[发明专利]基于CORDIC算法的正余弦、反正切函数运算的装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于CORDIC算法的正余弦、反正切函数运算的装置及方法，包括异常处理模块：检测输入弧度值是否存在异常，如果输入弧度值合法，输出到预处理模块；预处理模块：将异常处理模块输入的弧度值转换到CORDIC算法可计算的范围，并输入到四步并行迭代模块；四步并行迭代模块：基于CORDIC算法实现四步并行迭代运算，具体为：对预处理模块得到的数据进行X通道、Y通道和Z通道迭代运算，以及对符号因子预测；标准化浮点归一化模块：对四步并行迭代模块得到的数据进行前导零检测，然后归一化组合成标准的浮点形式输出。本发明不仅提高了正余弦和反正切函数计算结果的可表示精度，同时极大的减少了计算所需的迭代次数。

技术领域

本发明涉及正余弦、反正切函数运算的技术领域，具体涉及一种基于CORDIC算法的正余弦、反正切函数运算装置及方法。

背景技术

正余弦和反正切函数计算是科学计算中相当常见的几种超越函数计算，目前主要的硬件设计方案主要包括查表法、多项式逼近方法和CORDIC(COordinate RotationDIgital Computer，坐标旋转数字计算机)方法；随着精度要求的提高，查表法和多项式逼近法硬件资源消耗成指数增加；传统CORDIC算法可以通过移位和相加计算三角函数，但是在高精度要求下需会产生极大的计算延迟。目前正余弦和反正切函数计算精度主要包括定点、单精度浮点和双精度浮点，针对128位浮点的计算硬件实现研究还较少。

发明内容

本发明旨在提供了一种基于并行CORDIC算法的正余弦、反正切函数运算装置及方法，利用四步并行分支CORDIC算法，将四次单步迭代合并为一次四步迭代，每次迭代进行四位有效精度的逼近，降低了CORDIC算法由逐位迭代所带来的巨大延时代价。

本发明技术方案的第一方面，提供一种基于CORDIC算法的正余弦、反正切函数运算的装置，所述装置包括：

异常处理模块：检测输入弧度值是否存在异常，如果输入弧度值合法，输出到预处理模块；

预处理模块：将异常处理模块输入的弧度值转换到CORDIC算法可计算的范围，并输入到四步并行迭代模块；

四步并行迭代模块：基于CORDIC算法实现四步并行迭代运算，具体为：对预处理模块得到的数据进行X通道、Y通道和Z通道迭代运算，以及对符号因子预测；

标准化浮点归一化模块：对四步并行迭代模块得到的数据进行前导零检测，然后归一化组合成标准的浮点形式输出。

进一步的，所述四步并行迭代模块中的四步并行迭代运算是将CORDIC算法中的四次单步迭代合并为一次四步并行迭代，在每一次的四步并行迭代中，同时预测4个符号因子δ_i，δ_i+1，δ_i+2，δ_i+3，所述四步并行迭代公式为：

其中，i表示四步并行迭代次数，δ_i，δ_i+1，δ_i+2，δ_i+3表示四个符号因子，θ_i，θ_i+1，θ_i+2，θ₃表示四个旋转角度，x_i，y_i，z_i表示第i次四步并行迭代X通道、Y通道、Z通道的初始值，x_i+4，y_i+4，z_i+4表示第i次四步并行迭代X通道、Y通道、Z通道的结果。

进一步的，当所述装置在进行正余弦函数运算时，所述符号因子δ_i，δ_i+1，δ_i+2，δ_i+3的取值范围均为{-1，1}。