[发明专利]面向非线性函数的计算装置及方法

说明书

本发明涉及一种面向非线性函数的计算装置，包括查找单元，用于根据所述函数以及函数变量输入值确定函数和对应的线性函数参数；以及计算单元，用于利用所述输入值和所述对应的线性函数参数进行计算。

技术领域

本发明涉及计算领域，特别涉及一种面向非线性函数的计算装置及方法。

背景技术

非线性函数是函数形式的一种，在许多技术领域中都涉及针对非线性函数的计算。非线性函数的计算通常包含乘法运算、除法运算、指数运算和三角函数运算等一系列复杂运算，其计算较为繁琐，通常需要采用算术逻辑单元等部件完成相应运算，相应的，运算电路设计复杂度较高。

现有技术中采用的通用型算术逻辑单元，例如CPU中的ALU，对非线性函数进行计算存在资源利用率低、执行速度慢、电路硬件开销大等一系列问题，无法满足许多低功耗应用场景。尤其是在某些特定算法中，部分非线性函数以较高频率出现，例如，神经网络中存在于每一层的sigmoid函数，其运算速度的快慢以及运算能耗的多少直接制约着整个神经网络的计算效率。

因此，需要一种能够简化电路设计的快速计算非线性函数的装置及方法。

发明内容

本发明提供一种面向非线性函数的计算装置及方法，包括查找单元，用于根据所述函数以及函数变量输入值确定函数和对应的线性函数参数；以及

计算单元，用于利用所述输入值和所述对应的线性函数参数进行计算；

其中，所述线性函数参数包括乘法参数和加法参数。

优选的，所述计算单元包括用于对所述输入值和所述乘法参数执行乘法运算的乘法器。

优选的，所述乘法器是基于布斯编码的乘法器。

优选的，所述基于布斯编码的乘法器包括

布斯编码单元，用于对输入值和乘数参数进行布斯编码；

部分积计算单元，用于计算部分积；以及

压缩单元，用于将所述部分积相加，并获得所述乘法器的输出值。

优选的，所述布斯编码单元采用了基四的布斯编码方式。

优选的，所述计算单元还包括用于对所述乘法器的输出值和所述家法参数执行加法运算的加法器。

优选的，所述函数区间是根据函数自变量的分布规律划分的。

优选的，所述查找单元包括：

匹配单元，用于将非线性函数的输入值匹配至对应的函数区间；

查找表单元，用于根据所述函数区间确定对应的线性函数参数。

根据本发明的另一个方面，还提供一种非线性函数的计算方法，包括以下步骤：

利用所述函数区间的端点计算所述函数区间对应的线性函数的乘法参数和加法参数并保存为查找表；

利用所述查找表查找所述非线性函数的输入值对应的所述函数区间以及所述线性函数的乘法参数和加法参数；

利用所述非线性函数的输入值以及对应的所述线性函数的乘法参数和加法参数进行计算。

优选的，对所述乘法参数和所述输入值执行布斯编码并产生部分积；

将所述部分积求和之后与所述加法参数执行加法运算并获得计算结果。