分段线性逼近的系统及方法技术方案

本发明专利技术揭示一种设备，其包含：一或多个寄存器，其经配置以存储输入值的矢量。所述设备还包含系数确定单元，其经配置以响应于由处理器执行单个指令，选择多个分段分析系数。所述多个分段分析系数包含一或多组分段分析系数，且每一组分段分析系数对应于输入值的矢量的输入值。所述设备进一步包含算术逻辑电路，其经配置以响应于至少单个指令的执行，基于多个分段分析系数及输入值的矢量确定函数的估计输出值。

Systems and Methods of Piecewise Linear Approximation

The invention discloses a device comprising one or more registers configured to store vectors of input values. The device also includes a coefficient determination unit configured to select multiple piecewise analysis coefficients in response to a single instruction executed by a processor. The multi-segment analysis coefficients include one or more component analysis coefficients, and each component analysis coefficient corresponds to the input value of the vector of the input value. The device further comprises an arithmetic logic circuit configured to determine an estimated output value of a function based on a vector of multiple piecewise analysis coefficients and input values in response to execution of at least a single instruction.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分段线性逼近的系统及方法相关申请案的交叉参考本申请案主张在2016年7月29日提交申请的美国专利申请案第15/224,237号的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文中。
本专利技术一般涉及使用输入值的矢量的分段线性逼近。
技术介绍
技术的进步已产生较小且较强大计算装置。举例来说，当前存在各种便携式个人计算装置，包含无线电话，例如移动及智能电话、平板及膝上型计算机，其为小型、轻量且容易由用户携带。这些装置可经由无线网络传递语音及数据包。此外，许多此些装置并入有额外功能性，例如数字静态相机、数字摄像相机、数字记录仪及音频文件播放器。此外，此些装置可处理可执行指令，包含可用于接入因特网的软件应用程序，例如web浏览器应用程序。如此，这些装置可包含显著计算能力。为了实现高级计算能力，某些函数(例如，数学计算，例如反函数、平方根函数、反平方根函数、指数函数、对数函数、三角函数等)可由处理器逼近以减少计算时间及增加计算效率。例如，可藉由生成基于多阶多项式的泰勒展开式来逼近特定函数。然而，使用从多阶多项式生成的泰勒展开式来逼近函数可使用相对大量的指令。执行并处理大量指令可使用重要的计算资源，例如相对大量的处理周期，相对大量的存储器存储空间，大量执行单元或其组合。
技术实现思路
在特定方面中，一种设备包含一或多个寄存器，其经配置以存储输入值的矢量。该设备还包含系数确定单元，其经配置以响应于由处理器执行单个指令，选择多个分段分析系数。多个分段分析系数包含一或多组分段分析系数，且每一组分段分析系数对应于输入值之矢量的输入值。所述设备进一步包含算术逻辑电路，其经配置以响应于至少单个指令的执行，基于多个分段分析系数及输入值的矢量确定函数的估计输出值。在另一特定方面中，一种方法包含接收输入值的矢量。所述方法还包含执行单个指令以选择多个分段分析系数。所述多个分段分析系数包含一或多组分段分析系数，且每一组分段分析系数对应于输入值之矢量的输入值。所述方法还包含基于多个分段分析系数及输入值矢量确定函数的估计输出值。在另一特定方面中，一种设备包含用于接收输入值之矢量的装置。所述设备还包含用于执行单个指令以选择多个分段分析系数的装置。所述多个分段分析系数包含一或多组分段分析系数，且每一组分段分析系数对应于输入值之矢量的输入值。