[发明专利]前导零的检测结构和方法

说明书

本发明提供一种前导零的检测结构和方法，该结构包括：通过提供由扩展扇出单元、电流处理单元和修正低位数据单元构成的前导零的检测结构，电流处理单元连接在扩展扇出单元与修正低位数据单元之间；扩展扇出单元，用于获取二进制数据流，生成扩展后的二进制数据流；电流处理单元，用于根据扩展后的二进制数据流，生成与二进制数据流的各位对应的数据值；修正低位数据单元，用于对与二进制数据流的各位对应的数据值进行修正，生成二进制数据流的首个1的位置信息。可以对二进制数据流进行前导零的检测，确定出二进制数据流的首个1的位置信息，不会浪费前导零检测电路的输入端口，降低了数据流输入到输出结果的时间，提高了计算效率。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种前导零的检测结构和方法。

背景技术

在半导体领域中，前导零为从二进制数据流的最高位开始扫描出第一个1出现的位置；而从二进制数据流的最高位开始扫描，可以获取到截止到第一个1为止之间所出现的0的个数。前导零在现代集成电路的设计中应用十分广泛，如浮点运算、乱序发射队列、多媒体指令等。例如，浮点数运算过程复杂，其中浮点数尾数前导零的检测是浮点数运算中一个关键的环节，对整个运算速度有重要的影响，目前常用的浮点数格式为美国电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，简称IEEE754)标准，浮点数精度包括了32位单精度，64位双精度和80位以上扩展双精度；对这些精度的浮点数尾数前导零检测的过程为电路通过检测出两个尾数加/减结果的首个“1”的位置，从而就可以通过首零计数器算出左移的位数，从而在结果计算出来后立即进行左移操作，使首个“1”移至最左端。再例如，超标量处理器中的乱序发射技术的重要结构就是发射队列；判断队列中指令的状态以及选择待发指令，一般都是发射队列的时序瓶颈，可以通过前导零电路对发射队列的前导零进行检测，进而查询出发射队列的标志位“1”，从而判断出队列空位或待发指令，调度指令的进入和发射，其查询速度决定了发射队列的性能。

现有技术中，可以采用一种Nbit的前导零检测电路，N为二进制数据流的总位数，图1为现有技术中的32bit的前导零检测电路的结构示意图，如图1所示，以32bit的前导零检测电路为例，该结构包括了两个16-bit的LOPD结构、一个与门结构、一个选择器和一个反相器，两个16-bit的LOPD结构分别和与门结构、选择器、反相器连接；每一个16-bit的LOPD结构由两个8-bit的LOPD结构、一个与门结构、一个选择器和一个反相器构成，两个8-bit的LOPD结构分别和与门结构、选择器、反相器连接；而每一个8-bit的LOPD结构由两个4-bit的LOPD结构、一个与门结构、一个选择器和一个反相器构成，两个4-bit的LOPD结构分别和与门结构、选择器、反相器连接；以此类推。可知，Nbit的前导零检测电路中N的值，由二进制数据流的总位数决定，Nbit的前导零检测电路包括了两个N/2-bit的LOPD结构、一个与门结构、一个选择器和一个反相器，两个N/2-bit的LOPD结构分别和与门结构、选择器、反相器连接；每一个N/2-bit的LOPD结构由两个N/4-bit的LOPD结构、一个与门结构、一个选择器和一个反相器构成，两个N/4-bit的LOPD结构分别和与门结构、选择器、反相器连接；以此类推。从而该Nbit的前导零检测电路可以接收N位数以内的二进制数据流，对二进制数据流进行前导零的检测，确定出二进制数据流的第一个1出现的位置。

然而现有技术中，提供是一种重复利用低位数的编码信号，去不断扩展成多位序列而查找前导零的结构，若输入的二进制数据流的总位数在N以内、但总位数不是2的n次方，也只能选用2的n次方bit的前导零检测电路，例如输入的二进制数据流的总位数为17，只能选用32bit的前导零检测电路的结构，不能选用16bit的前导零检测电路的结构，而没有针对17位的前导零检测电路。从而会浪费前导零检测电路的输入端口，并且造成数据流输入到输出结果的时间会较长，同时该时间会与输入的二进制数据流的位数的开方成正比，计算效率较低。

发明内容