[发明专利]一种用于执行浮点指数运算的方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于执行浮点指数运算的方法及装置，预处理模块：包括对输入的浮点指数函数进行异常处理、利用乘法器预处理得到输出值num2和浮点指数函数计算结果指数部分Y；指数函数尾数迭代模块：通过四次预测CORDIC算法对预处理模块输出值num2进行X数据通路、Y数据通路和Z数据通路的四次预测迭代计算，得到x值和y值，将x值和y值输入加法器中运算得到浮点指数函数计算结果尾数部分X；浮点规则化模块：尾数值X和指数值Y进行前导零检测，然后通过移位运算换成标准浮点格式，最后与符号位S合并进行规格化格式输出。本发明使用四次预测CORDIC算法进行浮点数的指数运算，一次预测四次迭代方向，大幅度减小了迭代次数，缩减了指数函数的计算周期。

技术领域

本发明涉及指数运算的技术领域，具体涉及一种用于执行浮点指数运算的装置和方法。

背景技术

在现实生活中，很多方面都需要用到指数函数的计算。例如：航空领域的飞行器控制、语音传输和导航等方面；航天领域的图像、实时信息传输等方面；金融领域的计算利息中的复利时也涉及高精度浮点指数函数的计算。提高指数运算的精度和计算速度，对实际应用有着重要的意义。

而在集成电路的设计中，由于制造工艺、芯片面积等条件的限制，传统的浮点指数硬件运算单元架构简单、速度慢，难以满足计算需求，因此在实际中多结合数学变换和软件方法实现浮点指数运算。这种方式容易实现，但是运行效率不高，在高精度的计算要求下将成为难以突破的计算瓶颈。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种用于执行浮点指数运算的方法及装置，利用新型改进四次预测CORDIC算法，在一个时钟周期内预测出四个迭代方向值，效率提高了四倍。

本发明的技术方案如下：提供一种用于执行浮点指数运算的方法，步骤为:

S1、预处理：包括异常处理和输入值预处理两部分，先将输入的浮点指数函数M×2^E拆分为符号位S、指数E和尾数M，根据指数E检测浮点指数函数是否存在异常，如果输入值不存在异常，假设浮点指数函数M×2^E的计算结果尾数部分为X，指数部分为Y，所述指数部分Y为尾数M乘以(ln2)^-1并向左移动E位，根据CORDIC算法的收敛要求，将尾数部分X通过求2X得到，满足公式根据2X定义148位宽num1，具体为：num1＝M×2^E-Y×ln2+ln2，通过乘法器将num1进行移位拼合得到num2；

S2、指数函数尾数迭代：接收S1预处理得到的num2，通过四次预测CORDIC算法对输入值num2进行X数据通路、Y数据通路和Z数据通路的四次预测迭代计算，得到输出136位的x值和y值，将x值和y值输入加法器中运算得到2X的运算结果，进而得到计算结果尾数值X；

S3、浮点规则化：将步骤S1、S2处理得到的尾数值X和指数值Y进行前导零检测，然后通过移位运算换成标准浮点格式，最后与符号位S合并进行规格化格式输出。

进一步的，所述步骤S2中四次预测CORDIC算法的计算公式为：