所述设备进一步包括用于基于多个分段分析系数及输入值矢量确定函数的估计输出值的装置。在另一特定方面中，一种非暂时性计算机可读媒体包括至少单个指令，当由处理器执行时，所述指令致使处理器基于输入值的矢量来选择多个分段分析系数。所述多个分段分析系数包含一或多组分段分析系数，且每一组分段分析系数对应于输入值之矢量的输入值。至少单个指令致使处理器基于所选择的多个分段分析系数而生成分段分析系数的矢量。在检视申请案(包含以下章节)之后，本专利技术的其它方面，优点及特征将变得显而易见：“附图说明”，“具体实施方式”及“权利要求书”。附图说明图1为用于使用分段分析来生成函数的估计值的系统的实例的框图；图2为执行矢量化表查找指令的说明性过程的图；图3为执行矢量算术指令的说明性过程的图；图4为执行矢量化表查找指令的另一说明性过程的图；图5为执行矢量算术指令的另一说明性过程的图；图6为执行单个分段逼近指令的说明性过程的图；图7为执行单个分段逼近指令的另一说明性过程的图；图8为说明生成函数的估计值的方法的实例的流程图；及图9为可操作以生成函数的估计值的装置的特定说明性实例的框图。具体实施方式下文参考图式描述本专利技术的特定方面。在描述中，贯穿诸图式共同特征由共同参考数字指定。如本文中所使用，各种术语仅用于描述特定实施的目的，且不旨在限制实施。例如，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一(a)”、“一(an)”及“所述”意欲包含复数形式。可进一步理解，术语“包括(comprises)”及“包括(comprising)”可与“包含(includes)”或“包含(including)”互换使用。另外，应理解，术语“其中(wherein)”可与“其中(where)”互换使用。如本文中所使用，用于修饰元件(例如结构、组件、操作等)的序数术语(例如，“第一”、“第二”、“第三”等)本身并不指示元件相对于另一元件之任何优先顺序或次序，而仅将元件与具有相同名称(如果不使用序数术语)的另一元件区分。如本文中所使用，术语“组”是指特定元素中的一或多者，且术语“多个”是指特定多个(例如，两个或多于两个)元素。本专利技术描述了通过执行减少数目的指令(例如，一个或两个指令)来使用分段线性逼近来估计函数的输出值。例如，处理器可接收输入值的矢量(对应于函数的输入值)，且可选择多个分段分析系数。在一些实施方案中，处理器可生成分段分析系数的矢量，其包含多个分段分析系数。在特定实施中，函数可为非线性，且分段分析系数可基于非线性函数的一阶泰勒展开式(例如，线性逼近)。可从包含多个分段分析系数的表选择多个分段分析系数。处理器可使用置换网络来基于输入值的矢量及表来选择多个分段分析系数(或生成分段分析系数的矢量)。为了说明，可使用置换网络来基于输入值的矢量而选择表中所包含的多个分段分析系数中的一或多者并将其从第一寄存器路由到包括多个分段分析系数(例如，分段分析系数的矢量)的第二寄存器。输入值的矢量的每一输入值可对应于一组分段分析系数。此外，可经由执行单个指令来执行选择多个分段分析系数。另外，处理器可基于多个分段分析系数及输入值的矢量来确定(例如，生成)函数的估计输出值。例如，算术逻辑电路可通过将第一分段分析系数与第一输入值相乘来生成乘积。算术逻辑电路可通过加总乘积及第二分段分析系数来生成第一估计输出值。在一些实施方案中，可通过执行另一单个指令来执行确定函数的估计输出值。在其它实施方案中，选择多个分段分析系数并确定估计输出值都可响应于相同的单个指令而执行。如与其它逼近技术相比，通过使用线性逼近来估计非线性函数的值，可使用更少的指令来生成函数的估计输出值。与其它逼近技术相比，通过减少用于生成估计输出值的指令的数量，可实现用于生成估计输出值的计算资源的量的减少。另外，通过使用置换网络来路由分段分析系数，如与每元素或每通道查找表相比，可实现用于存储表、生成估计输出值或两者的存储器的量的减少。参考图1，描绘用于使用分段分析以生成对应于一或多个输入值的函数的估计输出值的系统100。根据一些实施方案，分段分析可基于使用一阶泰勒展开式的函数的线性逼近(例如，y＝a*x+b)。在一些实施方案中，所述函数可包含或对应于非线性函数。例如，该函数可包含或对应于反函数、平方根函数、反平方根函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函数(例如，反正切函数)，或其组合。系统100包含处理器102及存储器106。存储器106可耦合到处理器102，且可经配置以存储数据，例如一或多个系数表(例如，查找表)。例如，存储器106可存储输入系数表120。输入系数表120可包含与特定函数(例如，反平方转根函数)的分段分析逼近相关联的多组分段分析系数。例如，输入系数表120可包含第一组分段分析系数a0及b0以及第二组分段分析系数a1及b1。