用于检验数字乘法器的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于检验数字乘法器的方法和装置。公开了用于计算误差信号的方法，其中误差信号被确定为总对数和乘积对数的差值，乘积对数被确定为由第一乘法装置所确定的乘积的绝对值的对数，其特征在于，总对数被确定为第一指数和第二指数以及尾数对数的总和，尾数对数被确定为尾数乘积的绝对值的对数，尾数乘积被确定为第一近似的标准化的尾数和第二近似的标准化的尾数的乘积，第一近似的标准化的尾数被确定为第一因数的浮点表示相对于底的标准化的尾数的近似，第一指数是在第一因数的浮点表示中属于底的指数，以及第二近似的标准化的尾数被确定为第二因数的浮点表示相对于底的近似的标准化的尾数，第二指数是在第二因数的浮点表示中属于底的指数。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及用于检验数字乘法器的方法和装置。公开了用于计算误差信号的方法，其中误差信号被确定为总对数和乘积对数的差值，乘积对数被确定为由第一乘法装置所确定的乘积的绝对值的对数，其特征在于，总对数被确定为第一指数和第二指数以及尾数对数的总和，尾数对数被确定为尾数乘积的绝对值的对数，尾数乘积被确定为第一近似的标准化的尾数和第二近似的标准化的尾数的乘积，第一近似的标准化的尾数被确定为第一因数的浮点表示相对于底的标准化的尾数的近似，第一指数是在第一因数的浮点表示中属于底的指数，以及第二近似的标准化的尾数被确定为第二因数的浮点表示相对于底的近似的标准化的尾数，第二指数是在第二因数的浮点表示中属于底的指数。【专利说明】用于检验数字乘法器的方法和装置
技术介绍
由于变得更小的ASIC结构和下降的运行电压，数字电子设备中的瞬时错误是增加的挑战。当在安全关键的系统中使用时，不仅瞬时错误而且永久错误必须被识别。数字乘法器或平方器是很多电子电路的组成部分并且因此必须进行两类错误的检验。为了使乘法器或平方器得到保障，多种方法是可能的。一种可能的方案基于冗余:多次(或者时间上连续地或者并行地在多个乘法机构上)执行乘法运算并且相互比较结果。与此相应地，在这种方法情况下的硬件或时间花费是很高的。另一可能的方案利用奇偶校验或奇偶预测。从乘法的两个操作数的奇偶性出发，进行关于结果的奇偶性的预测。这种方法的缺点是，在结果字中有多重作用的各个错误并不是总是可检测的。另一可能的方案利用剩余码校验:与在基于“奇偶预测”的方案中类似地，从两个操作数的特性(余数)出发进行关于结果的余数的预测。所述余数是整数剩余，该整数剩余在一个数用另一个数(所谓的模数)来整除时产生。此外，其他 的方法也是可能的，诸如可以被用于监控的Berger码、双轨或三轨编码的使用。
技术实现思路
另一种方法基于对数校验的原理:在此利用对数的计算法则(log2在下文中表示以2为底的对数,也作为二元对数(Logarithmus Dualis)已知):log -(X' 少)=log.+ log 2(^； 为了使乘法器的结果得到保障，形成公式(I)的左侧和右侧的差值。该差值在无错误乘法的情况下和在精确地计算log2函数值的情况下等于O。因为在实践中将近似方法用于计算log2函数值，所以该差值自然不精确地是0，而是在围绕O的范围内移动。为了使乘法器得到保障，这意味着，只有当错误的结果超过或低于确定的按百分比计算的与正确结果有关的范围时，才识别出这些错误的结果。这个范围依赖于近似方法的准确度。log2函数值的计算例如可以通过Mitchell近似来实现。Mitchell近似为右边开放的区间[1，2)内的实输入值说明log2的近似:log 2(1 + /) ?/ —11；中O S / < I(2) 因为每个数τ>=1可以表达为2的幂和区间[1，2)内的一个实数的乘积，所以也可以在此将Mitchell近似用于log2 (T)的计算: log2(F) = kygllf -O十 /)) -1012(21 ) + 1g2(l+/) =*+_2? + /)小/,3| 存在有效的数字电路，这些数字电路使用上述的Mitchell近似来计算无符号数的log2函数值。从保障的该原理出发(该原理也类似地适用于其他底的对数)，在本专利技术的第一方面中规定，提供用于计算误差信号的方法，该方法能够实现第一因数和第二因数的由第一乘法装置所确定的乘积的正确性的诊断。即借助这个根据本专利技术所确定的误差信号可以诊断第一乘法装置的乘法是正确的还是有错误的。乘法的正确性在此意味着，乘法的结果位于围绕真正的乘法值的确定的按百分比计算的界限之内。根据本专利技术在此规定，误差信号借助差分装置被确定为总对数(Su_en1garithmus)和乘积对数的差值。乘积对数在此借助第一取对数装置被确定为由第一乘法装置所确定的乘积的绝对值的对数。此外规定，总对数由加法装置确定为第一指数和第二指数以及尾数对数的总和。