JP2005031847A

JP2005031847A - Method, program, and device for integer arithmetic operation

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Publication number: JP2005031847A
Application number: JP2003194381A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Sato; 紀行佐藤; Yukihiko Mogi; 幸彦茂木; Masato Kamata; 征人鎌田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2005-02-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform speedup of absolute value arithmetic operation on floating point type data in comparison with that by a conventional method. <P>SOLUTION: A control means 15 temporarily converts the floating type data, of which an absolute value is to be found, into unsigned integer type data to load them from a memory 11 to a register 12. Then, an integer computing unit 13 carries out integer computing for turning a part matching a sign bit of the floating point type data in the integer type data into a positive number. The integer computing unit 13 stores the computed data in a register 14. Finally, the control means 15 converts the type of the integer type data in the register 14 to return into the floating point type data and stores the floating point type data in the memory 11. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、整数演算の方法および整数演算プログラム、ならびに整数演算装置に関し、より詳しくは整数演算装置を用いて浮動小数点型データの絶対値計算を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータで扱う数の表現法としては、整数型や実数型などがある。整数型データでは、ビット列を固定小数点表現と解釈して、整数値を表す。実数型データ（浮動小数点型データ）では、ビット列を浮動小数点表現と解釈して、実数値を表す。浮動小数点型データの表現形式としては、例えばＩＥＥＥ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）７５４規格によるものがある。
【０００３】
図７（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、ＩＥＥＥ７５４規格による単精度および倍精度の浮動小数点型データの表現形式を表している。この表現形式では、下位ビット側（右側）から順に、仮数部Ｆ、指数部Ｅ、および符号ビットＳからなるビット列で浮動小数点型データが構成される。数値表現形式で表すと、以下のとおりとなる。Ｂは、バイアス成分である。
（−１）^Ｓ（２^Ｅ−Ｂ）（１．Ｆ）
【０００４】
ここでは特に、単精度の浮動小数点型データ（図７（Ａ））について説明する。単精度の場合、３１ビット目は符号を表すビットで仮数部が正の場合は０、負の場合は１となる。３０〜２３ビット目の８ビットは指数部を表している。指数部のビット構成は「指数値＋バイアス」となる。ＩＥＥＥ７５４規格では単精度のバイアスとして１２７を使用している。そのため、例えば指数値が０のときは“０＋１２７”であり、指数部は１２７のビット構成（０ｘ７ｆ）となる（“０ｘ”は、“７ｆ”が１６進数であることを示す）。なお、指数部が０と２５５の場合は特別な意味があるが、ここでは説明を省略する。２２〜０ビット目の２３ビットは仮数部を表している。
【０００５】
