[发明专利]具有带有复数指数非线性函数的指令集的数字处理器

说明书

提供了一种数字处理器，其包括具有复数指数函数的指令集。该数字处理器针对输入值x通过以下操作求复数指数函数的值：获取复数指数软件指令，以输入值x的作为输入，并且响应于该复数指数软件指令：调用至少一个复数指数函数单元，所述复数指数函数单元实施复数指数软件指令以将复数指数函数应用于输入值x；并且生成对应于输入值x的复数指数的输出。输入值x的复数指数函数可通过以下操作来求解：约束该输入值以保持给定的范围；利用查找表计算粗略近似角度；调整所述粗略近似角度以获取从0到θ的角度；以及利用多项式近似计算精确校正值。

对相关申请交叉引用

本申请要求序列号为61/552,242、2011年10月27日提交的、名称为“SoftwareDigital Front End(SoftDFE)Signal Processing and Digital Radio”的美国专利临时申请的优先权，该申请通过引用并入本文。

本申请关联于序列号为12/324,926、名称为“Digital Signal Processor havingInstruction Set with One or More Non-Linear Complex Functions”的美国专利申请和序列号为12/362,879、名称为“Digital Signal Processor having Instruction Setwith An Exponential Function Using Reduced Look-UP Table”的美国专利申请，上述申请均在2008年11月28日提交，并通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及数字处理技术，并且更特别地，涉及用于复数指数函数的数字处理的技术。

背景技术

数字信号处理器(DSP)为用于数字处理的专用处理器。信号通常从模拟形式转换至数字形式，以数字形式操作，并且然后转换回模拟形式，以进行进一步处理。数字信号处理算法通常需要针对一组数据快速并且高效地执行大量的数学操作。

因此DSP经常结合专用硬件以执行数学密集型(math-intensive)处理应用所需要的软件操作，如加法，乘法，乘法累加(MAC)，和移位累加。乘法累加体系结构，例如，认识到很多公共数据处理操作涉及两数相乘，将结果值加到另一值然后累加结果。这些基本操作可使用专用高速乘法器和累加器有效地执行。

向量处理器实施包括对向量(即，一维数据阵列)操作的指令的指令集。另一方面，标量DSP，具有对单个数据项操作的指令。向量处理器针对特定工作量提供了增强的性能。

然而，DSP和向量处理器，通常不提供专用指令来支持复数指数函数。然而，逐渐地，在处理器中需要复数指数操作。例如，当第一复数乘以第二复数时需要复数指数操作。复数指数函数是重要的，因为其为周期性信号提供基础并且能够表征线性、非时变信号。

因此，需要具有支持复数指数函数的指令集的数字处理器，例如DSP和向量处理器。

发明内容

一般地，提供了一种数字处理器，其包括具有复数指数函数的指令集。根据本发明的一方面，所公开的数字处理器通过获取一个或多个复数指数软件指令，以输入值x作为输入，针对输入值x求复数指数函数的值；并响应于至少一个复数指数软件指令，执行如下步骤：调用至少一个复数指数函数单元，所述复数指数函数单元实施一个或多个复数指数软件指令，以将该复数指数函数应用至输入值x；并生成对应于输入值x的复数指数的输出。

根据本发明另一方面，所公开的数字处理器通过约束输入值以保持给定范围，针对输入值x求复数指数函数的值；利用输入值的多个最高有效位(MSB)使用查找表计算粗略近似角；调整(scale)粗略近似角以获取从0至θ的角度；并利用多项式近似计算精确校正值。该多项式近似包括，例如，泰勒级数(Taylor Series)，诸如三次近似。