本公开提供了运算装置，包括：第一运算电路，配置成：根据第一指数运算式对应的第一底数和第一指数以及第二指数运算式对应的第二底数，确定第二指数运算式对应的第二指数，其中，第一底数为大于2的实数，第一指数为非零实数，第二底数为2的正整数次幂，第一指数运算式与第二指数运算式的运算结果相等；第二运算电路，配置成：采用数值拟合方式确定第三指数运算式的运算结果，其中，第三指数运算式对应的第三底数与第二底数相同，第三指数运算式对应的第三指数为第二指数的小数部分；以及第三运算电路，配置成：根据第三指数运算式的运算结果和第二指数的整数部分，确定第一指数运算式的运算结果。本公开还提供了基于运算电路的指数运算方法。数运算方法。数运算方法。
【技术实现步骤摘要】
运算装置和基于运算电路的指数运算方法
[0001]本公开涉及数值计算领域，具体地，涉及一种运算装置、基于运算电路的指数运算方法、芯片、计算设备以及计算机可读存储介质。
技术介绍
[0002]指数运算是数值计算中常见的运算形式，为了使运算装置能够更加准确、快速地进行指数运算，对运算装置的算法和硬件电路方面的设计提出了越来越高的要求。
[0003]在相关技术中，可以基于指数函数（指数运算式）的泰勒展开式来确定指数运算式的运算结果，例如，基于泰勒展开式设计对应的硬件电路以进行指数运算。然而，在指数函数的自变量（即，指数运算式对应的指数）的取值范围较大时，基于泰勒展开式和对应硬件电路所得到的运算结果与真实值之间的偏差较大。另外，随着泰勒展开式的展开项数的增加，对应的硬件电路的架构会更加复杂，导致运算速度下降。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本公开提供了一种运算装置、基于运算电路的指数运算方法、芯片、计算设备以及计算机可读存储介质，以缓解、减轻、甚至消除上述问题。
[0005]根据本公开的一个方面，提供了一种运算装置，其特征在于，所述运算装置包括：第一运算电路，其配置成：根据第一指数运算式对应的第一底数和第一指数以及第二指数运算式对应的第二底数，确定第二指数运算式对应的第二指数，其中，所述第一底数为大于2的实数，所述第一指数为非零实数，所述第二底数为2的正整数次幂，所述第一指数运算式与所述第二指数运算式的运算结果相等；第二运算电路，其配置成：采用数值拟合方式确定第三指数运算式的运算结果，其中，所述第三指数运算式对应的第三底数与所述第二底数相同，所述第三指数运算式对应的第三指数为所述第二指数的小数部分；以及第三运算电路，其配置成：根据所述第三指数运算式的运算结果、所述第二指数的整数部分以及所述第二底数，确定所述第一指数运算式的运算结果。
[0006]根据本公开的一些实施例，所述第一运算电路包括第一乘法器，所述第一乘法器用于获取所述第一指数和第一系数的乘积，所述第一系数根据所述第一底数和所述第二底数被确定。
[0007]根据本公开的一些实施例，所述数值拟合方式包括多项式拟合，所述第二运算电路包括与所述多项式拟合对应的至少一个加法器和至少一个乘法器。
[0008]根据本公开的一些实施例，所述多项式拟合对应的拟合次数为三，所述第二运算电路包括第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器、第一加法器、第二加法器以及第三加法器，并且其中：所述第二乘法器被配置成确定所述第三指数和第二系数的乘积作为第一输出；所述第一加法器被配置成确定所述第一输出和第三系数之和作为第二输出；所述第三乘法器被配置成确定所述第二输出和所述第三指数的乘积作为第三输出；所述第二加法器被配置成确定所述第三输出和第四系数之和作为第四输出；所述第四乘法器被配置成确定所述
第四输出和所述第三指数的乘积作为第五输出；以及所述第三加法器被配置成确定所述第五输出和第五系数之和作为所述第三指数运算式的运算结果；其中，所述第二系数、所述第三系数、所述第四系数以及所述第五系数根据所述多项式拟合对应的拟合参数被确定。
[0009]根据本公开的一些实施例，所述多项式拟合对应的拟合次数为三，所述第二运算电路包括第五乘法器、第六乘法器、第七乘法器、第八乘法器、第九乘法器、第十乘法器、第四加法器、第五加法器以及第六加法器，并且其中：所述第五乘法器被配置成确定所述第三指数和第六系数的乘积作为第六输出；所述第六乘法器被配置成确定所述第六输出和所述第三指数的乘积作为第七输出；所述第七乘法器被配置成确定所述第七输出和所述第三指数的乘积作为第八输出；所述第八乘法器被配置成确定所述第三指数和第七系数的乘积作为第九输出；所述第九乘法器被配置成确定所述第九输出和所述第三指数的乘积作为第十输出；所述第十乘法器被配置成确定所述第三指数和第八系数的乘积作为第十一输出；所述第四加法器被配置成确定所述第十输出和所述第十一输出之和作为第十二输出；所述第五加法器被配置成确定所述第十二输出和所述第八输出之和作为第十三输出；以及所述第六加法器被配置成确定所述第十三输出和第九系数之和作为所述第三指数运算式的运算结果；其中，所述第六系数、所述第七系数、所述第八系数以及所述第九系数根据所述多项式拟合对应的拟合参数被确定。
[0010]根据本公开的一些实施例，所述第三运算电路包括移位器，所述移位器被配置成：基于所述第二指数的整数部分和所述第二底数，对所述第三指数运算式的运算结果对应的二进制编码值进行移位操作，以确定所述第一指数运算式的运算结果。
[0011]根据本公开的一些实施例，所述第二指数运算式对应的第二底数为2，并且其中所述移位操作对应的移位数等于所述第二指数的整数部分。
[0012]根据本公开的一些实施例，所述第二指数运算式对应的第二底数为4，并且其中所述移位操作对应的移位数等于所述第二指数的整数部分的二倍。