図８は、浮動小数点型データの絶対値演算を行うための従来の回路構成を示している。浮動小数点型データの絶対値を計算する場合、従来の手法では浮動小数点演算器１０３を使用した上で正の数であるか負の数であるかの判定を行う制御手段１０５を必要とする。従来の手法では、０より小さい値（負の数）であるか否かを判定するために１回の浮動小数点演算を行い、さらに０より小さい値であった場合には、正の数にするために再度の浮動小数点演算を行う必要がある。
【０００６】
図９を参照して、この従来の絶対値演算の手法についてさらに詳しく説明する。まず、絶対値を求めたい浮動小数点型データをメモリ１０１からレジスタ１０２にロードする（ステップＳ１０１）。次に、浮動小数点演算器１０３による浮動小数点演算を行い、その演算結果に基づいてデータが０以上であるか否かを制御手段１０５が判断する（ステップＳ１０２）。
【０００７】
０以上（正の数）である場合（ステップＳ１０２：Ｙ）には、これ以上の浮動小数点演算を行う必要はなく、データをそのままレジスタ１０４からメモリ１０１へストアする（ステップＳ１０３，ステップＳ１０６）。０よりも小さい場合（ステップＳ１０２：Ｎ）には、さらに浮動小数点演算器１０３による浮動小数点演算を行って符号ビットを０にし（ステップＳ１０４）、その演算したデータをレジスタ１０４へストアする（ステップＳ１０５）。さらにそのデータをレジスタ１０４からメモリ１０１へストアする（ステップＳ１０６）。
【０００８】
図９に示した絶対値演算（単精度）を実現するためのＣ言語による従来のプログラム例を以下に示す。
【数１】

【０００９】
絶対値演算を目的としたものではないが、浮動小数点演算器を用いた浮動小数点演算に関する技術の従来例としては、例えば以下の文献記載のものがある。
【００１０】
【特許文献１】
特許第２６８９４１４号公報
【特許文献２】
特許第２５５８６６９号公報
【特許文献３】
特公平０７−４０２２１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、浮動小数点型データの絶対値演算を行う場合、従来の手法では、浮動小数点演算器１０３を用いて最低でも１回の浮動小数点演算を行わなければならない。しかしながら、すでに良く知られているように、浮動小数点演算は演算処理が複雑であり、実行時間が長くなってしまうという問題がある。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、浮動小数点型データの絶対値演算を、従来の手法に比べて高速に行うことができるようにした整数演算の方法および整数演算プログラム、ならびに整数演算装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による整数演算の方法は、符号ビットを含む浮動小数点型データの絶対値演算をコンピュータで行う整数演算の方法であって、第１の変換手段が、浮動小数点型データを符号なし整数型データに型変換するステップと、整数演算手段が、型変換された整数型データにおける、浮動小数点型データの符号ビットに対応する部分を、正の数を示すビット値に変更し、その他の部分の値は変更しないような整数演算を施すステップと、第２の変換手段が、整数演算後の整数型データを浮動小数点型データに型変換するステップとを含むものである。
【００１４】
本発明による整数演算プログラムは、符号ビットを含む浮動小数点型データの絶対値演算をコンピュータに実行させるための整数演算プログラムであって、第１の変換手段が、浮動小数点型データを符号なし整数型データに型変換するステップと、整数演算手段が、型変換された整数型データにおける、浮動小数点型データの符号ビットに対応する部分を、正の数を示すビット値に変更し、その他の部分の値は変更しないような整数演算を施すステップと、第２の変換手段が、整数演算後の整数型データを浮動小数点型データに型変換するステップとを含む各ステップを、コンピュータに実行させるためのものである。
【００１５】
本発明による整数演算装置は、符号ビットを含む浮動小数点型データの絶対値演算を行う整数演算装置であって、浮動小数点型データを符号なし整数型データに型変換する第１の変換手段と、型変換された整数型データにおける、浮動小数点型データの符号ビットに対応する部分を、正の数を示すビット値に変更し、その他の部分の値は変更しないような整数演算を施す整数演算手段と、整数演算後の整数型データを浮動小数点型データに型変換する第２の変換手段とを備えたものである。
【００１６】
本発明による整数演算の方法および整数演算プログラム、ならびに整数演算装置では、演算対象となる浮動小数点型データが符号なし整数型データに型変換され、その整数型データにおける、浮動小数点型データの符号ビットに対応する部分が正の数を示すビット値に変更され、その他の部分の値は変更されないような整数演算が施される。そして、その整数演算後の整数型データが再度浮動小数点型データに型変換される。浮動小数点演算器を用いることなく、浮動小数点演算器よりも高速演算が可能な整数演算手段を用いることによって、高速に絶対値の計算が行われる。さらに従来の手法では、正の数であるか負の数であるかの判定を行っていたが、本発明では、そのような判定を行う必要がなく、演算サイクルの削減が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る整数演算の方法を実現するための具体的な装置構成例を示している。この整数演算装置は、コンピュータにより構成されるものであり、データを保持するメモリ１１およびレジスタ１２，１４と、整数演算を行う整数演算器１３と、これら各部の制御を行う制御手段１５とを備えている。制御手段１５は、本発明の一実施の形態に係る整数演算プログラムに従って、各部の制御を行うものである。
