[发明专利]用硬件实现指数运算的电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用硬件实现指数运算的电路。

背景技术

指数运算是一种常用的运算，在支持浮点运算的处理器中，与对数运算一样，经常被要求实现。目前指数运算在硬件实现的时候，一般是用查找表实现的，这样需要占用大量的芯片面积。即使用软件方式实现，也只能通过泰勒展开等方式计算，计算时间比较长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用硬件实现指数运算的电路，计算速度快、精度高，且能显著减少所占用的芯片面积。

为解决上述技术问题，本发明的用硬件实现指数运算的电路，包括：

一最高位补“1”电路，其输入是a[M-1]到a[0]，用a[M-1：0]表示，输出记为b；用于在输入的最高位前补一个逻辑”1”，使输出b的最高位为1，其余位从高到低则为a[M-1：0]；

一移位电路，其一输入是所述最高位补“1”电路的输出b，另一输入是a[M+N-1]到a[M]，记为a[M+N-1：M]，表示成十进制数则为k，输出记为c，如果k-M是负数，则将b右移M-k位，如果k-M是非负数，则将b左移k-M位，补0。

采用本发明的用硬件实现指数运算的电路，在计算2^x，x为11位浮点数，高4位为整数部分，低7位是小数部分时，仅仅需要几十个门电路，由纯组合电路即可实现。运算快速而计算结果的最大误差仅仅是6%。本发明与采用查找表由硬件实现指数运算的电路相比，大大减少了所占用的芯片面积；与采用软件实现指数运算的方式相比，大大提高了执行速度。

本发明可用于各种需要进行指数运算的产品。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是所述用硬件实现指数运算的电路的原理框图；

图2是所述用硬件实现指数运算的电路仿真结果图。

具体实施方式

参见图1所示，所述用硬件实现指数运算的电路，在下面的实施例中M=7，N=4，输入a有7+4=11位，输出c有2⁴=16位，该电路包括：

一个最高位补”1”电路，其输入是a[M-1]到a[0]，用a[M-1：0]表示，输出记为b。这个最高位补”1”电路的作用是在输入的最高位前补一个逻辑”1”，所以b的最高位是1，其余位从高到低就是a[M-1：0]。例如，假设a用二进制表示为10110110101，那么a[M-1：0]就是0110101（M=7），那么b就是10110101。

一个移位电路，其一个输入是所述最高位补”1”电路的输出b，另一个输入是a[M+N-1]到a[M]，记为a[M+N-1：M]，表示成十进制数就记为k；输出记为c。这个选择电路的作用就是，如果k-M是负数，就把b右移M-k位，如果k-M是非负数，就把b左移k-M位，补0。例如，假设a用二进制表示为10110110101，那么a[M+N-1：M]就是1011（M=7，N=4），那么k就是11。由于k-M=11-7=4，是非负数，那么输出c就是b右移4位补0，c就等于101101010000。

图2是上述实施例的仿真结果，其中横轴是输入数据，M=7，N=4；纵轴是精确计算2^x的结果与本发明的运算结果的差同精确值之间的比值。从图中可见，当输入x的范围在1~2047内，用本电路计算2^x的结果与2^x的精确值之间的差别仅占2^x的精确值的0.06即最大计算误差为6%。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。