[发明专利]高吞吐量低延时的单精度浮点数除法器设计方法

说明书

本发明提出了高吞吐量低延时的单精度浮点数除法器设计方法，通过采用通用分段线性PWL使用适当的段数和分数比特宽度来满足预定义的最大绝对误差的要求，再通过执行一次改进之后戈德施密特算法迭代之后，进行误差分析并确定精度，还通过采用基‑4和基‑8booth编码方法进行优化，来减少硬件的数量；与现有的方法相比，本发明在延时和吞吐量方面具有压倒性的优势。

技术领域

本发明具体涉及高吞吐量低延时的单精度浮点数除法器设计方法。

背景技术

加法器、减法器、加法器、加法器等浮点的算术器单元是现代数字计算机架构中的基本运算符。基于上述浮点的算术器单元也提出了几种不同的实现浮点数分法器的算法。在它们中，慢速计算的算法，如SRT，CORIDC算法需要许多迭代周期。快速计算的算法，如戈德施密特和牛顿-拉夫森方法，而上述算法都需要在每个迭代周期内进行复杂的计算，导致其运算周期长，运算效率低。因此，有必要提供一种新型的高吞吐量低延时的单精度浮点数除法器设计方法以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了高吞吐量低延时的单精度浮点数除法器设计方法，其在每个迭代周期内的计算方式简单，有效减小了算法器的延时性。

高吞吐量低延时的单精度浮点数除法器设计方法，其特征在于：包括有如下步骤：

步骤1：通过通用分段线性PWL来满足预定义的最大绝对误差的要求：

用线性分段方式计算1/1.x的近似值，采用以下式子计算：

其中x是尾数；

斜率q_s的小数位与其他数据q_w的小数位宽度分开，其中q_s＜q_w；

把q_w和k_w的值设置相同，预定义的最大绝对误差e_p为6.8^e-5；

步骤2：对戈德施密特算法进行改进，并执行一次改进之后戈德施密特算法迭代，线性分段运算结果R_p是1/1.x的近似值；

改进之后戈德施密特算法的递归方程为：

x_i+1＝x_i(1+R_i)

R_i+1＝R_i²

初始值为：

x₀＝A·app(1/B)

R₀＝1-B·app(1/B)

运算之后的初始值为：x₀＝1.y×R_p (2)

R₀＝1-1.x×R_p (3)

此时的改进后的结果为：

R_g＝x₀+x₀×R₀ (4)

步骤3：误差分析：

戈德施密特算法的误差可以表示为

1.x和1.y都属于该范围[1、2)，所以戈德施密特的研究范围为：