【００１９】
この整数演算装置は、浮動小数点型データを一時的に符号なし整数型データに型変換する第１の変換手段としての機能と、型変換された整数型データに対して所定の整数演算を施す整数演算手段としての機能と、整数演算後の整数型データを再び浮動小数点型データに型変換する第２の変換手段としての機能とを有している。整数演算手段による整数演算としては、型変換された整数型データにおける、浮動小数点型データの符号ビットに対応する部分を、正の数を示すビット値（ＩＥＥＥ７５４規格では“０”）に変更するような演算を施すようになっている。この整数演算の具体例は後に詳述する。
【００２０】
ここで、本実施の形態において、主に制御手段１５が、本発明における「第１の変換手段」および「第２の変換手段」の一具体例に対応する。また、整数演算器１３が、本発明における「整数演算手段」の一具体例に対応する。
【００２１】
次に、以上のように構成された整数演算装置の動作を、本実施の形態に係る整数演算の方法と共に説明する。
【００２２】
ここでは、ＩＥＥＥ７５４規格による単精度の浮動小数点型データ（図７（Ａ））における絶対値の求め方について説明する。浮動小数点型データをビット単位で演算処理することは原則としてできない。浮動小数点型データでは、仮数部、指数部、および符号ビットという異なった要素で１つのデータが構成されているため、一義的な演算を行うことができないからである。しかし、浮動小数点型データを一旦符号なし整数型データに一時的に型変換することで、一義的なデータとして取り扱うことが可能となる。
【００２３】
図４は、数値“−３．１４１５９”を表す浮動小数点型データを符号なし整数型データに型変換した場合のデータ表現の例を示している。ここで、「型変換する」というのは、変数の取り扱うオペランドを変換するということである。従って、浮動小数点型データを整数型データに型変換するということは、ビット列自体は変えずに、そのビット列に対する解釈の仕方を浮動小数点型から整数型に変えるという意味である。符号なし整数型データに変換した場合には、形式上、仮数部、指数部、および符号ビットというビット列の区分はなくなる。
【００２４】
ところで、ＩＥＥＥ７５４の浮動小数点規格では、図５に示すように仮数部、指数部、および符号ビットのすべてが０である場合、“０．０”を意味する。これに対して、図６に示すように符号ビットが１で仮数部および指数部がすべて０である場合は、“−０．０”を意味している。これによって符号ビットを０にする処理だけで絶対値を求めることが可能である。
【００２５】
図２は、この整数演算装置の動作およびそれによって実現される整数演算の方法を示している。まず、制御手段１５の第１の変換手段としての機能により、絶対値を求めたい浮動小数点型データを符号なし整数型データに一時的に型変換し、メモリ１１からレジスタ１２にロードする（ステップＳ１１）。次に、整数演算器１３の整数演算手段としての機能により、その整数型データにおける、浮動小数点型データの符号ビットに対応する部分を０にするための整数演算を行う（ステップＳ１２）。整数演算器１３は、その演算したデータをレジスタ１４へストアする（ステップＳ１３）。次に、制御手段１５の第２の変換手段としての機能により、レジスタ１４の整数型データを型変換して浮動小数点型データに戻し、その浮動小数点型データをメモリ１１へストアする（ステップＳ１４）。
【００２６】
図３は、この整数演算の具体的な実行例を示している。図示したように、メモリ１１のアドレス“０ｘ３Ａ７１Ｅ０１０”に、“−３．１４１５９”という単精度の浮動小数点型データが格納されているものとする。制御手段１５は、演算プログラムによる型宣言から、アドレス“０ｘ３Ａ７１Ｅ０１０”が指し示す変数の型が浮動小数点型であることを認識可能である。
【００２７】
以下、図３の実行例を図２の流れ図における各ステップに対応付けて説明する。制御手段１５は、アドレス“０ｘ３Ａ７１Ｅ０１０”が指し示す変数の型を符号なし整数型に型変換することで、“−３．１４１５９”という浮動小数点型データを一時的に符号なし整数型データとしてメモリ１１からレジスタ１２にロードする（ステップＳ１１）。“−３．１４１５９”は、図４に示したようなビット列で表現できる。このビット列は、１６進数で“Ｃ０４９０ＦＤ０”と表すことができる。１６進数を示す“０ｘ”を付加すると“０ｘＣ０４９０ＦＤ０”と表せる。
【００２８】
次に、整数演算器１３によって、整数型の値“Ｃ０４９０ＦＤ０”における符号ビットに対応する部分を、浮動小数点型で表したときに正の数になるように変更し、それをレジスタ１４にストアする（ステップＳ１２，Ｓ１３）。具体的には、符号ビットに対応する部分を０にするために、“Ｃ０４９０ＦＤ０”の最上位ビットのみを０にすれば良いので、“Ｃ０４９０ＦＤ０”と“７ＦＦＦＦＦＦＦ”とのビットごとのＡＮＤ演算を行う。このＡＮＤ演算を行うことで、最上位ビットのみが０となり、それ以外のビット値は元のままとなる。ＡＮＤ演算後の値は、１６進数で“４０４９０ＦＤ０”となり、これがレジスタ１４にストアされる。
【００２９】
なお、図３のステップＳ２１のように、メモリ１１上のデータを浮動小数点型のままレジスタ１２にロードした場合には、浮動小数点型のデータ“−３．１４１５９”と整数型のデータ“７ＦＦＦＦＦＦＦ”とのＡＮＤ演算を行うことになるが、このような異なる型同士の演算はできないので、上述のように、“−３．１４１５９”を整数型のデータ“Ｃ０４９０ＦＤ０”に変換する必要がある。
【００３０】
最後に、制御手段１５は、レジスタ１４に格納された整数型データ“４０４９０ＦＤ０”を浮動小数点型に再変換し、その浮動小数点型データをメモリ１１へストアする（ステップＳ１４）。浮動小数点型としてメモリ１１へストアするため、この時点では１６進数表現はできない。メモリ１１へストアされた値は、符号ビットのみが変更されているため“３．１４１５９”と正の値として表現される。
【００３１】
以上の整数演算を実現するＣ言語による計算プログラムの具体例を以下に示す。データは、単精度とする。
【数２】

【００３２】
また、下記のような計算プログラムでも同様の結果を得ることができる。
【数３】

【００３３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、浮動小数点型データを符号なし整数型データに型変換し、その整数型データにおける、浮動小数点型データの符号ビットに対応する部分を正の数を示すビット値に変更するような整数演算を施し、最後に再び浮動小数点型データに変換するようにしたので、浮動小数点演算器を用いることなく、浮動小数点演算器よりも高速演算が可能な整数演算器１３を用いることができ、高速に浮動小数点型データの絶対値の計算を行うことができる。従来の浮動小数点演算器を用いた手法では、正の数であるか負の数であるかの判定を行う必要があったが、本実施の形態では、そのような判定を行う必要がなく、演算サイクルの削減が可能となる。これにより、浮動小数点型データの絶対値演算を、従来の手法に比べて高速に行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の整数演算の方法および整数演算プログラム、ならびに整数演算装置によれば、浮動小数点演算器を用いることなく、浮動小数点演算器よりも高速演算が可能な整数演算手段を用いることによって絶対値の計算を行うようにしたので、浮動小数点型データの絶対値演算を、従来の手法に比べて高速に行うことができる。従来の手法では、正の数であるか負の数であるかの判定を行う必要があったが、本発明では、そのような判定を行う必要がなく、その分、演算サイクルの削減が可能となり高速な演算を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る整数演算装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る整数演算装置による整数演算の方法を示す流れ図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る整数演算の方法による具体的な演算例を示す説明図である。
【図４】浮動小数点型変数を符号なし整数型変数に型変換した場合のデータ表現の例を示す説明図である。
【図５】仮数部、指数部、および符号ビットのすべてが０である場合のデータ表現を示す説明図である。
【図６】符号ビットのみが１である場合のデータ表現を示す説明図である。
【図７】浮動小数点の表現方法の一例を示す説明図である。
【図８】浮動小数点型データの絶対値演算を行うための従来の回路構成を示すブロック図である。
【図９】浮動小数点型データの絶対値演算の従来手法を示す流れ図である。
【符号の説明】
１１…メモリ、１２，１４…レジスタ、１３…整数演算器、１５…制御手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an integer arithmetic method, an integer arithmetic program, and an integer arithmetic device, and more particularly to a technique for calculating an absolute value of floating-point data using an integer arithmetic device.