在其它实例中，输入系数表120可包含少于两组或多于两组的分段分析系数。在一些实施方案中，存储器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，其包括：一或多个寄存器，其经配置以存储输入值的矢量；系数确定单元，其经配置以响应于由处理器执行单个指令，选择多个分段分析系数，所述多个分段分析系数包括一或多组分段分析系数，每一组分段分析系数对应于输入值的所述矢量的输入值；及算术逻辑电路，其经配置以响应于至少所述单个指令的所述执行，基于所述多个分段分析系数及输入值的所述矢量而确定函数的估计输出值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.29 US 15/224,2371.一种设备，其包括：一或多个寄存器，其经配置以存储输入值的矢量；系数确定单元，其经配置以响应于由处理器执行单个指令，选择多个分段分析系数，所述多个分段分析系数包括一或多组分段分析系数，每一组分段分析系数对应于输入值的所述矢量的输入值；及算术逻辑电路，其经配置以响应于至少所述单个指令的所述执行，基于所述多个分段分析系数及输入值的所述矢量而确定函数的估计输出值。2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：置换网络，其经配置以响应于所述单个指令的执行，生成包括所述多个分段分析系数的分段系数的矢量。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述系数确定单元经进一步配置以从所述处理器的一或多个寄存器中检索表，所述表包含多组分段分析系数。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述表包含第一部分及第二部分，所述第一部分包含所述多组分段分析系数，所述第二部分包含一或多个移位值。5.根据权利要求3所述的设备，其中所述多组分段分析系数的每一组包含第一类型的至少一个系数及第二类型的至少一个系数。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述表包含第一区段及第二区段，所述第一部分包含所述第一类型的多个分段分析系数，所述第二区段包含所述第二类型的多个分段分析系数。7.根据权利要求3所述的设备，其进一步包括：置换网络，其经配置以基于输入值的所述矢量及所述表来选择所述多个分段分析系数。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述算术逻辑电路经进一步配置以将输入值的所述矢量的特定输入值与所述一或多组分段分析系数的特定组分段分析系数的第一分段分析系数相乘以生成乘积。9.根据权利要求8所述的设备，其中所述算术逻辑电路经进一步配置以基于所述乘积及所述特定组分段分析系数的第二分段分析系数生成和，且其中所述和对应于所述估计输出值的第一估计输出值。10.根据权利要求1所述的设备，所述所述一或多个寄存器包含：第一寄存器，其经配置以存储输入值的所述矢量；第二寄存器，其经配置以存储多组分段分析系数；及第三寄存器，其经配置以存储索引值矢量，所述索引值矢量为基于输入值的所述矢量及一或多个位移值生成。11.根据权利要求10所述的设备，其中所述一或多个寄存器包含：第四寄存器，其经配置以存储包含所述多个分段分析系数的分段分析系数的矢量；及第五寄存器，其经配置以存储所述估计输出值，且所述设备进一步包括置换网络，所述置换网络经配置以基于所述索引值矢量而将所述多组分段分析系数中的一或多者自所述第二寄存器路由到所述第四寄存器以生成分段分析系数的所述矢量。12.一种估计值的方法，所述方法包括：接收输入值的矢量；执行单个指令以选择多个分段分析系数，所述多个分段分析系数包括一或多组分段分析系数，每一组分段分析系数对应于输入值的所述矢量的输入值；及基于所述多个分段分析系数及输入值的所述矢量而确定函数的估计输出值。13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括生成包含所述多个分段分析系数的分段分析系数的矢量，其中生成分段分析系数的所述矢量包括，对于输入值的所述矢量的每一输入值，基于所述输入值从表选择一组分段分析系数，且其中所述表包含多组分段分析系数。14.根据权利要求12所述的方法，其中执行所述单个指令以选择所述多个分段分析系数包括：基于对应于输入值的所述矢量的第一输入值的多个位而执行对分段分析系数表的查找；及基于所述查找，确定对应于所述第一输入值的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·马修，A·A·英格尔，孙玉荣，朱建明，M·霍夫曼，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US