專利名稱：循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)生成器和循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)加法器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)生成器和循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)加法器，具體而言，涉及從輸入定點(diǎn)數(shù)生成循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的生成器和用于將包括循環(huán)尾數(shù)的兩個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)相加的計(jì)算單元。
背景技術(shù)：
在計(jì)算機(jī)或算術(shù)硬件中，整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)一直廣泛用于簡單描述極大或極小的值。在整數(shù)格式中，容易使硬件執(zhí)行計(jì)算，然而，存在整數(shù)格式能夠表示小范圍的缺陷。因此，必須換算算法，使得溢出不發(fā)生。在浮點(diǎn)格式中，能夠表示范圍廣泛的值，并且無需換算算法以防止溢出。IEEE-754格式是用于浮點(diǎn)表示的最常用格式。圖1示出常規(guī)浮點(diǎn)格式的示例。浮點(diǎn)格式由I比特符號、7比特指數(shù)和8比特尾數(shù)構(gòu)成。浮點(diǎn)格式中值的相加復(fù)雜，并且電路大小和邏輯延遲大。然而，迄今為止，由于沒有能夠替換浮點(diǎn)格式的數(shù)值格式，因此，已為此格式中的計(jì)算進(jìn)行了大量研究。
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圖2示出常規(guī)樣式的浮點(diǎn)加法器。首先，在交換單元201中比較兩個(gè)輸入X和Y的絕對值。將較大的一個(gè)選擇為A，并且將較小的一個(gè)選擇為B。此處，EU)表示指數(shù)，并且M(X)表示浮點(diǎn)數(shù)X的尾數(shù)。如果X>Y，則E(X)和M(X)分別輸入為E(A)和Μ(Α)。在桶型移位器A 203中，基于由減法器202計(jì)算的E(A)與E(B)之間的差，將B的尾數(shù)(M(B))向右移位。這稱為“對齊”。隨后，在定點(diǎn)主要加法器204中，根據(jù)X和Y的符號比特，將A的尾數(shù)(M(A))與移位的M(B)相加或相減。來自定點(diǎn)主要加法器204的計(jì)算結(jié)果提供到前導(dǎo)零計(jì)數(shù)器205，該計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)自最高有效比特(MSB)的連續(xù)零的數(shù)量，并且將前導(dǎo)零計(jì)數(shù)輸出到桶型移位器B 206。前導(dǎo)零計(jì)數(shù)也用于調(diào)整指數(shù)。在進(jìn)行相減，并且結(jié)果變得更小時(shí)，桶型移位器B 206根據(jù)前導(dǎo)零計(jì)數(shù)將定點(diǎn)加法器204的計(jì)算結(jié)果向左移位，這稱為歸一化。桶型移位器B 206將移位結(jié)果輸出到舍入單元208。減法器207從指數(shù)E(A)減去前導(dǎo)零計(jì)數(shù)，并且將相減結(jié)果輸出到舍入單元208。舍入單元208執(zhí)行舍入，并且輸出E(Z)和M(Z)作為最終計(jì)算結(jié)果。在圖2中，虛線示出在浮點(diǎn)加法器中的關(guān)鍵路徑。常規(guī)浮點(diǎn)格式中浮點(diǎn)數(shù)X的值使用指數(shù)E(X)、尾數(shù)M(X)和符號S(X)的整數(shù)值表述為以下公式(I)。
Z = (-1)_(M ⑷+/!)2_切."(O此處，q是用于偏移的整常數(shù)，并且h是表示隱藏尾數(shù)的整常數(shù)。即使具有上面所示浮點(diǎn)加法器的類型，其實(shí)現(xiàn)也是復(fù)雜的，并且加法器的大小比整數(shù)加法器大幾倍，這是因?yàn)橥靶鸵莆黄骱蜏p法器需要較大大小的邏輯電路，這使得關(guān)鍵路徑更長。另外，加法器的邏輯延遲也大，這導(dǎo)致操作時(shí)鐘頻率受限并且有時(shí)要求準(zhǔn)備也要求額外硬件大小的另外管線級。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于從輸入定點(diǎn)數(shù)生成包括符號比特字段
