执行浮点减法的装置与方法及预测符号数字的装置与方法制造方法及图纸

执行浮点减法的装置与方法及预测符号数字的装置与方法，该装置包括：一比较器，配置为测定一第一数与一第二数之间的量值差异，该量值的差异不超过一个数字位置，其中第一数大于第二数，其中第一数被指定为减数且第二数被指定为被减数；线路和逻辑，其配置为相对于该被减数将该减数对位该量值差异个数字位置以产生一对位减数，并将该对位减数反相以产生一反相对位减数；多个与非门，其配置为执行一布林与非函数于该被减数以及该反相对位减数的相对应数字上以产生位的预测字串，其中一0值被对位至该预测字串的最高有效位；其中该预测字串的一前导0字串预测该被减数和该对位减数之间的负差的相对应的前导符号数字字串。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及浮点减法，且特别涉及通过前导数字预测来正规化块消去(mass cancellation)的浮点减法结果。
技术介绍
第15次IEEE计算机运算研讨会(15th IEEE Symposium on ComputerArithmetic, ARITH ‘01)公报中 kidel 和 Even 发表的文章「On the design ofFast IEEE Floating-Point Adders」叙述了包含两种不同路径的浮点加法器设计，此两种不同路径通常称为「远路径(far path)」和「近路径(near path)」，其为浮点加法器领域中的已有知识。近路径计算有效减法(两个运算元具有不同符号(正负号)的加法指令或两个运算元具有相同符号的减法指令)，其中近路径中运算元指数部分的差的绝对值小于或等于1，而远路径计算其他所有的情况，也就是远路径中运算元指数部分的差的绝对值大于1。近路径和远路径并行地执行有效浮点减法的指令，再根据指数部分的差来选择最后的结果。在近路径计算中，执行有效减法可能会消去数值意义的数个前导数字(leading digits，又称之为前导数元)，有时又称为「大量消去(mass cancellation)」或块消去。因此，必须放置最高有效数字(most significant digit，又称之为最高有效数元)并将其左移以产生正规形式的表示法，此过程通常称为「正规化(normalization)」。在本文中，希望可以预测在减法中会被消去的前导有效数字(leading significant digits, t，又称之为前导有效数元)的数量。此预测和尾数(mantissa)部分的减法并行进行(或叫平行进行)，此并行进行是相对于等待真正位差计算出来后再列举被消去的前导有效数字，并行进行可大规模地加速列举被消去的前导有效数字。因此可以加速整个正规化过程。以下列被减数A减去减数B的减法为例A = 10110111B = 10110010A-B = 00000101B-A = 11111010(1 的补数表示法)在A-B的情况中，发生5个有效数字的块消去，造成具有5个前导0的正数结果。 在B-A的情况中，发生5个有效数字的块消去，造成具有5个前导1的负数结果，或者说造成具有5个等于1的符号位的负数结果。在两种情况中，最高有效数字位于第三最低有效数字的位置，因此需要向左移5个位以正规化相减所得的差。如上列所述，如果能预测在减法中将有5个前导有效数字被消去则可以大规模地加速正规化。预测前导0/前导1/前导符号位的概念已被大量研究，可追溯至Kershaw等人早期发表的成果，“A Programmable Digital Signal Processor with 32-bitFloating-Point Arithmetic，，，IEEE Solid State Circuits Conference，Digest ofPaper，1985，pp. 92-9·， 随后 Schmookler 禾口 Nowka 概述于“Leading ZeroAnticipation and Detection-Α Comparison of Methods”， Proceedings of the 15thIEEE Symposium on ComputerArithmetic, 2011o附加技术公开于上列提及的kidel和Even的论文中。关于两个输入值P和Q，对执行有效减法的加法器而言，所得结果的差中的前导O 字串可通过(ZVTGZ)的样式比对(pattern match)来预测，其中Z*表示1个或更多个Z 的字串，T*表示1个或更多个T的字串，且其中Ti = Pi XOR Qi,Gi = Pi AND Qi,Zi = ( ！ Pi) AND ( ！ Qi),其中Pi和A分别为ρ和Q相对应的位，TpGi和τ、为Pi和A的样式比对函数值。 同样地，前导O字串或其值为1的前导符号位字串可通过(GVTZ(T)的样式比对来预测。如同khmookler和Nowka在第2段中所表示在大多数文献中，前导O这个名词表示在第一个1之前的O的开头字串，而前导 1表示在第一个O之前的1的开头字串。尽管如此，由于一些论文中使用前导1预测器 (leading one predictor)来表示在O的开头字串之后所出现的第一个1，可能会造成一些混淆，因此，在本文中我们避免使用这样的字词。Oberman等人的美国专利6，085，208的标题为「浮点运算单元中正规化闭合路径的减法结果的前导 1 预测单元(leading one prediction unit for normalizing close path subtraction results within a floating point arithmetic unit)」。 Oberman · 人公开一预测器(predictor)，其预测在两个输入值之间预设为正的差之中，连续前导O字串(也就是O或更多个0)后的第一个1位(也就是第一有效数字)的位置。因此他们使用「前导1预测单元」这个词。或者说，Oberman等人公开了一前导O预测器，其提供一预测字串，该预测字串用来预测在预设为正的差之中因为块消去而出现的前导O的数量，因此，为了避免如khmookler和Nowka所述的混淆，本专利技术将使用「前导O预测单元」来指称 Oberman等人的预测单元，而不使用如其标题中的「前导1预测单元」。Oberman等人的前导 O预测单元提供近路径减法器的预测，该近路径减法器进行两个输入值的有效减法，并预设该两个输入值的指数部分之间的差为+1或-1，且将输入值排序以使较大量值的输入值减去较小量值的输入值并产生正的相减结果。由于当指数部分的差为+1或-1时将输入值排序以预设相减结果为负，Oberman等人可以提供一最佳化的前导O预测单元以减少所需的空间，并且与现有技术的预测单元相比更能增加效能，其中现有技术的预测单元仅预设尾数部分的差为正但是没有预设指数部分的差为+1或-1，预设指数部分的差为+1或-ι相对于两者皆未预设的现有技术的一般预测单元更是一大进步。
技术实现思路
本专利技术的一实施例提供一种执行浮点有效减法的装置，其中该装置运算二个浮点输入值，其包括第一浮点输入值和第二浮点输入值的，该等浮点输入值包括一无符号量值 (unsigned magnitude)的一尾数和一指数，该装置包括线路和逻辑，其配置为将该第一浮点输入值的尾数扩展一位的O、左移一位、并反相以生成第一加数，其中该第一浮点输入值的指数比该第二浮点输入值的指数大1 ；以及将该第二浮点输入值扩展一位的O以生成第二加数；一加法器，其配置为加总该第一加数和该第二加数，其中该加法器针对该线路和逻辑所生成的该第一加数和该第二加数加总以产生一负差；一反相器，其配置为将该负反相以生成一非正规化尾数；多个二输入与非门，其配置为对该第一加数和该第二加数执行一布林与非函数(Boolean NAND function)以生成一预测字串；以及一移位器，其配置为根据该预测字串将该非正规化尾数左移一移位数量个位(即也称之为左移一移位数量个位元)以生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：汤姆艾尔摩，
申请(专利权)人：威盛电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：