[发明专利]一种非线性函数运算装置及方法

说明书

本公开提供了一种非线性函数运算装置及方法，装置包括查表部和线性拟合部，查表部存储有多个线性函数的斜率值和截距值，并根据浮点数获取相应的斜率值k和截距值b；线性拟合部根据查表得到的斜率值k和截距值b，得到相应的线性函数y＝k×x+b，并将浮点数代入线性函数，得到线性函数的函数值，以作为浮点数在非线性函数中的函数值。本公开将非线性函数拟合为多个线性函数，只需针对不同的自变量选择相应的线性函数，故在运算时只需要进行简单的加法和乘法运算，因此简化硬件设计，并提高运算速度，同时降低芯片功耗和面积。

技术领域

本公开属于计算机领域，尤其涉及一种非线性函数运算装置及方法。

背景技术

算术逻辑单元(arithmetic logic unit，缩写ALU)是进行整数运算的结构。在计算机中，算术逻辑单元(ALU)是专门执行算术和逻辑运算的数字电路。ALU是计算机中央处理器的最重要组成部分，甚至连最小的微处理器也包含ALU作计数功能。在现代CPU(Central Processing Unit，中央处理器)和GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)中已含有功能强大和复杂的ALU；一个单一的元件也可能含有ALU。大部分ALU都可以完成以下运算：整数算术运算(加、减，有时还包括乘和除，不过成本较高)，位逻辑运算(与、或、非、异或)，移位运算(将数据向左或向右移位或浮动特定位)，移位可被认为是乘以2或除以2。算数逻辑单元通常只含有线性运算部件，当算数逻辑单元进行复杂的幂运算等操作时，通常需要好几个运算周期。

为了加快处理器的运算速度，CPU和GPU中通常会集成FPU(Floating-Point Unit，浮点运算单元)。FPU是专门用于浮点运算的处理器，并且可能支持一些超越函数的计算，例如log₂x。

现有技术在计算非线性函数时，通常是将复杂的运算拆解成简单的运算，再经过几个运算周期后才能得到结果。这使得运算速度慢，运算装置面积大，功耗高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开的目的在于，提供一种非线性函数运算装置及方法，解决现有技术在计算线性函数时运算速度慢、运算装置面积大、功耗高等问题。

(二)技术方案

本公开提供一种非线性函数运算装置，装置包括：

查表部，其存储有多个线性函数的斜率值和截距值，其中，多个线性函数由非线性函数分段线性拟合而得到，并且，查表部用于根据输入的浮点数获取相应的斜率值k和截距值b；

线性拟合部，用于根据查表得到的斜率值k和截距值b，得到相应的线性函数y＝k×x+b，并将浮点数代入线性函数，得到线性函数的函数值，以作为浮点数在非线性函数中的函数值。

本公开还提供一种非线性函数运算方法，方法包括：

根据浮点数从多个线性函数中获取一个线性函数的斜率值k和截距值b，其中，多个线性函数由非线性函数分段线性拟合而得到；

根据得到的斜率值k和截距值b，得到相应的线性函数y＝k×x+b，并将输入的浮点数代入所述线性函数，得到线性函数的函数值，以作为浮点数在非线性函数中的函数值。

(三)有益效果

本公开将非线性函数拟合为多个线性函数，只需针对不同的自变量选择相应的线性函数，故在运算时只需要进行简单的加法和乘法运算，因此简化硬件设计，并提高运算速度，同时降低芯片功耗和面积。

附图说明

图1是本公开实施例提供的非线性函数运算装置的结构图。

图2是本公开实施例提供的非线性函数运算装置的内部结构图。

图3是本公开实施例中线性拟合部的内部结构图。