(S)、指數(shù)字段(E)和循環(huán)尾數(shù)字段(M)的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)生成器。生成器包括槽指派單元，配置成將定點(diǎn)數(shù)中的輸入比特指派到多個(gè)槽，每個(gè)槽具有預(yù)確定數(shù)量的比特；符號比特生成單元，配置成根據(jù)輸入定點(diǎn)數(shù)的符號生成符號比特字段(S);指數(shù)生成單元，配置成基于在輸入定點(diǎn)數(shù)中具有I值的前導(dǎo)有效比特的比特位置，生成指數(shù)字段(E);以及尾數(shù)生成單元，配置成通過提取具有在相同槽內(nèi)前導(dǎo)有效比特后的比特的第一比特群組，提取具有從包括前導(dǎo)有效比特的槽的下一槽的開始比特開始的第一比特群組中包括的比特與預(yù)確定比特之間多個(gè)比特的差對應(yīng)的比特，以及在第二比特群組的最后比特后提供第一比特群組的開始比特，生成尾數(shù)字段(M)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于將如上所述循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)生成器生成的兩個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)相加的循環(huán)浮點(diǎn)加法器。加法器包括解碼器，配置成從輸入循環(huán)浮點(diǎn)加法器的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的每個(gè)指數(shù)提取分別指示在每個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)中最高有效比特的位置的循環(huán)位置；展開單元，配置成根據(jù)循環(huán)位置展開尾數(shù)；加法器，配置成根據(jù)每個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的符號比特將展開尾數(shù)相加；以及折疊單元，配置成折疊相加結(jié)果以生成循環(huán)尾數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種從輸入定點(diǎn)數(shù)生成包括符號比特字段(S)、指數(shù)字段(E)和循環(huán)尾數(shù)字段(M)的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的方法。方法包括以下步驟指派輸入定點(diǎn)數(shù)到多個(gè)槽，每個(gè)槽具有預(yù)確定數(shù)量的比特；根據(jù)輸入定點(diǎn)數(shù)的符號，生成符號比特字段
(S);基于在輸入定點(diǎn)數(shù)中具有I值的前導(dǎo)有效比特的比特位置，生成指數(shù)字段(E);以及通過提取具有在相同槽內(nèi)所述前導(dǎo)有效比特后的比特的第一比特群組，提取具有從包括前導(dǎo)有效比特的槽的下一槽的開始比特開始的第一比特群組中包括的比特與預(yù)確定比特之間多個(gè)比特的差對應(yīng)的比特，以及在第二比特群組的最后比特后提供第一比特群組的開始比特，生成尾數(shù)字段(M)。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用于使用循環(huán)浮點(diǎn)加法器將兩個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)相加的方法。方法包括以下步驟從輸入循環(huán)浮點(diǎn)加法器的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的每個(gè)指數(shù)提取分別指示在每個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)中最高有效比特的位置的循環(huán)位置；根據(jù)循環(huán)位置展開尾數(shù)；根據(jù)每個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的符號比特將展開尾數(shù)相加；以及折疊相加結(jié)果以生成循環(huán)尾數(shù)。


