本發(fā)明提供了一種浮點(diǎn)數(shù)處理器，包括編解碼組件和浮點(diǎn)運(yùn)算邏輯，編解碼組件用于接收標(biāo)準(zhǔn)格式浮點(diǎn)數(shù)，并將標(biāo)準(zhǔn)格式浮點(diǎn)數(shù)的位寬進(jìn)行壓縮，生成低位寬浮點(diǎn)數(shù)，浮點(diǎn)運(yùn)算邏輯用于對(duì)低位寬浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果。本發(fā)明能根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)格式浮點(diǎn)數(shù)，得到不同指數(shù)位寬的低位寬浮點(diǎn)數(shù)，該低位寬浮點(diǎn)數(shù)能夠滿足神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、圖像處理等算法的數(shù)據(jù)精度要求的同時(shí)，避免了浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算功率的浪費(fèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種低功耗自由指數(shù)域浮點(diǎn)數(shù)處理器。

背景技術(shù)

近年來(lái)，在各領(lǐng)域的應(yīng)用中對(duì)高動(dòng)態(tài)范圍的要求逐漸成為重要的一環(huán)，相對(duì)于定點(diǎn)數(shù)而言，等同數(shù)據(jù)位寬的浮點(diǎn)數(shù)具有更高的動(dòng)態(tài)范圍，所以浮點(diǎn)數(shù)越發(fā)受到重視。因此，強(qiáng)大計(jì)算系統(tǒng)通常采用浮點(diǎn)數(shù)處理器作為主處理器的一部分或者作為協(xié)處理器。

浮點(diǎn)數(shù)用于近似表示某個(gè)實(shí)數(shù)，其格式通常包括符號(hào)位S、指數(shù)位E和尾數(shù)位M，可表示為{S,E,M}，在計(jì)算機(jī)中為了便于存儲(chǔ)，浮點(diǎn)數(shù)的冪的基數(shù)為2，即浮點(diǎn)數(shù){S,E,M}＝(-1)^s×(1+M)×2^E。

浮點(diǎn)數(shù)的精度由用于表示尾數(shù)的數(shù)據(jù)位寬界定。尾數(shù)數(shù)據(jù)位寬越大，浮點(diǎn)數(shù)的精度越高。現(xiàn)有的通用處理器中，大多采用IEEE 754標(biāo)準(zhǔn)的浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算。在IEEE 754標(biāo)準(zhǔn)的32位浮點(diǎn)格式中，其具有1位符號(hào)位、8位指數(shù)位、23位尾數(shù)，其中，尾數(shù)二進(jìn)制小數(shù)點(diǎn)左方的整數(shù)位是隱含的。IEEE 754同時(shí)還有一種更高精度、更高動(dòng)態(tài)范圍的64位格式。

然而，無(wú)論采用何種浮點(diǎn)格式，由于浮點(diǎn)數(shù)自身的特點(diǎn)，決定了浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算更加復(fù)雜，因此如何提高浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算速度并降低運(yùn)算功耗成為現(xiàn)如今硬件設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題之一。

通用處理器通常局限于單一的浮點(diǎn)數(shù)格式，固然這種格式能滿足一些應(yīng)用的精度以及動(dòng)態(tài)范圍的需求，然而其他應(yīng)用可能不需要。例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法中，對(duì)于指數(shù)較大的浮點(diǎn)數(shù)(局部誘導(dǎo)域)所需的精度較低；而指數(shù)較小的浮點(diǎn)數(shù)(權(quán)重或者方向傳播算法中的權(quán)重變化量和梯度)則需要較高精度。因?yàn)樵谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)算法中的激活函數(shù)是非線性的，如sigmoid、tanh函數(shù)，不同精度局部誘導(dǎo)域經(jīng)過(guò)激活函數(shù)作用后結(jié)果的準(zhǔn)確度差別不大，高精度的局部誘導(dǎo)域浮點(diǎn)表示將造成不必要的功耗浪費(fèi)。同樣，權(quán)重、方向傳播算法中的權(quán)重變化量和梯度則需要較高的精度，但是這類數(shù)據(jù)的是比較小，所需的動(dòng)態(tài)范圍較小，即指數(shù)較小。

CN200810216631所述的提供的浮動(dòng)精度的浮點(diǎn)數(shù)格式及其運(yùn)算方法中，浮點(diǎn)數(shù)的精度是可變的，但是其指數(shù)部分是固定不變。而且此種浮點(diǎn)數(shù)格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不利于提高浮點(diǎn)運(yùn)算速率。

CN200780006490所述的可選次精度的浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算器，其中，浮點(diǎn)數(shù)的格式是固定不變，提供一個(gè)過(guò)剩位移除高精度尾數(shù)部分功率，從而降低浮點(diǎn)運(yùn)算功率。然而此種方法中浮點(diǎn)數(shù)依然是采用上述的單一浮點(diǎn)數(shù)格式表示，將造成一定程度的存儲(chǔ)空間及功耗的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于，提供一種浮點(diǎn)數(shù)處理裝置，能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)格式的浮點(diǎn)數(shù)的位寬進(jìn)行壓縮，生成低位寬的浮點(diǎn)數(shù)，從而節(jié)省存儲(chǔ)空間，還可以降低浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算功耗。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明提供一種浮點(diǎn)數(shù)處理裝置，包括：

轉(zhuǎn)換單元，用于接收至少一個(gè)第一浮點(diǎn)數(shù)，并將至少一個(gè)第一浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)數(shù)量的第二浮點(diǎn)數(shù)，其中，每個(gè)第二浮點(diǎn)數(shù)包括1位符號(hào)位、N位指數(shù)位和C-N-1位尾數(shù)位，C、N為大于等于1的整數(shù)，C為第二浮點(diǎn)數(shù)的總位數(shù)，N的數(shù)值是由至少一個(gè)第一浮點(diǎn)數(shù)確定的；

運(yùn)算單元，用于對(duì)第二浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果。

(三)有益效果