[发明专利]用硬件实现对数运算的电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用硬件实现对数运算的电路。

背景技术

对数运算是一种常用的运算，在计算信噪比时，一般都需要按db（分贝）为单位输出。目前对数运算在硬件实现的时候，一般是用查找表实现的，这样需要占用大量芯片面积。即使用软件实现，也只能通过泰勒展开等方式计算，计算时间比较长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用硬件实现对数运算的电路，计算速度快且准确，能显著减少所占用的芯片面积。

为解决上述技术问题，本发明的用硬件实现对数运算的电路，包括：

一检测电路，其输入是二进制数，记为a，输入a的位数记为2^N，N为正整数，输出记为b；用于从输入a的高位到低位找出第一个为1的位，则输出b就是这一位所在的位置；

一选择电路，其一输入是所述检测电路的输出b，另一输入是a，输出记为c，输出c的位宽为M，M是小于2^N-N的正整数；用于选出输入a中b位之后紧跟着的M位数据，如果在a中b位之后的位数不足M位时，则在后面补0，凑满M位；输出c则是这M位数据；

一拼接电路，其一输入是所述检测电路的输出b，另一输入是所述选择电路的输出c，输出记为d，输出d是N+M位的数据，d的高N位是b，之后的M位是c。

采用本发明的电路，在计算y=log2(x)，x为16位时，仅仅需要几十个门电路，用纯组合电路即可实现。运算快速而计算结果的最大误差仅仅是0.09，即0.5db。本发明与采用查找表由硬件实现对数运算的电路相比，大大减少了所占用的芯片面积；与采用软件实现对数运算的方式相比，大大提高了执行速度。

本发明可用于各种需要进行对数运算的产品。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是所述用硬件实现对数运算的电路原理框图；

图2是所述用硬件实现对数运算的电路仿真结果图。

具体实施方式

参见图1所示，所述用硬件实现对数运算的电路在一实施例中，包括：

一个检测电路，其输入是二进制数，记为a，a的位数记为2^N（N为正整数），本实施例中N=4。输出记为b（检测结果）。这个检测电路的作用是按a的高位到低位找出第一个为1的位。b就是这一位所在的位置。举例说明，假设a为16位二进制数，从高到低表示为a[15]到a[0]，如果从a[15]到a[0]中第一个为1的位是a[14]，那么b就等于14。

一个选择电路，其一个输入是b，另一个输入是a，输出是c（选择结果）。c的位宽记为M，M是小于2^N-N的正整数，M与所述对数运算电路所要实现的精度有关，本实施例中M=7。这个选择电路的作用是选出a中b位之后紧跟着的M位数据，如果在a中b位之后的位数不足M位时，就在后面补0，凑满M位。输出c就是这M位数据。举例说明，如果b等于14，那么此电路就取a中第14位之后的7位，即输出c等于a[13]到a[7]。如果b等于6，那么此电路就取a中第6位之后的7位，不足补0，即取a[5]到a[0]，最后低位再补个0。

一个拼接电路，其一个输入是b，另一个输入是c，输出是d（拼接运算结果），d是N+M位的，在本实施例中d=4+7=11位，d的高N位是b，之后的M位是c。举例说明，如果b等于14，即二进制表示1110，c等于二进制的0101010。那么d就是二进制表示的11100101010。

图2是上述实施例的仿真结果，其中N=4，M=7，横轴是输入数据x，纵轴是精确计算log2(x)的结果与本电路的运算结果的差的绝对值。从图中可见，当输入数据x在1~65535范围内时，用本电路计算的结果，跟精确的log2(x)计算结果之间最多差0.09。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。