[发明专利]二进制逻辑电路、获得其硬件表示的方法及其制造方法

说明书

二进制逻辑电路、获得其硬件表示的方法及其制造方法。提供一种用于作为一系列直线段在预定义范围内逼近数学函数的二进制逻辑电路，每条直线段都具有预定一组固定斜率之一以及相应基值，该二进制逻辑电路包括：输入，用于接收在预定义范围内的输入变量；多条逻辑链，每条逻辑链都包括：二进制乘法器，适用于使用h‑1个二进制加法器执行与该组固定斜率中的各个斜率的乘法，其中，h是扩展汉明权重；以及二进制加法器，适用于将基值相加到二进制乘法器的输入或输出；以及选择逻辑，被构造成根据输入变量选择逻辑链之一，以为所接收的输入变量提供数学函数的近似值。

技术领域

本发明涉及用于作为一系列直线段在预定义范围内逼近数学曲线的二进制逻辑电路、以及获得这样的二进制逻辑电路的硬件表示的方法。

背景技术

通常希望在硬件中高速执行某些功能。例如，用于执行计算机图形处理和数字信号处理的集成电路可能经常需要为给定输入值计算对数或伽玛函数的值。用于执行这样的计算的硬件通常在输入值的定义范围内操作，并通常要求计算该函数达到特定等级的精确度。这允许硬件设计者使用对给定函数的逼近，以提供不过度消耗集成电路上的面积量的低延迟解决方案。

log₂函数是一个这样的函数，其通常用硅实现，并且按照惯例，通常在区间[1,2]内由直线来逼近。在图1中示出了米切尔(Mitchell)逼近102。虽然当在硬件中实现时，其提供快速逼近，但是可以看出，特别是在区间[1,2]的中部附近，米切尔逼近不同于log₂函数的曲线101。

米切尔逼近的较差精确度导致基于查找表的方法的开发，诸如在美国专利4,583,180中所描述的。这些方法用在预先计算值的大表中对函数本身的查找代替函数逼近的计算(例如，米切尔的直线)。这样的方法是精确的，但是对查找表的内存要求消耗大面积集成电路，并且可能相对较慢。

开发了查找表方法的进一步精炼，其使用在较小查找表中的值之间的内插，以在减小表的大小的同时，提供类似程度的精确度。由Suganth Paul等人在他们的论文“A fasthardware approach for approximate,efficient logarithm and antilogarithmcomputations”,IEEE Transactions on VLSI Systems,Vol.17,No.2,2009年2月中提出了该种类的一种最新方法。然而，这种方法要求在硬件中使用适于执行两个变量的乘法的乘法阵列。这样的结构复杂，并且在集成电路上消耗大面积。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种二进制逻辑电路，用于作为一系列直线段在预定义范围内逼近数学函数，每条直线段都具有预定一组固定斜率中的一个斜率以及相应基值，该二进制逻辑电路包括：

输入，用于接收在预定义范围内的输入变量；

多条逻辑链，每条逻辑链都包括：

二进制乘法器，适用于使用h-1个二进制加法器执行与该组固定斜率中的相应的一个斜率的乘法，其中，h是以下各项的最小汉明权重：

固定斜率的二进制表示；

固定斜率的三进制表示；以及

所述固定斜率的作为两个二进制数、两个三进制数、或一个二进制数与一个三进制数的乘积的表示；

h-1个二进制加法器在逻辑上被构造成使用具有该最小汉明权重h的固定斜率的表示执行乘法；以及

二进制加法器，适用于将基值相加到二进制乘法器的输入或输出中的一个；以及

选择逻辑，被构造成根据输入变量选择逻辑链中的一个，以针对所接收的输入变量提供数学函数的近似值。