JP3110288B2 - 指数対数変換回路 - Google Patents
指数対数変換回路Info
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
- H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
- H03M7/50—Conversion to or from non-linear codes, e.g. companding
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は計算機の演算装置に
関し、特に指数対数変換演算回路に関する。
関し、特に指数対数変換演算回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の演算装置における指数対数変換方
式を、図2を参照して説明する。図2には、従来のプロ
セッサの演算装置の構成がブロック図にて示されてい
る。
式を、図2を参照して説明する。図2には、従来のプロ
セッサの演算装置の構成がブロック図にて示されてい
る。
【0003】図2を参照して、プロセッサは、ALU
(Arithmetic Logic Unit)101、アキュムレータ(「A
CC」という)102、シフタ103、レジスタ106、マルチ
プレクサ(「MUX」という)104、105、内部データバ
ス121、データ線122〜126、221〜224から構成されてい
る。
(Arithmetic Logic Unit)101、アキュムレータ(「A
CC」という)102、シフタ103、レジスタ106、マルチ
プレクサ(「MUX」という)104、105、内部データバ
ス121、データ線122〜126、221〜224から構成されてい
る。
【0004】ALU101は、24ビット幅の入力データ
の演算を行い、24ビット幅のデータを出力する算術論
理演算器で、一の入力はデータ線122に接続され、他の
入力はデータ線221に接続され、出力はデータ線123に接
続される。
の演算を行い、24ビット幅のデータを出力する算術論
理演算器で、一の入力はデータ線122に接続され、他の
入力はデータ線221に接続され、出力はデータ線123に接
続される。
【0005】ACC102は、算術論理演算の演算結果デ
ータを格納しておく24ビット幅のレジスタで、入力は
データ線124に接続され、出力はデータ線221に接続され
ている。
ータを格納しておく24ビット幅のレジスタで、入力は
データ線124に接続され、出力はデータ線221に接続され
ている。
【0006】シフタ103は、左右24ビットのシフト動
作を行うバレルシフタで、入力はデータ線126に接続さ
れ、シフト量入力はデータ線224に接続され、出力はデ
ータ線222に接続されている。
作を行うバレルシフタで、入力はデータ線126に接続さ
れ、シフト量入力はデータ線224に接続され、出力はデ
ータ線222に接続されている。
【0007】レジスタ106は、シフタ103のシフト量を保
持するための6ビット幅のレジスタで、入力はデータ線
223に接続され、出力はデータ線224に接続されている。
持するための6ビット幅のレジスタで、入力はデータ線
223に接続され、出力はデータ線224に接続されている。
【0008】MUX104の一の入力はデータ線123に接続
され、他の入力はデータ線222に接続され、出力はデー
タ線124に接続されている。
され、他の入力はデータ線222に接続され、出力はデー
タ線124に接続されている。
【0009】MUX105の一の入力はデータ線125に接続
され、他の入力はデータ線221に接続され、出力はデー
タ線126に接続されている。
され、他の入力はデータ線221に接続され、出力はデー
タ線126に接続されている。
【0010】内部データバス121には、データ線122,12
5,221,223が接続されている。
5,221,223が接続されている。
【0011】シフタ103のシフト量を示すデータは、デ
ータバス121上で上位側に位置づけられており、レジス
タ106に入力されるデータ線223はデータバス121の上位
6ビットに接続されている。
ータバス121上で上位側に位置づけられており、レジス
タ106に入力されるデータ線223はデータバス121の上位
6ビットに接続されている。
【0012】また、図2には図示されていないが、プロ
セッサの演算装置にはさらに、命令メモリ、制御ブロッ
ク、データRAM、乗算器、入出力ポート等の各種周辺
ブロックが含まれる。
セッサの演算装置にはさらに、命令メモリ、制御ブロッ
ク、データRAM、乗算器、入出力ポート等の各種周辺
ブロックが含まれる。
【0013】この種の従来の演算装置において、対数変
換、あるいは指数変換を行う場合には、テーブル参照を
行う手法、あるいは多項式に展開し数値演算を行う手法
が取られてきた。
換、あるいは指数変換を行う場合には、テーブル参照を
行う手法、あるいは多項式に展開し数値演算を行う手法
が取られてきた。
【0014】数値演算を行う場合においては、特に対数
変換を行おうとするデータを指数部と仮数部に分け、指
数部と仮数部を別々に対数変換し、後からこれらのデー
タを足し合わせることによって対数変換値を求める手法
も取られてきている。
変換を行おうとするデータを指数部と仮数部に分け、指
数部と仮数部を別々に対数変換し、後からこれらのデー
タを足し合わせることによって対数変換値を求める手法
も取られてきている。
【0015】例えば変換対象の値をXとして、変換の手
順を示す。
順を示す。
【0016】まず、Xを、X=2E×X′(0.5≦
X′<1)とおき、X″=X′−1とした場合Loge
Xは以下の近似式(1)で求められる。
X′<1)とおき、X″=X′−1とした場合Loge
Xは以下の近似式(1)で求められる。
【0017】
【数1】
【0018】数値Eは変換対象の値を左に1ビットずつ
シフトし、数値がオーバーフローしたか否かを判定し、
オーバーフローする前までのシフト回数をカウントする
ことによって求め、このときのシフトされたデータを
X′とし、このデータX′に対して上式(1)の第2項
の演算を行うことによって対数変換を行う。
シフトし、数値がオーバーフローしたか否かを判定し、
オーバーフローする前までのシフト回数をカウントする
ことによって求め、このときのシフトされたデータを
X′とし、このデータX′に対して上式(1)の第2項
の演算を行うことによって対数変換を行う。
【0019】例えば24ビット長のデータに対する変換
を行う場合には、シフト動作だけで、最大24ステップ
の命令サイクルを必要とする。
を行う場合には、シフト動作だけで、最大24ステップ
の命令サイクルを必要とする。
【0020】また、この指数部と仮数部に分割した後の
各々の対数変換自体もテーブル参照で行うといった手法
も提案されている(例えば特開昭63−19037号公
報参照)。
各々の対数変換自体もテーブル参照で行うといった手法
も提案されている(例えば特開昭63−19037号公
報参照)。
【0021】一方、指数変換を行う場合について、変換
対象データをEとした場合の変換方式を説明する。
対象データをEとした場合の変換方式を説明する。
【0022】E=E′+z(E′≦−0.5または0.
