[发明专利]一种基于双曲CORDIC的对数乘法计算系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于双曲CORDIC的对数乘法计算系统及方法，属于基本数学运算领域。本发明的系统包括控制模块、指数函数计算模块、对数函数计算模块和基本运算模块，指数函数计算模块和对数函数计算模块分别与控制模块连接；且基本运算模块分别与控制模块、指数函数计算模块和对数函数计算模块连接。本发明的方法通过利用控制模块、指数函数计算模块、对数函数计算模块和基本运算模块进行配合计算，可以实现任意两个浮点型实数的乘法运算，本发明的目的在于克服现有技术中，浮点型数据的乘法计算所需的硬件面积大，且计算精度较低的不足，本发明的系统及方法可以实现任意浮点型实数的乘法运算，且本发明的计算系统面积小，功耗低。

技术领域

本发明涉及基本数学运算领域，更具体地说，涉及一种基于双曲CORDIC的对数乘法计算系统及方法。

背景技术

在众多数学运算中，乘法运算在硬件实现时是一个相当耗时、耗面积、耗功率的过程，这一问题在涉及大量乘法运算的数字信号处理应用中更为关注。在许多数字信号应用中，虽然速度更受重视，但代价是面积大、精度较低。因此，如何设计出在满足较高精度的要求下，尽可能少地占用硬件资源、硬件实现功耗低以及速度快成为主要的研究问题。对数乘法器能够将乘法运算转变为加法运算，其主要包括以下3个步骤：对数函数计算，加法，反对数函数计算(即指数函数计算)。传统计算对数函数或指数函数的方法主要有查找表、分段线性近似法、多项式近似法、数字迭代法以及泰勒公式展开等，但这些方法都存在硬件资源开销大或精度低或数据支持范围小等缺点，所以研究一种克服上述硬件实现缺点的方法具有重大的意义。

CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法即坐标旋转数字计算方法，是J.D.Volder1于1959年首次提出，主要用于三角函数、双曲线、指数、对数的计算。该算法通过基本的加和移位运算代替乘法运算，使得矢量的旋转和定向的计算不再需要三角函数、乘法、开方、反三角、指数等函数。2004年，Tso-BingJuang提出了一种改进的并行的CORDIC算法，大大提高了CORDIC算法的迭代速度,并且达到了很高的精度。随着可编程逻辑器件规模的增大和应用范围的扩大,使得利用硬件电路实现该算法成为可能并具有良好的应用价值。

针对CORDIC算法的应用，现有技术中也提出了一些技术方案，例如专利名称为：一种基于2型双曲CORDIC任意指数函数的计算系统(申请号：201811653497.1；申请日：2018-12-30)，该系统包括核心算法控制模块、2型双曲旋转模式CORDIC模块、2型双曲向量模式CORDIC模块及，基本运算模块包括浮点转换单元、延时单元、加法单元和乘法单元，根据输入的浮点型底数、定点型指数，利用这四个单元以及上述两个模块计算并输出类浮点型结果，可以支持任意浮点型底数、任意定点型指数进行指数函数运算。

综上所述，如何实现乘法运算所需的硬件面积小、精度高和范围广的需求，是现有技术亟需解决的问题。

发明内容

1.要解决的问题

本发明的目的在于克服现有技术中，浮点型数据的乘法计算所需的硬件面积大，且计算精度较低的不足，提供了一种基于双曲CORDIC的对数乘法计算系统及方法，可以实现任意浮点型实数的乘法运算，且本发明的计算系统面积小，功耗低。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的的一种基于双曲CORDIC的对数乘法计算系统，包括控制模块，该控制模块用于进行任务调度；指数函数计算模块，该指数函数计算模块用于计算以2为底、指数范围在[0,1)之间的指数函数，且指数函数计算模块与控制模块连接；对数函数计算模块，该对数函数计算模块用于计算以2为底、真数范围在[1,2]之间的对数函数，且对数函数计算模块与控制模块连接；基本运算模块，该基本运算模块分别与控制模块、指数函数计算模块和对数函数计算模块连接。