[0002]
[Prior art]
There are an integer type and a real number type as a representation method of the number handled by the computer. In integer type data, a bit string is interpreted as a fixed-point expression to represent an integer value. In real type data (floating point type data), a bit string is interpreted as a floating point representation to represent a real value. As an expression format of the floating-point type data, for example, there is a format according to IEEE (Institute for Electrical and Electronics Engineering) 754 standard.
[0003]
FIGS. 7A and 7B show the representation formats of single-precision and double-precision floating-point data according to the IEEE754 standard, respectively. In this representation format, floating-point type data is composed of a bit string composed of a mantissa part F, an exponent part E, and a sign bit S in order from the lower bit side (right side). When expressed in a numerical expression format, it is as follows. B is a bias component.
^{^{(-1) S (2 E-}} B) (1.F)
[0004]
Here, in particular, single-precision floating-point data (FIG. 7A) will be described. In the case of single precision, the 31st bit is a bit representing a sign, which is 0 when the mantissa is positive and 1 when negative. The 8th bit of the 30th to 23rd bits represents the exponent part. The bit configuration of the exponent part is “exponential value + bias”. The IEEE 754 standard uses 127 as a single precision bias. Therefore, for example, when the exponent value is 0, it is “0 + 127”, and the exponent part has a bit configuration of 127 (0x7f) (“0x” indicates that “7f” is a hexadecimal number). In addition, when the exponent part is 0 and 255, there is a special meaning, but the explanation is omitted here. The 23 bits of the 22nd to 0th bits represent the mantissa part.
[0005]
FIG. 8 shows a conventional circuit configuration for performing an absolute value calculation of floating point type data. When calculating the absolute value of the floating-point type data, the conventional method requires the control means 105 for determining whether the number is a positive number or a negative number after using the floating-point arithmetic unit 103. In the conventional method, one floating point operation is performed to determine whether or not the value is less than 0 (negative number). If the value is less than 0, the value is converted to a positive number. Therefore, it is necessary to perform floating point arithmetic again.
[0006]
With reference to FIG. 9, this conventional absolute value calculation method will be described in more detail. First, floating point type data whose absolute value is to be obtained is loaded from the memory 101 into the register 102 (step S101). Next, the floating point arithmetic unit 103 performs a floating point arithmetic operation, and the control means 105 determines whether the data is 0 or more based on the arithmetic result (step S102).
[0007]
When it is 0 or more (a positive number) (step S102: Y), it is not necessary to perform any more floating point arithmetic, and the data is stored as it is from the register 104 into the memory 101 (steps S103 and S106). If the value is smaller than 0 (step S102: N), the floating point arithmetic unit 103 further performs a floating point operation to set the sign bit to 0 (step S104), and stores the calculated data in the register 104 (step S105). ). Further, the data is stored in the memory 101 from the register 104 (step S106).
[0008]
A conventional program example in C language for realizing the absolute value calculation (single precision) shown in FIG. 9 is shown below.