5<E′)とおくと、exp(E)は下記の近似式
(2)で求められる。
5<E′)とおくと、exp(E)は下記の近似式
(2)で求められる。
【0023】
【数2】
【0024】
【発明が解決しようとする課題】この従来の演算装置に
おける対数変換、指数変換では変換データを正規化する
ためにシフト動作が必要となり、プロセッサの処理ステ
ップ数を増大させてしまうという問題があった。
おける対数変換、指数変換では変換データを正規化する
ためにシフト動作が必要となり、プロセッサの処理ステ
ップ数を増大させてしまうという問題があった。
【0025】プロセッサの処理ステップ数の増大を回避
するため専用の正規化回路を備えた場合、回路規模を大
幅に増大させてしまうという問題が生じる。
するため専用の正規化回路を備えた場合、回路規模を大
幅に増大させてしまうという問題が生じる。
【0026】また、正規化後のデータに関し、整数部
分、小数部分それぞれについて変換処理が必要となり、
特に数値演算により近似データを求める場合において
は、自乗データ、三乗データ等が必要となり、乗算器を
内蔵したDSP(デジタルシグナルプロセッサ)等にお
いても演算処理ステップ数を増大させてしまうという問
題があった。
分、小数部分それぞれについて変換処理が必要となり、
特に数値演算により近似データを求める場合において
は、自乗データ、三乗データ等が必要となり、乗算器を
内蔵したDSP(デジタルシグナルプロセッサ)等にお
いても演算処理ステップ数を増大させてしまうという問
題があった。
【0027】さらに、前記特開昭63−19037号公
報等に示されるように、変換をテーブル参照により行う
方法も提案されているが、指数部分、仮数部分それぞれ
にテーブルを持つ必要があり、テーブル自体のハードウ
ェア量を増加させると共に、テーブル空間を2つ必要と
するためにテーブル空間の制御論理回路の増大を招くと
いう問題があった。そして、対数変換に対しては対処さ
れているものの、指数変換には対処されていない。ま
た、基底が10の常用対数、基底がeの自然対数に変換
を行う必要がある場合には、それぞれのテーブルを持つ
必要があるという問題があった。
報等に示されるように、変換をテーブル参照により行う
方法も提案されているが、指数部分、仮数部分それぞれ
にテーブルを持つ必要があり、テーブル自体のハードウ
ェア量を増加させると共に、テーブル空間を2つ必要と
するためにテーブル空間の制御論理回路の増大を招くと
いう問題があった。そして、対数変換に対しては対処さ
れているものの、指数変換には対処されていない。ま
た、基底が10の常用対数、基底がeの自然対数に変換
を行う必要がある場合には、それぞれのテーブルを持つ
必要があるという問題があった。
【0028】従って、本発明は上記問題点を解消し、指
数対数変換処理において、ハードウェア量の増大を極力
抑え、対数変換・指数変換を行なうようにした演算装置
を提供することを目的とする。
数対数変換処理において、ハードウェア量の増大を極力
抑え、対数変換・指数変換を行なうようにした演算装置
を提供することを目的とする。
【0029】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、入力データに対し、指数部データと仮数部デ
ータに分割し、浮動小数点形式のデータに変換する正規
化手段と、前記仮数部データを入力しテーブル参照を行
うことにより変換を行うテーブル変換手段と、を備えた
ことを特徴とする指数対数変換回路を提供する。
本発明は、入力データに対し、指数部データと仮数部デ
ータに分割し、浮動小数点形式のデータに変換する正規
化手段と、前記仮数部データを入力しテーブル参照を行
うことにより変換を行うテーブル変換手段と、を備えた
ことを特徴とする指数対数変換回路を提供する。
【0030】本発明においては、好ましくは、対数変換
後のデータ及び指数変換の入力データの小数点位置を、
前記指数部データが上位に割り付けられ、該指数部デー
タの最下位ビット位置とすることを特徴とする。
後のデータ及び指数変換の入力データの小数点位置を、
前記指数部データが上位に割り付けられ、該指数部デー
タの最下位ビット位置とすることを特徴とする。
【0031】また、本発明においては、好ましくは、前
記テーブル変換手段の出力データの小数点位置を、前記
指数対数変換回路の変換後のデータの小数点位置と同じ
位置とし、前記指数部データと、前記テーブル変換手段
の出力データとの和を対数変換結果とすることを特徴と