圖1示出常規(guī)浮點(diǎn)格式；
圖2示出常規(guī)樣式的浮點(diǎn)加法器；
圖3示出帶有無限長度的虛擬尾數(shù)的示例，并且也示出如何存儲(chǔ)定點(diǎn)數(shù)；
圖4A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的折疊和展開處理的示例；
圖4B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)生成器的框 圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的循環(huán)浮點(diǎn)格式的示例；
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的循環(huán)浮點(diǎn)加法器；
圖7A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的尾數(shù)M(A)的示例； 圖7B示出用于尾數(shù)M(A)的掩碼和使用掩碼的尾數(shù)的展開結(jié)果的示例；
圖7C示出用于尾數(shù)M(B)的掩碼和使用掩碼的尾數(shù)的展開結(jié)果的示例；
圖7D示出展開尾數(shù)相加和相加結(jié)果的折疊過程的示例；
圖8示出帶有7比特指數(shù)和24比特部分循環(huán)尾數(shù)的循環(huán)浮點(diǎn)格式的變化的一個(gè)示例； 圖9示出部分循環(huán)尾數(shù)展開的示例；
圖10示出部分循環(huán)尾數(shù)的展開結(jié)果的一個(gè)示例；
圖11示出生成部分循環(huán)尾數(shù)的折疊過程的示例；
圖12示出常規(guī)浮點(diǎn)和循環(huán)浮點(diǎn)有關(guān)的硅大小比較。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。下述每個(gè)實(shí)施例將有助于理解從一般概述到更具體概念的多個(gè)概念。應(yīng)注意的是，本發(fā)明的技術(shù)范圍由權(quán)利要求書定義，并且不限于下述每個(gè)實(shí)施例。另外，在實(shí)施例中所述特征的所有組合并非始終對本發(fā)明是必不可少的。本發(fā)明的實(shí)施例遵循下述基本概念。如果尾數(shù)的長度足夠，則尾數(shù)能夠作為整數(shù)處理。整數(shù)的相加計(jì)算簡單。另外，對于尾數(shù)，不要求極其準(zhǔn)確，并且可刪截或舍入最低有效比特(LSB)?；靖拍钤从谙胂笪矓?shù)的無限長度，其中，尾數(shù)比特由8比特單元表示。(循環(huán)浮點(diǎn)格式)
圖3示出帶有無限長度的循環(huán)尾數(shù)的示例，并且也示出如何存儲(chǔ)定點(diǎn)數(shù)。循環(huán)尾數(shù)由包括m0-m7的8比特單元構(gòu)成，并且8比特單元在尾數(shù)中循環(huán)。例如，尾數(shù)比特m3可表示比特3、11、19等。然而，在本發(fā)明中，只選擇這些比特之一，并且將其存儲(chǔ)在用于尾數(shù)的寄存器中?；谧訫SB具有值“I”的第一比特確定要選擇的8比特。例如，假設(shè)輸入24比特定點(diǎn)數(shù)(由比特23-0構(gòu)成)，并且比特23-20的值為“0”，以及具有值“I”的前導(dǎo)有效比特是比特19，同時(shí)，要選擇的8比特從比特19-12確定而不考慮隱藏比特。在此情況下，由于比特19與比特11和3相比更重要，因此，用于m3的寄存器應(yīng)用于存儲(chǔ)比特19的值，并且比特11可被刪截或舍入。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，定點(diǎn)數(shù)到尾數(shù)的轉(zhuǎn)換稱為“折疊”，并且尾數(shù)到定點(diǎn)數(shù)的逆轉(zhuǎn)換稱為“展開”。圖4A示出相對于本發(fā)明的實(shí)施例而言折疊和展開處理的示例。圖4B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例、執(zhí)行折疊處理的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)生成器的框圖。