一種高效率高精度除法實現(xiàn)方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種高精度除法運算方法，包括設定系統(tǒng)有效位寬度l，從符號位開始從高位到低位搜索無符號除數(shù)x有效位的起始位位置Ps，獲得無符號除數(shù)x的有效位長度，將無符號除數(shù)x分解為包含高l?bit有效位的a和包含剩余有效bit位的b，變換無符號除數(shù)的倒數(shù)對a進行歸一化處理，查詢預存的倒數(shù)表，進行回歸處理，獲得的值；進而獲得的值；還提供了一種高精度除法運算裝置；本發(fā)明通過設定預存的倒數(shù)表或/和等式擴展的方式提高商的精度，適用于精度要求較高的場景，也適用于運算速率高且精度誤差控制在一定范圍內(nèi)的場景，不但避免了現(xiàn)有技術除法運算中多次移位運算與減法操作，而且避免了插值擬合帶來的誤差過大現(xiàn)象。
【專利說明】一種高效率高精度除法實現(xiàn)方法及裝置【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子與信號處理領域一種高精度高效率的除法實現(xiàn)方法，具體涉及高效率高精度除法實現(xiàn)方法及裝置。
【背景技術】
[0002]在數(shù)字信號處理領域，經(jīng)常涉及到除法運算。如在接收信號歸一化過程中用到除法運算，信號處理中的矩陣運算等。這些運算中，很多情況下不需要求出余數(shù)，但需要求出精度相對較高的商。此類除法運算有很高的運算速度要求，即需要在很短的時間內(nèi)求出運算結(jié)果，或硬件除法器需要工作在很高的頻率。
[0003]現(xiàn)有除法器結(jié)構種多采用多次移位減法與移位操作得到精確的商以及余數(shù)。該類除法運算實現(xiàn)時間長，需要多個時鐘周期或者綜合后硬件工作頻率低。例如，在DonaldE.Knuth著的《計算機程序設計藝術》，第2卷，半數(shù)值算法(“The Art of ComputerProgramming, Vol.2, Seminumerical Algorithms”)的第 4 章第 3 節(jié)介紹了一種計算除法的算法。該法先采用多次牛頓迭代方法求出除數(shù)的倒數(shù)，然后用被除數(shù)乘之得到商。但該法缺點在于為求得一個相對高精度的結(jié)果，迭代次數(shù)需要很多，插值繁雜，計算時間長。在采用賽靈斯(XILINX)公司的FPGA集成開發(fā)工具ISE中的Core Generator生成的32位除16位的除法器，在60MHz的工作時鐘絕數(shù)下，完成一次運算需要20多個時鐘周期。在專利申請?zhí)枮?1132302.7的中國專利申請“一種除法器”中采用移位加減法的方式實現(xiàn)除法器，，32位除16位的除法器需要16個時鐘周期。以上現(xiàn)有技術存在的問題在于時鐘周期較長，實現(xiàn)速度慢，在數(shù)字信號處理領域的應用受到極大限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術除法運算時鐘周期較長，實現(xiàn)速度慢問題，提出提出一種高效率高精度除法實現(xiàn)方法及裝置。
[0005]本發(fā)明實施例提供了一種高精度除法運算方法，對不同或相同位寬的除數(shù)X'和被除數(shù)I'進行預處理，分解計算商
【權利要求】
1.一種高精度除法運算方法，對不同或相同位寬的除數(shù)X’和被除數(shù)y’進行預處理，分 解計算
2.如權利要求1所述除法實現(xiàn)方法，其特征在于:所述對不同或相同位寬的除數(shù)X’和被除數(shù)I，進行預處理包括:根據(jù)除數(shù)X’和被除數(shù)y’的符號判斷商的符號S，并將除數(shù)X’和被除數(shù)y’轉(zhuǎn)化為無符號除數(shù)X和無符號被除數(shù)I ；若除數(shù)X’為0，則需進行異常處理，輸出一個最大值常數(shù)constant，并輸出一個異常處理標志，結(jié)束運算；根據(jù)設備計算能力確定系統(tǒng)位寬Bw。
3.如權利要求1所述除法實現(xiàn)方法，其特征在于:若Lx>l，所述對a進行歸一化處理得到a’為將a的高Ibit的有效位右移m位得到a’，其中m = Bw_Ps_l+l。
4.如權利要求3所述除法實現(xiàn)方法，其特征在于:所述將的值進行回歸處理得到i 的值為，若左移m位會產(chǎn)生溢出，則將的值左移m位，否則降低Q值，Q = Q — m，Q值表示 定點精度。
5.如權利要求1所述除法實現(xiàn)方法，其特征在于:若Lx< 1，所述對a進行歸一化處理得到a’為將a的高Ibit的有效位左移m’位；所述將
6.如權利要求1一 5任一所述除法實現(xiàn)方法，其特征在于:所述獲得
7.如權利要求1一 5任一所述除法實現(xiàn)方法，其特征在于:所述獲得
8.如權利要求1-5任一所述除法實現(xiàn)方法，其特征在于:所述獲得
9.一種高精度除法實現(xiàn)裝置，其特征在于:包括:流水線控制單元，與操作寄存器和旁路單元相連接，包括定時器、中斷控制邏輯、位操作邏輯和存儲器，所述存儲器用于存儲控制寄存器文件；所述操作寄存器，用于程序流的控制和計算，與指令定序單元相連接；所述旁路單元，提供算術邏輯單元、乘累加單元、操作寄存器和地址寄存器之間的物理連接；所述地址寄存器，連接存儲單元、操作寄存器和旁路單元，用于地址產(chǎn)生和作為暫存所述算術邏輯單元，包括兩個16bit的算術邏輯運算，即加法運算或移位運算；所述乘累加單元，包括一個40bit的算術邏輯運算，兩個40bit的乘法運算和一個40bit的累加運算；所述指令定序單元，包括指令譯碼器，指令組合邏輯，調(diào)試接口和輸出邏輯，用于用以控制算術邏輯單元、乘累加單元，決定數(shù)據(jù)和資源的獨立性，進行指令組合判決。預存取單元，連接指令定序單元和存儲單元，用于指令的預取，包括一個8 X 8words的指令緩存，一個cycle讀取8個words的指令到指令緩存中，一個跳轉(zhuǎn)預測邏輯，產(chǎn)生跳轉(zhuǎn)和調(diào)用；所述存儲單元，用于存儲運算結(jié)果。
10.如權利要求9所述除法實現(xiàn)裝置，其特征在于:所述指令定充單元將最多4條指令組合起來在一個cycle中執(zhí)行。
【文檔編號】G06F7/535GK103593159SQ201210288609
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月14日 優(yōu)先權日:2012年8月14日
【發(fā)明者】劉若堃, 王清, 桂竟晶 申請人:重慶重郵信科通信技術有限公司