[Expression 1]

[0009]
Although not intended for absolute value calculation, examples of conventional techniques related to floating point calculation using a floating point calculator include those described in the following documents, for example.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2689414 [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2558669 [Patent Document 3]
Japanese Patent Publication No. 07-40221 gazette
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when performing an absolute value calculation of floating point type data, in the conventional method, the floating point arithmetic unit 103 must be used to perform at least one floating point calculation. However, as already well known, floating point arithmetic has a problem that the arithmetic processing is complicated and the execution time becomes long.
[0012]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an integer operation method and an integer operation which can perform an absolute value operation of floating point type data at a higher speed than a conventional method. To provide a program and an integer arithmetic unit.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
An integer operation method according to the present invention is an integer operation method in which an absolute value operation of floating point type data including a sign bit is performed by a computer, wherein the first conversion means converts the floating point type data into unsigned integer type data. And the integer arithmetic means changes the part corresponding to the sign bit of the floating-point type data in the type-converted integer type data to a bit value indicating a positive number, and the value of the other part Includes a step of performing an integer operation that does not change, and a second conversion means performing a type conversion of the integer type data after the integer operation to floating point type data.
[0014]
An integer operation program according to the present invention is an integer operation program for causing a computer to execute an absolute value operation of floating point type data including a sign bit, wherein the first conversion means converts the floating point type data into an unsigned integer type. The step of performing type conversion to data, and the integer arithmetic means change the part corresponding to the sign bit of the floating-point type data in the type-converted integer type data to a bit value indicating a positive number, and the other part For causing a computer to execute each step including an integer operation that does not change a value, and a step in which a second conversion means performs type conversion of integer type data after integer operation to floating point type data. Is.
[0015]
An integer arithmetic device according to the present invention is an integer arithmetic device that performs an absolute value operation of floating point type data including a sign bit, and includes first conversion means for converting floating point type data into unsigned integer type data, Integer arithmetic means for performing integer arithmetic such that the part corresponding to the sign bit of floating-point type data in the integer type data subjected to type conversion is changed to a bit value indicating a positive number and the value of the other part is not changed. And second conversion means for converting the integer type data after the integer calculation into floating point type data.
[0016]
In the integer arithmetic method, integer arithmetic program, and integer arithmetic device according to the present invention, floating-point type data to be operated is type-converted to unsigned integer type data, and the sign bit of the floating-point type data in the integer type data An integer operation is performed such that the portion corresponding to the bit value is changed to a bit value indicating a positive number, and the values of the other portions are not changed. Then, the integer type data after the integer operation is converted again into floating point type data. The absolute value can be calculated at high speed by using integer arithmetic means capable of performing higher-speed arithmetic than the floating-point arithmetic unit without using the floating-point arithmetic unit. Furthermore, in the conventional method, whether the number is a positive number or a negative number is determined. However, in the present invention, it is not necessary to perform such a determination, and the calculation cycle can be reduced.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 shows a specific apparatus configuration example for realizing an integer arithmetic method according to an embodiment of the present invention. This integer arithmetic unit is configured by a computer, and includes a memory 11 and registers 12 and 14 that hold data, an integer arithmetic unit 13 that performs integer arithmetic, and a control means 15 that controls these units. ing. The control means 15 controls each part according to the integer arithmetic program which concerns on one embodiment of this invention.
[0019]
This integer arithmetic unit has a function as first conversion means for temporarily converting floating-point type data to unsigned integer type data, and an integer that performs a predetermined integer operation on the type-converted integer type data It has a function as a calculation means and a function as a second conversion means for converting the integer type data after the integer calculation into floating point type data again. As an integer operation by the integer operation means, the portion corresponding to the sign bit of the floating-point data in the type-converted integer data is changed to a bit value indicating a positive number (“0” in the IEEE754 standard). It is designed to perform various operations. A specific example of this integer operation will be described later.
[0020]
Here, in the present embodiment, the control means 15 mainly corresponds to a specific example of “first conversion means” and “second conversion means” in the present invention. The integer computing unit 13 corresponds to a specific example of “integer computing means” in the present invention.