生成器400包括寄存器，并且輸出循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)X={S (X)，E(X), M(X) }，寄存器包括已指派輸入定點(diǎn)數(shù)F的多個(gè)槽。輸入定點(diǎn)數(shù)F分別提供到符號比特生成器402、指數(shù)生成器403和尾數(shù)生成器404。符號比特生成器402根據(jù)輸入定點(diǎn)數(shù)F的符號生成符號比特字段S (X)。指數(shù)生成器403根據(jù)具有I值的前導(dǎo)有效比特的下一比特的比特位置，生成循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)X的指數(shù)字段E(X)。例如，在圖4A中的前導(dǎo)有效比特是比特20，并且前導(dǎo)有效比特的下一比特是比特19。因此，指數(shù)E(X)表示比特19的比特位置。尾數(shù)生成器404從輸入定點(diǎn)數(shù)F生成循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)X的尾數(shù)字段M(X)。輸入24比特定點(diǎn)數(shù)F如相對于圖3所述按8比特單元分成3個(gè)單元，并且槽指派單元401具有用于存儲(chǔ)每個(gè)8比特單元的3個(gè)槽。這里，包括比特23-26的單元稱為最高有效比特(MSU)，類似地，包括比特15-8和7-0的單元分別稱為中間單元(IU)和最低有效比特(LSU)。在折疊過程中，具有“ I ”值的前導(dǎo)有效比特是比特20，并且從屬于MSU和IU的比特19至比特12選擇8比特。比特20被視為隱藏比特。先選擇屬于MSU的比特，并將其存儲(chǔ)在為尾數(shù)生成器生成尾數(shù)準(zhǔn)備的寄存器中。隨后，選擇并在寄存器的剩余區(qū)域中存儲(chǔ)屬于IU的比特。根據(jù)此折疊過程，寄存器存儲(chǔ)在實(shí)施例中稱為“循環(huán)尾數(shù)”的8比特尾數(shù)。為知道指示循環(huán)尾數(shù)中MSB (比特19)的位置的循環(huán)位置，生成了指數(shù)字段。指數(shù)字段E (X)表示循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)X的指數(shù)，并且同時(shí)E (X)的最低有效3比特表示循環(huán)位置。通過組合生成的指數(shù)和循環(huán)尾數(shù)，生成在實(shí)施例中稱為“循環(huán)浮點(diǎn)格式”的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的浮點(diǎn)格式。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的循環(huán)浮點(diǎn)格式的示例。如圖5所示，有根據(jù)MSB和LSB的位置而不同的循環(huán)尾數(shù)的8種模式。指數(shù)相互不同，對應(yīng)于MSB的位置(循環(huán)位置)，并且每個(gè)指數(shù)的最低有效3比特能夠指示循環(huán)位置。循環(huán)浮點(diǎn)格式的基本結(jié)構(gòu)是基于IEEE 754，但尾數(shù)是8比特長，并且其總長度是16比特長。在展開過程中，基于指數(shù)的最低有效3比特識別循環(huán)位置，并且重新對齊比特。例如，如圖4A所示，尾數(shù)分成兩部分“0100”和“ 1011”，并且后者包括MSB和從根據(jù)指數(shù)的值識別的比特寫入寄存器的“1011”，并且“0100”的剩余4比特寫入寄存器中的隨后區(qū)域。通過此展開處理，比特19到比特12根據(jù)尾數(shù)由“I”的“O”占據(jù)。(循環(huán)浮點(diǎn)加法器)