尾数对数在此借助第二取对数装置被确定为尾数乘积的绝对值的对数，其中尾数乘积借助第二乘法装置被确定为第一近似的标准化的尾数和第二近似的标准化的尾数的乘积。第一近似的标准化的尾数在此借助第一标准化装置被确定为第一因数的浮点表示以b为底的标准化的尾数的近似，其中第一指数是在第一因数的该浮点表示中属于这个底b的指数。即确定第一指数和标准化的尾数，使得其(除符号之外)得出以b为底的第一因数的浮点表示。在此有利地选择标准化的尾数，使得I <标准化的尾数<b适用。类似地，第二标准化的尾数借助第二标准化装置被确定为第二因数的浮点表示以b为底的标准化的尾数的近似，其中第二指数是在第二因数的该浮点表示中属于这个底b的指数。如果利用这种方法确定误差信号，那么这种方法有特别的优点，即已经能够识别乘法结果的小的按百分比计算的失真。在另一特别有利的方面中，第一近似的标准化的尾数被确定为第一因数的浮点表示的标准化的尾数的被限制在第一可预先给定的字宽内的近似。即该近似规定，限定标准化的尾数的准确度。这使该方法特别有效。在另一特别有利的方面中，第二近似的标准化的尾数类似地被确定为第二因数的浮点表示的标准化的尾数的被限制在第二可预先给定的字宽内的近似，这同样提高该方法的效率。也可以组合这两种措施。在一个特别有利的改进方案中规定，第一可预先给定的字宽小于第一因数的字宽。这进一步引起该方法的特别的效率。类似地，可以以相同的优点规定，第二可预先给定的字宽小于第二因数的字宽。在一个特别有利的改进方案中可以规定，第一可预先给定的字宽等于第二可预先给定的字宽。这导致在第二乘法装置的给定的大小的情况下特别准确的表示。在另一特别有利的方面中，乘积对数被确定为第一乘法装置的结果、即第一因数和第二因数的乘积的绝对值的二元对数，尾数对数被确定为尾数乘积的绝对值的二元对数，并且第一和第二因数的浮点表示的底b被选择为2。因此该方法变得特别有效，因为例如用于确定尾数值所需的与底b的乘法或被底b除可以特别简单地通过位移运算来实施。在另一特别有利的方面中规定，第二取对数装置通过已知的Mitchell近似确定尾数对数，该Mitchell近似是用于计算二元对数的特别有效的近似方法。类似地，可以在另一特别有利的方面中规定，第一取对数装置通过Mitchell近似确定乘积对数。在本专利技术的另一特别有利的方面中设置有用于确定第一乘法装置的错误的方法，在该方法中借助判定装置依赖于根据上述权利要求之一所确定的误差信号来确定，第一因数和第二因数的由第一乘法装置所确定的乘积是否是正确的。在此可以以特别简单的方式判定，如果误差信号小于可预先给定的下阈值或者如果误差信号大于可预先给定的上阈值，那么乘积是不正确的。根据本专利技术的方法如至今所描述的那样还对第一因数或第二因数的符号不加考虑。在一个特别有利的改进方案中可以规定，确定第一因数的第一符号并且确定第二因数的第二符号并且确定由第一乘法单元所确定的乘积的第三符号，并且如果由第一符号和第二符号得到的乘积不对应于第三符号，则判定该乘积是不正确的。因此根据本专利技术的方法也可以检验由第一乘法单元所提供的符号的正确性。第一符号和第二符号的这样本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于计算误差信号（e）的方法，所述方法能够实现第一因数（X）和第二因数（Y）的由第一乘法装置（100）所确定的乘积（Z）的正确性的诊断，其中所述误差信号（e）借助差分装置（207）被确定为总对数（S）和乘积对数（P）的差值，其中所述乘积对数（P）借助第一取对数装置（205）被确定为由所述第一乘法装置（100）所确定的乘积（Z）的绝对值的对数，其特征在于，所述总对数（S）由加法装置（208）被确定为第一指数（XShift）和第二指数（YShift）以及尾数对数（L）的总和，其中所述尾数对数（L）借助第二取对数装置（204）被确定为尾数乘积（W）的绝对值的对数，其中所述尾数乘积（W）借助第二乘法装置（203）被确定为第一近似的标准化的尾数（XNorm）和第二近似的标准化的尾数（YNorm）的乘积，其中所述第一近似的标准化的尾数（XNorm）借助第一标准化装置（200）被确定为所述第一因数（X）的浮点表示相对于底（b）的标准化的尾数的近似，其中所述第一指数（XShift）是在所述第一因数（X）的所述浮点表示中属于所述底（b）的指数，以及其中所述第二近似的标准化的尾数（YNorm）借助第二标准化装置（201）被确定为所述第二因数（Y）的浮点表示相对于所述底（b）的近似的标准化的尾数，其中所述第二指数（YShift）是在所述第二因数（Y）的所述浮点表示中属于所述底（b）的指数。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A乌尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE