[发明专利]一种误差平坦的浮点数对数运算装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种误差平坦的浮点数对数运算装置，属于通用数字系统领域。

技术背景

现代电子计算机中，绝大多数运算采用浮点数运算，浮点数的效率决定了电子计算机的性能，通用数字系统中，经常需要求对数运算。目前，常用的求对数运算装置有两种：

一种求对数运算装置是查表法装置，该查表法装置会受到通用数字系统资源的约束，导致对数运算结果误差较大。

另一种求对数运算装置是实时运算装置，该实时运算装置对输入的每一个值，进行实时运算。但现有的实时运算装置计算量大，复杂度高，且对数运算结果误差不平坦。

发明内容

有鉴于此，本发明主要目的在于提供一种误差平坦的浮点数对数运算装置，该装置用于实施浮点数的对数运算，其计算量小，复杂度低，对数运算结果精确度高，且误差平坦。

为达成上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种误差平坦的浮点数对数运算装置，用于实施浮点数以2为底的对数运算，该浮点数值表示为                                                ，其中，S为浮点数的符号数，E为浮点数的指数，且E为L位比特数，F为浮点数的尾数，，且F为N位比特数，L与N为自然数，该浮点数对数运算装置包括：

一比较器1，用于判断浮点数的尾数F所属区间，并输出浮点数的尾数F所属区间值i；

一存储器2，与上述比较器1连接，用于接收比较器1输出的浮点数的尾数F所属区间值i，根据该值i输出对应的系数值(p , q , r , b)；

一第一移位器31，与第一加法器41连接，用于接收浮点数的尾数F与存储器2输出对应的系数值(p , q , r , b)中的值p，根据该值p对F进行右移，输出结果S1；

一第二移位器32，与第一加法器41连接，用于接收浮点数的尾数F与存储器2输出对应的系数值(p , q , r , b)中的值q，根据该值q对F进行右移，输出结果S2；

一第三移位器33，与第二加法器42连接，用于接收浮点数的尾数F与存储器2输出对应的系数值(p , q , r , b)中的值r，根据该值r对F进行右移，输出结果S3；

一第一加法器41，与第三加法器43连接，用于将第一移位器31的输出结果S1与第二移位器32的输出结果S2相加，输出相加结果A1；

一第二加法器42，与第三加法器43连接，用于将第三移位器43的输出结果S3与存储器2输出对应的系数值(p , q , r , b)中的值b相加，输出相加结果A2；

一第三加法器43，与第四加法器43连接，用于将第一加法器41的输出结果A1与第二加法器42的输出A2相加，输出相加结果A3；

一第四加法器44，与组合电路7连接，用于将第三加法器43的输出结果A3与浮点数的尾数F相加，输出相加结果A4；

一减法器5，与组合电路7连接，用于将浮点数的指数E与值相减，输出相减结果Z1；

一反相器6，与组合电路7连接，用于接收浮点数的符号数S，将浮点数的符号数S取反，输出反相值J；

一组合电路7，用于接收减法器5输出相减结果Z1、第四加法器44输出结果A4和反相器6的输出反相值J，并且将三者相加，输出该浮点数对数运算结果Y。

上述比较器(1)设置判断门限，其判断门限分别为：，……，其具体如下：将对数曲线沿y轴方向平均划分n区间，求取各区间F的取值范围，设定比较器的判断门限为，……。

本发明的一种误差平坦的浮点数对数运算装置与现有技术相比具有以下的优点：该装置对浮点数的对数运算速度快，没有乘法运算，计算量小，复杂度低，只需查表，判断，移位，加法等简单操作，提高浮点数对数运算结果精确度，且平坦误差值。

附图说明

图1 表示本发明的浮点数的表示法的示意图。

图2 表示本发明线性线段分区间逼近对数曲线的示意图。

图3 表示本发明的一种误差平坦的浮点数对数运算装置的架构示意图。

图4 表示对数曲线被划分4区间，本发明的浮点数对数运算结果误差曲线与“Low Cost Hardware Implementation of Logarithm Approximation”的浮点数对数运算结果误差曲线进行比较图。