[0013]根据本公开的一些实施例，所述第一底数为自然对数的底数e，并且所述运算装置被配置成确定神经网络中的激活函数的指数运算部分的运算结果。
[0014]根据本公开的一些实施例，所述激活函数为以下中的任意一种：Softmax激活函数、Sigmoid激活函数、Tanh激活函数、Swish激活函数、Elu激活函数、Gelu激活函数以及Selu激活函数。
[0015]根据本公开的另一个方面，提供了一种基于运算电路的指数运算方法，其特征在于，所述指数运算方法包括：根据第一指数运算式对应的第一底数和第一指数以及第二指数运算式对应的第二底数，利用第一运算电路确定第二指数运算式对应的第二指数，其中，所述第一底数为大于2的实数，所述第一指数为非零实数，所述第二底数为2的正整数次幂，所述第一指数运算式与所述第二指数运算式的运算结果相等；采用数值拟合方式，利用第二运算电路确定第三指数运算式的运算结果，其中，所述第三指数运算式对应的第三底数与所述第二底数相同，所述第三指数运算式对应的第三指数为所述第二指数的小数部分；以及根据所述第三指数运算式的运算结果、所述第二指数的整数部分以及所述第二底数，利用第三运算电路确定所述第一指数运算式的运算结果。
[0016]根据本公开的又一个方面，提供了一种芯片，其特征在于，所述芯片包括可编程逻辑电路以及可执行指令中的至少之一，所述芯片在电子设备中运行，用于实现根据本公开
的前述方面提供的指数运算方法。
[0017]根据本公开的又一个方面，提供了一种计算设备，其特征在于，所述计算设备包括：存储器，其被配置为存储计算机可执行指令；处理器，其被配置为当所述计算机可执行指令被处理器执行时执行根据本公开的前述方面提供的指数运算方法。
[0018]根据本公开的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，其特征在于，当所述计算机可执行指令被处理器执行时，实现根据本公开的前述方面提供的指数运算方法。
[0019]根据本公开的又一个方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可执行指令本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种运算装置，其特征在于，所述运算装置包括：第一运算电路，其配置成：根据第一指数运算式对应的第一底数和第一指数以及第二指数运算式对应的第二底数，确定第二指数运算式对应的第二指数，其中，所述第一底数为大于2的实数，所述第一指数为非零实数，所述第二底数为2的正整数次幂，所述第一指数运算式与所述第二指数运算式的运算结果相等；第二运算电路，其配置成：采用数值拟合方式确定第三指数运算式的运算结果，其中，所述第三指数运算式对应的第三底数与所述第二底数相同，所述第三指数运算式对应的第三指数为所述第二指数的小数部分；以及第三运算电路，其配置成：根据所述第三指数运算式的运算结果、所述第二指数的整数部分以及所述第二底数，确定所述第一指数运算式的运算结果。2.根据权利要求1所述的运算装置，其特征在于，所述第一运算电路包括第一乘法器，所述第一乘法器用于获取所述第一指数和第一系数的乘积，所述第一系数根据所述第一底数和所述第二底数被确定。3.根据权利要求1所述的运算装置，其特征在于，所述数值拟合方式包括多项式拟合，所述第二运算电路包括与所述多项式拟合对应的至少一个加法器和至少一个乘法器。4.根据权利要求3所述的运算装置，其特征在于，所述多项式拟合对应的拟合次数为三，所述第二运算电路包括第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器、第一加法器、第二加法器以及第三加法器，并且其中：所述第二乘法器被配置成确定所述第三指数和第二系数的乘积作为第一输出；所述第一加法器被配置成确定所述第一输出和第三系数之和作为第二输出；所述第三乘法器被配置成确定所述第二输出和所述第三指数的乘积作为第三输出；所述第二加法器被配置成确定所述第三输出和第四系数之和作为第四输出；所述第四乘法器被配置成确定所述第四输出和所述第三指数的乘积作为第五输出；以及所述第三加法器被配置成确定所述第五输出和第五系数之和作为所述第三指数运算式的运算结果；其中，所述第二系数、所述第三系数、所述第四系数以及所述第五系数根据所述多项式拟合对应的拟合参数被确定。5.根据权利要求3所述的运算装置，其特征在于，所述多项式拟合对应的拟合次数为三，所述第二运算电路包括第五乘法器、第六乘法器、第七乘法器、第八乘法器、第九乘法器、第十乘法器、第四加法器、第五加法器以及第六加法器，并且其中：所述第五乘法器被配置成确定所述第三指数和第六系数的乘积作为第六输出；所述第六乘法器被配置成确定所述第六输出和所述第三指数的乘积作为第七输出；所述第七乘法器被配置成确定所述第七输出和所述第三指数的乘积作为第八输出；所述第八乘法器被配置成确定所述第三指数和第七系数的乘积作为第九输出；所述第九乘法器被配置成确定所述第九输出和所述第三指数的乘积作为第十输出；所述第十乘法器被配置成确定所述第三指数和第八系数的乘积作为第十一输出；所述第四加法器被配置成确定...
【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：摩尔线程智能科技北京有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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