參照圖6，下面將描述通過兩個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的相加或相減。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的循環(huán)浮點(diǎn)加法器。循環(huán)浮點(diǎn)加法器可使用具有處理功能和存儲(chǔ)器功能的邏輯電路實(shí)現(xiàn)，包括ASIC、DSP、FPGA或其它可編程邏輯電路或CPU和用于CPU的工作存儲(chǔ)器。首先，兩個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù){E⑴，M(X)}和{E⑴，M(Y)}輸入交換單元601，并且交換單元601比較它們。接著，比較指數(shù)E(X)和E (Y)，并且如果一個(gè)指數(shù)大于另一指數(shù)，則將較大的指數(shù)識別為E(A)，并且將較小的指數(shù)識別為E⑶。對應(yīng)尾數(shù)M(X)和M(Y)分別識別為M(A)或M(B)。E(X)和E (Y)相同時(shí)，比較尾數(shù)M(A)和M(B)，并且將較大的尾數(shù)識別為M(A)，以及將對應(yīng)指數(shù)識別為E(A)。將較小的尾數(shù)識別為M(B)，以及將對應(yīng)指數(shù)識別為E(B)。交換單元601將E(A)和E(B)輸出到解碼器602，以及將M(A)和M(B)輸出到展開單元603。指數(shù)E (A)也提供到修改單元607。圖7A示出具有比特“10010110”的尾數(shù)M(A)和具有比特“ 10010110”的M(B)的示例。在此示例中，具有以陰影示出的“I”的比特表示MSB。因此，M(A)和M(B)的相應(yīng)循環(huán)位置是5和2。在解碼器602中，從指數(shù)E (A)和E (B)提取最低有效3比特并將其輸出到展開單元603。解碼器602也基于提取的3比特生成要在展開中使用的掩碼。圖7B和7C分別示出用于M(A)和M(B)的掩碼的示例。在此實(shí)施例中，掩碼具有16比特，并且有效比特由“I”表示，以及其它比特由“O”表示。有效比特的開始位置根據(jù)循環(huán)位置確定，而循環(huán)位置根據(jù)從指數(shù)提取的最低有效3比特識別。例如，如圖7B所示，如果最低有效3比特指示如為M㈧所示的循環(huán)位置5，則第一有效比特被指派到從開始比特起的第四比特，并且7個(gè)隨后比特被確定為有效比特。對于如圖7C所示的另一示例，如果最低有效3比特指示如為M(B)所示的循環(huán)位置2，則前導(dǎo)有效比特被指派到從開始比特起的第七比特，并且7個(gè)隨后比特被確定為有效比特。
展開單元603使用來自解碼器602的掩碼和循環(huán)位置展開M(A)和M(B)。展開單元603基于循環(huán)位置將每個(gè)尾數(shù)分成包括前一部分和后一部分的兩個(gè)部分，并且通過使用從解碼器602提供的掩碼，后一部分被寫入指派到展開單元603的16比特寄存器。對于M(A)的示例，前一部分具有“100”，并且后一部分具有“10110”，而通過使用用于M (A)的掩碼，后一部分被寫入寄存器。在此情況下，前一部分“100”的開始比特在后一部分“10110”的最后比特后提供。M(A)的展開結(jié)果(Mu(A))在圖7B中示出。在此情況下，隱藏比特添加在后一部分的前導(dǎo)比特前面，其在圖7B中通過陰影示出。這是因?yàn)閺亩c(diǎn)數(shù)生成M(A)時(shí)，始終具有“I”值的前導(dǎo)I比特已被忽略，并且在執(zhí)行展開時(shí)，隱藏比特應(yīng)被恢復(fù)。對于M(B)的另一示例，前一部分具有“100101”，并且后一部分具有“10”，以及通過使用用于M(B)的掩碼，后一部分被寫入寄存器。在此情況下，前一部分“100101”的開始比特在后一部分“10”的最后比特后提供，并且隱藏比特(在圖7C中通過陰影示出)也在M(B)的前導(dǎo)比特前恢復(fù)。M(B)的展開結(jié)果(Mu (B))在圖7C中示出。展開結(jié)果Mu (A)和Mu (B)提供到定點(diǎn)主要加法器604。定點(diǎn)主要加法器604根據(jù)使用寄存器的輸入循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的符號比特，使用Mu(A)和Mu(B)執(zhí)行相加或相減。圖7D示出Mu (A)和Mu⑶相加的示例。來自定點(diǎn)主要加法器404的計(jì)算結(jié)果提供到前導(dǎo)零計(jì)數(shù)器605和折疊單元606。前導(dǎo)零計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)自MSB的連續(xù)零的數(shù)量，并且將前導(dǎo)零計(jì)數(shù)輸出到折疊單元606和修改單元607。展開單元606展開來自定點(diǎn)主要加法器604的計(jì)算結(jié)果以生成使用寄存器的尾數(shù)。圖7D示出作為折疊結(jié)果的尾數(shù)的示例。