[0021]
Next, the operation of the integer arithmetic apparatus configured as described above will be described together with the integer arithmetic method according to the present embodiment.
[0022]
Here, a description will be given of how to obtain an absolute value in single precision floating point type data (FIG. 7A) according to the IEEE754 standard. In principle, floating point data cannot be processed in bit units. This is because in floating-point data, one piece of data is composed of different elements such as a mantissa part, an exponent part, and a sign bit, so that unambiguous operations cannot be performed. However, once floating-point data is temporarily converted into unsigned integer data, it can be handled as unique data.
[0023]
FIG. 4 shows an example of data representation when the floating point type data representing the numerical value “−3.14159” is type-converted to unsigned integer type data. Here, “type conversion” means that an operand handled by a variable is converted. Therefore, the type conversion of floating point type data to integer type data means that the interpretation of the bit string is changed from the floating point type to the integer type without changing the bit string itself. When converted to unsigned integer type data, there is no division of the bit string of the mantissa part, the exponent part, and the sign bit in terms of form.
[0024]
By the way, in the floating point standard of IEEE754, when all of the mantissa part, the exponent part, and the sign bit are 0 as shown in FIG. 5, it means “0.0”. On the other hand, as shown in FIG. 6, when the sign bit is 1 and the mantissa part and the exponent part are all 0, it means “−0.0”. As a result, the absolute value can be obtained only by the process of setting the sign bit to 0.
[0025]
FIG. 2 shows the operation of the integer arithmetic apparatus and the integer arithmetic method realized thereby. First, the floating point type data whose absolute value is to be obtained is temporarily converted into unsigned integer type data and loaded from the memory 11 to the register 12 by the function of the control unit 15 as the first conversion unit (step S11). ). Next, an integer operation for setting the portion corresponding to the sign bit of the floating point type data in the integer type data to 0 is performed by the function of the integer arithmetic unit 13 as the integer operation means (step S12). The integer calculator 13 stores the calculated data in the register 14 (step S13). Next, by the function of the control means 15 as the second conversion means, the integer type data in the register 14 is converted into floating point type data, and the floating point type data is stored in the memory 11 (step S14). .
[0026]
FIG. 3 shows a specific execution example of this integer operation. As shown in the figure, it is assumed that single precision floating point type data “−3.14159” is stored in the address “0x3A71E010” of the memory 11. The control means 15 can recognize from the type declaration by the arithmetic program that the type of the variable indicated by the address “0x3A71E010” is a floating point type.
[0027]
Hereinafter, the execution example of FIG. 3 will be described in association with each step in the flowchart of FIG. The control means 15 converts the type of the variable indicated by the address “0x3A71E010” into an unsigned integer type, thereby temporarily converting the floating-point type data “−3.14159” from the memory 11 as unsigned integer type data. The data is loaded into the register 12 (step S11). "-3.14159" can be expressed by a bit string as shown in FIG. This bit string can be expressed as “C0490FD0” in hexadecimal. When “0x” indicating a hexadecimal number is added, it can be expressed as “0xC0490FD0”.
[0028]
Next, the integer calculator 13 changes the portion corresponding to the sign bit in the integer type value “C0490FD0” to be a positive number when expressed in the floating-point type, and stores it in the register 14. (Steps S12 and S13). Specifically, in order to set the portion corresponding to the sign bit to 0, only the most significant bit of “C0490FD0” needs to be set to 0. Therefore, an AND operation for each bit of “C0490FD0” and “7FFFFFFF” is performed. . By performing this AND operation, only the most significant bit becomes 0, and other bit values remain unchanged. The value after the AND operation is “40490FD0” in hexadecimal and is stored in the register 14.
[0029]
When the data on the memory 11 is loaded into the register 12 in the floating point type as in step S21 in FIG. 3, the floating point type data “−3.14159” and the integer type data “7FFFFFFF” However, it is necessary to convert “−3.14159” into integer type data “C0490FD0” as described above, because such an operation cannot be performed between different types.
