CN114860193B 一种用于计算Power函数的硬件运算电路及数据处理方法 （合肥工业大学）

号一种用于计算Power函数的硬件运算电路及本申请公开了一种用于计算Power函数的硬用查表和对数泰勒级数展开的方式计算第二中数的Power函数运算结果。通过本申请中的技术其能够提供较高的计算精度、支持更广数据范2所述对数计算模块被配置为根据第一参数x的阶码E生成第一中间参数，所述乘法模块用于计算所述对数计算结果与第二参数y的乘积，将所述乘积记作乘法所述指数计算模块被配置为根据所述乘法模块的乘法计算结果w进行指数运算，生成所述第一参数x和所述第二参数y的Power函数运所述对数查表单元被配置为根据所述第一参数x中尾数M的高q+1位进行第一查表，确所述第一乘法器M0的输入端连接于所述对数查表单元，所述第一乘法所述对数组合逻辑单元被配置为根据所述第一乘法值c确定第一逻辑值e2以及第二逻所述第二乘法器M1的输入端分别连接于所述对数组合逻辑单元以及所述第一乘法器所述第一加法器A0的输入端连接于所述对数查表单元，所述第一所述对数泰勒计算单元被配置为根据所述第二乘法值k计算所述第所述对数后处理模块用于根据所述第一中间参数和所述第二中间2.如权利要求1所述的用于计算Powe合逻辑单元被配置为根据所述第一乘法值c确定第一逻辑值e2以及第二逻辑值f2，具体包若等于1，则在所述判断位与所述输入数据的其余位之间增加n33.如权利要求1所述的用于计算Power函数的所述第二加法器A1的输入端分别连接于所述第一加法器A0以及所述对数泰勒计算单元的输出端，所述第二加法器A1被配置为计算所述第一和值与所述第二中间参数的和值，所述第三加法器A2被配置为计算所述第一中间参数与所述第三乘法值4.如权利要求2所述的用于计算Power函数的硬件运算电输入端分别连接于所述第一泰勒逻辑单元以及所述乘法器M3所述加法器A4的两个输入端分别连接于所述乘法器M5以及乘法器M6的所述加法器A5的两个输入端分别连接于所述加法器A3以及所述加法器A4的5.如权利要求1所述的用于计算Power函数所述乘法器M7的两个输入端分别连接于所述第二泰勒逻辑单元的所述加法器A6的一个输入端连接于所述乘法器M7的输出端，所述加法器所述第四乘法器被配置为计算所述乘法模块的乘法计算结果w中的小数部分与ln(2)所述指数组合逻辑单元被配置为根据所述第四乘积b确定第三逻4所述指数泰勒计算模块被配置为根据所述第三逻辑值bl计算中所述第五乘法器被配置为计算所述中间指数值与第四查表值e'的乘积，记作第五乘所述输出组合逻辑单元被配置为根据所述乘法模块的乘法计算结果w中的整数部分与所述第一参数x为Power函数的底数，所述第二参数y为Power函数的步骤31，计算所述乘法模块的乘法计算结果w中的小数部分与5硬件运算电路及一种在工业硬件运算电路中的数据算都能转变成Power函数的综合运算。虽然关于Power函数的软件计算方法已经非常普遍，利用对数通路计算对数log2x，再由乘法通路将参数y与对数结果相乘，最后由指数通路计算指数2"e,最终得到Power函数结果。通过对输入数据区间进行61.M为1与第一参数x的尾数M的和值；对数组合逻辑单元被配置为根据第一乘法值c确为根据第二乘法值k计算第二中间参数；对数后处理模块用于根据第一中间参数和第二中及乘法器M6的输出端，加法器A5的两个输入端分别连接于加法器A3以及加法器A4的输出7辑单元被配置为根据第四乘积b确定第三逻辑值bl；指数泰勒计算模块被配置为根据第三逻辑值bl计算中间指数值；第五乘法器被配置为计算中间指数值与第四查为根据乘法模块的乘法计算结果w中的整数部分与第五乘积，确定第一参数x和第二参数y有如上述第二方面技术方案中任意一项所述的硬件运算电据乘法模块的乘法计算结果w中的整数部分与第五乘积，确定第一参数x和第二参数y的8[0025]本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明[0026]图1是根据本申请的一个实施例的用于计算Power函数的硬件运算电路的示意框[0034]图7(a)是根据本申请的一个实施例的对数计算模块的泰勒级数展开式的结构示[0035]图7(b)是根据本申请的另一个实施例的对数计算模块的泰勒级数展开式的结构[0039]图10是根据本申请的一个实施例的在工业硬件运算电路中的数据处理方法的示数计算模块200被配置为根据乘法模块的乘法计算结果w进行指数运算，生成第一参数x和9间值1.M为1与第一参数x的尾数M的和值；对数组合逻辑单元被配置为根据第一乘法值c确单元以及第一乘法器M0的输出端，第二乘法器M1用于计算第二逻辑值f2与第一乘法值c的理，对数预处理模块201的输入为第一参数x，三[0054]将提前计算好e1的值存入对数查表单元的查找表中，e1对应表的大小为128*x45]作为地址查找得到对应的参数e1；参数f1可以通过参数e1右移位加1得到；提前计算ln辑值e2对应图中的in，第二逻辑值f2对应图中的out，第一逻辑值e2的最高位e2[6]为符号第0位到第5位，其中低位在右；完整表示f2是一个13位(1+6+6)的数据，二进制表示为[0063]本实施例中，对数泰勒计算单元202被配置为根据第二乘法值k计算第二中间参[0064]具体的，对数泰勒计算模块202用于通过对数泰勒级数展开式计算对数预处理模加法器A2；第二加法器A1的输入端分别连接于第一加法器A0以及对数泰勒计算单元202的[0072]具体的，对数后处理模块203用于将对数预处理模块和对数泰勒计算模块得到的对数预处理模块201得到的ln(f1)+ln(f2)和对数泰勒计算模块202得到的lnk一起送入对数然后与对数预处理模块201中得到E-offset的通过[0075]具体的，乘法模块将对数计算模块1泰勒计算模块502被配置为根据第三逻辑值bl计算中间指数值；第五乘法器被配置为计算[0080]上述指数泰勒计算模块502用于通过指数泰勒级数展开式计算指数预处理模块[0083]第一次两个乘法器分别得到bl2和继续计算，第二次两个乘法器分别得到bl4和同时进行第一次加法，加法器得到第三次乘法器得到同时第二次一个加法器得到最后加法得到最终结果e*,其中泰勒展开式中的系数可拆成可拆成和可以直接移位得到。e,输出为eb；将指数预处理模块501得到的中间计算结果e'r和指数泰勒计算模块502得到的一起送入指数计算模块200中的乘法器，得[0091]对xy进行公式变换f(r,y)=x"=2"、*,拆成对数函数和指数函数的形式计算；r＝2q为i获取过程如下：其中round是取绝对值后四舍五入的结果，将得到的e1的值带回f1的表达式中计算出f1的Power函数f(x,y)＝xy的指数；利用以自然常数e为底的指数函数泰勒级数展开式进行求[0116]将[0,1]进行等区间划分，中设定p＝9,t＝512；根据b的数值查表获得bl的指数值通过指数泰勒展开式求解，[0122]为了验证本实施例中计算Power函数的硬件运算电路的性能，将本实施例中的技[0128]通过对上述性能指标进行对比分析，可以发现本实施例在保持高精度计算的同[0129]以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一种用于计算Power的底数为2，指数运算的指数为乘法器的乘法计算结果w。通过本申请中的技术方案，对