計(jì)算結(jié)果是按8比特單元分成兩個(gè)部分的16比特二進(jìn)制數(shù)據(jù)。通過陰影示出的前導(dǎo)有效比特被指定為隱藏比特，并且前導(dǎo)有效比特的下一比特用于生成尾數(shù)。在圖7D的示例中，“11101”從前一 8比特單元提取作為第一比特群組，并且“000”從后一 8比特提取作為第二比特群組。第一比特群組具有在相加結(jié)果中在相同槽內(nèi)具有I值的前導(dǎo)有效比特后的比特。第二比特群組具有從后一 8比特的開始比特開始的第一比特群組中包括的比特與8比特之間多個(gè)比特的差對應(yīng)的比特。折疊單元通過在第二比特群組“000 ”的最后比特后提供第一比特群組“11101”的開始比特，生成具有“00011101”的比特的尾數(shù)。在折疊過程后，尾數(shù)在舍入單元608中舍入并且作為M(Z)輸出。合并單元707接收來自解碼器602的指數(shù)E (A)和來自前導(dǎo)零計(jì)數(shù)器605的前導(dǎo)零計(jì)數(shù)。指數(shù)E(A)表示指定為隱藏比特的前導(dǎo)有效比特的下一更小比特的位置。例如，如圖4所示的情況，比特19是前導(dǎo)有效比特20的下一更小比特。此處，定點(diǎn)數(shù)的大小預(yù)確定，例如，24比特。前導(dǎo)零計(jì)數(shù)和指數(shù)E(A)用于識別是否存在前導(dǎo)比特的位置更改。如果是，則根據(jù)前導(dǎo)零計(jì)數(shù)修改指數(shù)E(A)，并且如果不是，則指數(shù)E (A)保持相同值。合并單元707經(jīng)舍入單元608輸出合并結(jié)果E (Z)。在下述內(nèi)容中，將描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的循環(huán)浮點(diǎn)格式的變化。圖8示出帶有7比特指數(shù)和24比特部分循環(huán)尾數(shù)的循環(huán)浮點(diǎn)格式的變化的一個(gè)示例。這對例如32比特定點(diǎn)數(shù)等更大比特定點(diǎn)數(shù)或者對于在循環(huán)浮點(diǎn)格式中使用24比特定點(diǎn)數(shù)中的所有比特稱為部分循環(huán)浮點(diǎn)格式。部分尾數(shù)包括3個(gè)槽，每個(gè)槽具有8比特，并且每個(gè)槽包括循環(huán)尾數(shù)。指數(shù)表示在定點(diǎn)數(shù)中前導(dǎo)有效比特后的比特的位置，并且指數(shù)的最小3比特指示在尾數(shù)中每個(gè)槽的循環(huán)位置。要用于生成部分循環(huán)尾數(shù)的24比特從要處理的定點(diǎn)數(shù)提取。前導(dǎo)比特比定點(diǎn)數(shù)中前導(dǎo)有效比特小I比特，并且使用前導(dǎo)比特后的23比特。為包括前導(dǎo)比特的第I槽確定循環(huán)位置，并且基于與第I槽相同的循環(huán)位置，剩余比特占用隨后的第2和第3槽。(循環(huán)浮點(diǎn)格式的變化和加法器)
圖9示出部分循環(huán)尾數(shù)展開的示例。如圖9所示，尾數(shù)包括3個(gè)槽，每個(gè)槽具有8比特。對于每個(gè)槽，執(zhí)行展開，并且生成16比特掩碼以根據(jù)定點(diǎn)數(shù)中的比特位置以正常順序提取比特。例如，第I槽包括比特m23到m16，并且掩碼被生成，使得它能夠如圖9所示以從m23到m16的正常順序提取比特。掩碼中有效比特(“I”)的位置可根據(jù)循環(huán)位置確定，例如，圖9所示第I槽的循環(huán)位置是I。類似地，從第2和第3槽中，使用相同掩碼提取比特m15到m8和m7到tv并且將所有提取的比特連接以生成定點(diǎn)數(shù)。部分循環(huán)尾數(shù)在根據(jù)圖6的流程圖的相加或相減計(jì)算中使用時(shí)，33比特寄存器準(zhǔn)備用于計(jì)算，具有4個(gè)槽，每個(gè)槽具有8比特，并且另外I比特用于隱藏比特，如圖10所示。圖10示出部分循環(huán)尾數(shù)的展開結(jié)果的一個(gè)示例。在此示例中，展開單元603確定展開M(A)和M(B)的尾數(shù)的開始槽。首先，對于M(A)，展開的尾數(shù)的前導(dǎo)比特必須位于第I槽中。用于展開尾數(shù)M(B)的開始槽位置根據(jù)以下公式(2)確定。
權(quán)利要求