[0030]
Finally, the control means 15 reconverts the integer type data “40490FD0” stored in the register 14 into a floating point type, and stores the floating point type data in the memory 11 (step S14). Since it is stored in the memory 11 as a floating point type, hexadecimal representation is not possible at this point. The value stored in the memory 11 is expressed as a positive value of “3.14159” because only the sign bit is changed.
[0031]
A specific example of a calculation program in C language that realizes the above integer arithmetic is shown below. The data is single precision.
[Expression 2]

[0032]
The same result can be obtained by the following calculation program.
[Equation 3]

[0033]
As described above, according to the present embodiment, floating-point data is type-converted to unsigned integer data, and the portion corresponding to the sign bit of the floating-point data in the integer data is a positive number. An integer operation is performed to change the bit value to indicate that it is converted to floating-point type data at the end. Therefore, an integer that can be operated faster than a floating-point arithmetic unit without using a floating-point arithmetic unit The arithmetic unit 13 can be used, and the absolute value of the floating point type data can be calculated at high speed. In the technique using the conventional floating point arithmetic unit, it is necessary to determine whether it is a positive number or a negative number, but in this embodiment, it is not necessary to perform such a determination. Calculation cycles can be reduced. Thereby, the absolute value calculation of the floating point type data can be performed at a higher speed than the conventional method.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the integer arithmetic method, integer arithmetic program, and integer arithmetic device of the present invention, the integer arithmetic means capable of performing high-speed arithmetic than the floating point arithmetic unit without using the floating point arithmetic unit is provided. Since the absolute value is calculated by using it, the absolute value calculation of the floating-point type data can be performed at a higher speed than the conventional method. In the conventional method, it is necessary to determine whether the number is a positive number or a negative number. However, in the present invention, it is not necessary to perform such a determination, and the calculation cycle can be reduced accordingly. And high-speed computation can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an integer arithmetic device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an integer operation method by the integer operation apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a specific calculation example by an integer calculation method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of data representation when a floating-point variable is type-converted to an unsigned integer variable.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a data representation when all of a mantissa part, an exponent part, and a sign bit are 0.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing data representation when only a sign bit is 1. FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a floating-point expression method.
FIG. 8 is a block diagram showing a conventional circuit configuration for performing an absolute value calculation of floating point type data.
FIG. 9 is a flowchart showing a conventional method of calculating an absolute value of floating point type data.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Memory, 12, 14 ... Register, 13 ... Integer arithmetic unit, 15 ... Control means.

Claims

An integer arithmetic method in which an absolute value calculation of floating point type data including a sign bit is performed by a computer,
First converting means for converting floating-point type data to unsigned integer type data;
The integer arithmetic means changes the part corresponding to the sign bit of the floating-point type data in the type-converted integer type data to a bit value indicating a positive number, and does not change the values of the other parts. Performing an integer operation;
And a second conversion means including a step of converting the integer type data after the integer calculation into floating point type data.

An integer arithmetic program for causing a computer to execute an absolute value calculation of floating point type data including a sign bit,
First converting means for converting floating-point type data to unsigned integer type data;
The integer arithmetic means changes the part corresponding to the sign bit of the floating-point type data in the type-converted integer type data to a bit value indicating a positive number, and does not change the values of the other parts. Performing an integer operation;
An integer arithmetic program characterized in that the second conversion means causes a computer to execute each step including the step of converting the integer type data after the integer operation into floating point type data.

An integer arithmetic unit that performs an absolute value calculation of floating point type data including a sign bit,
First conversion means for converting floating-point data to unsigned integer data;
An integer that performs an integer operation such that the part corresponding to the sign bit of the floating-point data in the type-converted integer data is changed to a bit value indicating a positive number, and the value of the other part is not changed. Computing means;
An integer arithmetic apparatus comprising: second conversion means for converting the integer type data after the integer calculation into floating point type data.