[发明专利]一种基于注入值的浮点加法尾数快速舍入方法

说明书

本发明提供了一种基于注入值的浮点加法尾数快速舍入方法，包括以下步骤：步骤A1：基于注入值的舍入算法，在浮点数的尾数相加时，在有效尾数相加的过程中，于最低位L位上预先加上一个1，提前算出尾数有效位的和的最低位L为1时的结果；步骤A2：尾数求和使用并行前缀加法器PPA，同时计算出两个有效尾数的和a+b以及加了注入值1的和a+b+1，之后根据最低位L和保护位G、舍入位R、粘滞位S的值从a+b、a+b+1中选择正确的舍入值，a、b分别是两个浮点数移位后的有效尾数。本发明的有益效果是：克服了传统浮点算术运算中尾数的计算舍入延时大的缺点，非常适合高速算术运算单元的实现。

技术领域

本发明涉及浮点加法尾数快速舍入方法，尤其涉及一种基于注入值的浮点加法尾数快速舍入方法。

背景技术

20世纪80年代之前，由于晶体管尺寸较大，单片芯片上无法集成较多的晶体管，所以很多算术计算都是通过算法优化后，转化为整数或定点数来实现。因为整数或定点数需要的晶体管数目较少，功耗小，所以可以在单个芯片上集成一定数量的整数算术单元。因此，学术界和工程上对整数和定点数的算术运算研究的较多，提出了很多较好的算法和结构。相比于浮点数，整数或定点数可以表示的范围非常小，同时，精度不够。复杂的算法经过整数化或定点化后，多出的精度必须舍去，所以导致各种算法的计算结果累计误差很大。

随着集成电路工艺的发展，晶体管的尺寸越来越小，面积呈现几何式的下降，单个芯片上可以集成更多的晶体管，可以实现更加具有复杂功能的算术运算单元，因此浮点运算应运而生，各种浮点算术单元的算法和结构被提出。在工程方面，数字信号处理器DSP和CPU、GPU等开始集成浮点算术单元。

目前，使用最广泛的浮点算术单元有浮点加法器、浮点乘法器、浮点除法器和浮点开平凡单元，一些高级的DSP芯片中甚至包含了浮点余弦、浮点正弦、浮点正切、浮点余切等算术单元。由于浮点数的尾数在运算过程中，会产生多于标准定义的位宽，所以必须对尾数的中间计算结果进行舍入处理。舍入过程一般是将尾数的中间计算结果按照标准定义的规则，在有效尾数的最低位L位上加上一个舍入进位。对于计算机而言，数字是用二进制表示的，因此，需要在L位上确定是否需要加上舍入进位1。这就需要再利用一个整数加法器来完成舍入过程，从而导致了结算过程的增加，反映在电路上，就是增加了电路的延时和增大了电路的面积。

因此，如何提供一种快速的舍入算法，从而减小整个算术运算中尾数计算的这部分时间，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于注入值的浮点加法尾数快速舍入方法。

本发明提供了一种基于注入值的浮点加法尾数快速舍入方法，包括以下步骤：

步骤A1：基于注入值的舍入算法，在浮点数的尾数相加时，在有效尾数相加的过程中，于最低位L位上预先加上一个1，提前算出尾数有效位的和的最低位L为1时的结果；

步骤A2：尾数求和使用并行前缀加法器PPA，同时计算出两个有效尾数的和a+b以及加了注入值1的和a+b+1，之后根据最低位L和保护位G、舍入位R、粘滞位S的值从a+b、a+b+1中选择正确的舍入值，a、b分别是两个浮点数移位后的有效尾数。

作为本发明的进一步改进，步骤A1包括以下步骤：

步骤A101：对绝对值较小的浮点数的尾数进行移位后，根据尾数中每一位的权值分离出保护位G、舍入位R，将其余的所有位进行逻辑或运算求得粘滞位S，以及有效尾数b，有效尾数b的最低位为L；

步骤A102：将绝对值较大的浮点数的尾数a和步骤A101中的有效尾数b求和，同时在二者的L位处加上1，即为了舍入提前注入一个进位值；

步骤A103：由于注入值的权重位于两个有效尾数a、b的L位上，注入值1作为加法器的最低位输入，利用对数超前加法器完成。