1.一種用于從輸入定點(diǎn)數(shù)生成包括符號比特字段(S)、指數(shù)字段(E)和循環(huán)尾數(shù)字段(M)的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)生成器(400)，包括 槽指派單元(401)，配置成將所述定點(diǎn)數(shù)中的輸入比特指派到多個(gè)槽，每個(gè)槽具有預(yù)確定數(shù)量的比特； 符號比特生成單元(402)，配置成根據(jù)所述輸入定點(diǎn)數(shù)的符號生成所述符號比特字段(S)； 指數(shù)生成單元(403)，配置成基于在所述輸入定點(diǎn)數(shù)中具有I值的前導(dǎo)有效比特的比特位置，生成所述指數(shù)字段(E);以及 尾數(shù)生成單元(404)，配置成通過以下步驟來生成所述尾數(shù)字段(M):提取具有在相同槽內(nèi)所述前導(dǎo)有效比特后的比特的第一比特群組，提取第二比特群組，所述第二比特群組具有從包括所述前導(dǎo)有效比特的槽的下一槽的開始比特開始的所述第一比特群組中包括的比特與預(yù)確定比特之間的多個(gè)比特的差對應(yīng)的比特，以及在所述第二比特群組的最后比特后提供所述第一比特群組的開始比特。
2.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)生成器(400)，其中循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)X的值使用所述符號比特字段(S)、所述指數(shù)字段(E)和所述循環(huán)尾數(shù)字段(M)表述為
3.一種用于將如權(quán)利要求1或2所述循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)生成器(400)生成的兩個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)相加的循環(huán)浮點(diǎn)加法器，包括 解碼器(602)，配置成從輸入所述循環(huán)浮點(diǎn)加法器的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)中的每個(gè)指數(shù)提取分別指示在每個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)中最高有效比特的位置的循環(huán)位置； 展開單元(603)，配置成根據(jù)所述循環(huán)位置來展開所述尾數(shù)；以及 加法器(604)，配置成根據(jù)每個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的符號比特將所述展開尾數(shù)相加；以及 折疊單元(606)，配置成折疊相加結(jié)果以生成所述循環(huán)尾數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的循環(huán)浮點(diǎn)加法器，其中， 所述展開單元(603)還配置成基于所述循環(huán)位置將每個(gè)尾數(shù)分成兩部分，以及通過在后一部分的最后比特后提供前一部分的開始比特，展開每個(gè)尾數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的循環(huán)浮點(diǎn)加法器，其中， 所述展開單元(603)還配置成 將所述循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的較大一個(gè)數(shù)的所述后一部分寫入第一批多個(gè)槽的前導(dǎo)槽，以及 將所述循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的較小一個(gè)數(shù)的所述后一部分寫入對應(yīng)于在所述循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)之間差的第二批多個(gè)槽的槽， 其中所述第一和第二批多個(gè)槽的每個(gè)槽的比特長度等于所述循環(huán)大小C，并且所述C是2的整數(shù)冪。
