在如下问题：浮点数运算复杂度较高，需要性能更高的硬件设备支持，由于当前用于浮点数运算的加速器和浮点数字信号处理器核心的主频等硬件条件的限制，浮点数运算的运算精度无法达到最优的程度，大大限制了运算系统的浮点数运算性能。

发明内容

本发明的实施例提供一种浮点数加法电路及其实现方法，通过使用融合了乘法运算和加法运算的加法运算，提高了运算精度，并且对运算系统中的关键运算路径的时序进行优化，解决了现有技术中运算系统的浮点数运算性能不高的问题，提升了运算系统的运算性能。

本发明实施例采用的技术方案为：

一种浮点数加法电路，所述电路包括：信号输入端、取负电路、指数运算电路、移位电路、作差电路、符号选择电路、规格化电路、溢出处理电路和信号输出端，其中，

所述信号输入端用于获得第一浮点数信号和第二浮点数信号；

所述取负电路用于对所述第一浮点数信号和所述第二浮点数信号进行取负操作；

所述指数运算电路用于根据所述第一浮点数信号得到第一幂指数，根据所述第二浮点数信号得到第二幂指数，由所述第一幂指数和所述第二幂指数的较大值得到较大幂指数，由所述较大幂指数和所述第一幂指数的差得到第一幂指数差，由所述较大幂指数和所述第二幂指数的差得到第二幂指数差；

所述移位电路用于根据所述第一幂指数差对所述取负电路操作后的所述第一浮点数信号移位，根据所述第二幂指数差对所述取负电路操作后的所述第二浮点数信号移位；

所述作差电路用于对所述移位电路操作后的所述第一浮点信号和所述第二浮点信号进行作差运算得到第一差信号和第二差信号，并对作差运算的结果求前导，得到第一前导信号和第二前导信号；

所述符号选择电路用于选取所述第一差信号和所述第二差信号中的正值信号作为第一正值信号，并且选取所述第一前导信号和所述第二前导信号中的正值信号作为第二正值信号；

所述规格化电路用于根据所述符号选择电路选择的所述第二正值信号和所述指数运算电路得到的所述较大幂指数对所述符号选择电路选择的所述第一正值信号进行规格化；

所述溢出处理电路用于对规格化后的累加结果进行溢出处理；

所述信号输出端用于输出所述溢出处理电路处理后输出。

一种浮点数加法电路实现方法，包括：

通过信号输入端获得第一浮点数信号和第二浮点数信号；

对所述第一浮点数信号和所述第二浮点数信号进行取负操作；

根据所述第一浮点数信号得到第一幂指数，根据所述第二浮点数信号得到第二幂指数，由所述第一幂指数和所述第二幂指数的较大值得到较大幂指数，由所述较大幂指数和所述第一幂指数的差得到第一幂指数差，由所述较大幂指数和所述第二幂指数的差得到第二幂指数差；

根据所述第一幂指数差对取负操作后的所述第一浮点数信号移位，根据所述第二幂指数差对取负操作后的所述第二浮点数信号移位；

对移位操作后的所述第一浮点信号和所述第二浮点信号进行作差运算得到第一差信号和第二差信号，并对作差运算的结果求前导，得到第一前导信号和第二前导信号；

选取所述第一差信号和所述第二差信号中的正值信号作为第一正值信号，并且选取所述第一前导信号和所述第二前导信号中的正值信号作为第二正值信号；

根据选择的所述第二正值信号和所述较大幂指数对所述第一正值信号进行规格化；

对规格化后的累加结果进行溢出处理；

通过信号输出端输出溢出处理后的输出结果。