6.如權(quán)利要求5所述的循環(huán)浮點(diǎn)加法器，其中 所述加法器(604)還配置成將指派到所述第一批多個(gè)槽和所述第二批多個(gè)槽的每個(gè)尾數(shù)相加，以及將相加結(jié)果指派到第三批多個(gè)槽，以及所述折疊單元(606)還配置成 選擇具有在所述相加結(jié)果中在相同槽內(nèi)具有I值的前導(dǎo)有效比特后的比特的第三比特群組， 選擇具有從包括所述前導(dǎo)有效比特的槽的下一槽的開始比特開始的所述第三比特群組中包括的比特與8比特之間的多個(gè)比特的差對應(yīng)的比特的第四比特群組，以及 通過在所述第四比特群組的最后比特后提供所述第三比特群組的開始比特來折疊所述相加結(jié)果，以生成所述循環(huán)尾數(shù)。
7.如權(quán)利要求3到6任一項(xiàng)所述的循環(huán)浮點(diǎn)加法器，還包括 計(jì)數(shù)器(605)，配置成從所述相加結(jié)果的開始比特統(tǒng)計(jì)前導(dǎo)零計(jì)數(shù)；以及 修改單元(607)，配置成基于所述前導(dǎo)零計(jì)數(shù)，修改所述循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的較大一個(gè)數(shù)的指數(shù)。
8.如權(quán)利要求3到7任一項(xiàng)所述的循環(huán)浮點(diǎn)加法器，其中， 每個(gè)尾數(shù)的比特長度是循環(huán)大小c的整數(shù)倍，以及 所述循環(huán)位置由所述指數(shù)的最小3比特指示。
9.一種從輸入定點(diǎn)數(shù)生成包括符號比特字段(S)、指數(shù)字段(E)和循環(huán)尾數(shù)字段(M)的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的方法，所述方法包括以下步驟 指派(401)所述輸入定點(diǎn)數(shù)到多個(gè)槽，每個(gè)槽具有預(yù)確定數(shù)量的比特； 根據(jù)所述輸入定點(diǎn)數(shù)的符號，生成(402)所述符號比特字段(S)； 基于在所述輸入定點(diǎn)數(shù)中具有I值的前導(dǎo)有效比特的比特位置，生成(403)所述指數(shù)字段(E);以及 通過以下步驟生成(404)所述尾數(shù)字段(M):提取具有在相同槽內(nèi)所述前導(dǎo)有效比特后的比特的第一比特群組，提取第二比特群組，所述第二比特群組具有從包括所述前導(dǎo)有效比特的槽的下一槽的開始比特開始的所述第一比特群組中包括的比特與預(yù)確定比特之間的多個(gè)比特的差對應(yīng)的比特，以及在所述第二比特群組的最后比特后提供所述第一比特群組的開始比特。
10.一種用于使用循環(huán)浮點(diǎn)加法器將兩個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)相加的方法，包括以下步驟 從輸入所述循環(huán)浮點(diǎn)加法器的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)中的每個(gè)指數(shù)提取(602)分別指示在每個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)中最高有效比特的位置的循環(huán)位置； 根據(jù)所述循環(huán)位置來展開(603)所述尾數(shù)； 根據(jù)每個(gè)循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的符號比特將所述展開尾數(shù)相加(604);以及 折疊(606)相加結(jié)果以生成所述循環(huán)尾數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明的一方面將提供用于從輸入定點(diǎn)數(shù)生成包括符號比特字段(S)、指數(shù)字段(E)和循環(huán)尾數(shù)字段(M)的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)的循環(huán)浮點(diǎn)數(shù)生成器(400)。生成器將在定點(diǎn)數(shù)中的輸入比特指派到多個(gè)槽，生成符號比特字段(S)，基于前導(dǎo)有效比特的比特位置生成指數(shù)字段(E)，以及通過提取第一比特群組和第二比特群組，并且通過在第二比特群組的最后比特后提供第一比特群組的開始比特，生成尾數(shù)字段(M)。
文檔編號G06F7/483GK103069381SQ20108006886
公開日2013年4月24日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者淺中和典 申請人:瑞典愛立信有限公司