する。
記テーブル変換手段の出力データの小数点位置を、前記
指数対数変換回路の変換後のデータの小数点位置と同じ
位置とし、前記指数部データと、前記テーブル変換手段
の出力データとの和を対数変換結果とすることを特徴と
する。
【0032】上記構成のもと、本発明によれば、入力デ
ータの正規化回路を有するが、この正規化回路のうちデ
ータシフトを行う部分に関しては既存のシフトを流用す
ることによって、回路規模の増大をスケールデコーダの
追加分のみに抑え、シフト動作に費やす命令実行サイク
ルをわずか1サイクルに抑えている。
ータの正規化回路を有するが、この正規化回路のうちデ
ータシフトを行う部分に関しては既存のシフトを流用す
ることによって、回路規模の増大をスケールデコーダの
追加分のみに抑え、シフト動作に費やす命令実行サイク
ルをわずか1サイクルに抑えている。
【0033】また、本発明によれば、対数変換後のデー
タ、あるいは指数変換対象のデータの小数点位置を暫定
的に通常のデータの小数点位置からずらすことにより、
正規化後のデータの指数部分をそのまま正数データとし
て扱い、仮数部分を、予め小数点位置をずらした状態で
書き込まれているテーブルの参照により変換し、この変
換後のデータを指数部分のデータと足し合わせることに
よって変換を行うため、指数部分の変換を行う必要がな
い。
タ、あるいは指数変換対象のデータの小数点位置を暫定
的に通常のデータの小数点位置からずらすことにより、
正規化後のデータの指数部分をそのまま正数データとし
て扱い、仮数部分を、予め小数点位置をずらした状態で
書き込まれているテーブルの参照により変換し、この変
換後のデータを指数部分のデータと足し合わせることに
よって変換を行うため、指数部分の変換を行う必要がな
い。
【0034】
【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施例
を以下に説明する。図1は本発明の一実施形態の構成を
示すブロック図である。
を以下に説明する。図1は本発明の一実施形態の構成を
示すブロック図である。
【0035】図1を参照して、本実施形態は、ALU10
1、アキュムレータ(「ACC」という)102、シフタ10
3、レジスタ106,109、マルチプレクサ(「MUX」と
いう)104,105,108、スケールデコーダ(最上位ビッ
ト検出回路)107、指数対数テーブル110、内部データバ
ス121、データ線122,123,124,125,126,127,128,
129,130,131,132,133,134,135から構成されてい
る。
1、アキュムレータ(「ACC」という)102、シフタ10
3、レジスタ106,109、マルチプレクサ(「MUX」と
いう)104,105,108、スケールデコーダ(最上位ビッ
ト検出回路)107、指数対数テーブル110、内部データバ
ス121、データ線122,123,124,125,126,127,128,
129,130,131,132,133,134,135から構成されてい
る。
【0036】ALU101は、24ビット幅の入力データ
の演算を行い24ビット幅のデータを出力する算術論理
演算器で、一の入力はデータ線122に接続され、他の入
力はデータ線127に接続され、出力はデータ線123に接続
されている。
の演算を行い24ビット幅のデータを出力する算術論理
演算器で、一の入力はデータ線122に接続され、他の入
力はデータ線127に接続され、出力はデータ線123に接続
されている。
【0037】ACC102は、算術論理演算の演算結果デ
ータを格納しておく24ビット幅のレジスタで、入力は
データ線124に接続され、出力はデータ線127に接続され
ている。
ータを格納しておく24ビット幅のレジスタで、入力は
データ線124に接続され、出力はデータ線127に接続され
ている。
【0038】シフタ103は、左右24ビットのシフト動
作を行うバレルシフタで、入力はデータ線126に接続さ
れ、シフト量入力はデータ線131に接続され、出力はデ
ータ線134に接続されている。
作を行うバレルシフタで、入力はデータ線126に接続さ
れ、シフト量入力はデータ線131に接続され、出力はデ
ータ線134に接続されている。
【0039】レジスタ106は、シフタ103のシフト
量を保持するための6ビット幅のレジスタで、入力はデ
ータ線130に接続され、出力はデータ線131に接続
されている。
量を保持するための6ビット幅のレジスタで、入力はデ
ータ線130に接続され、出力はデータ線131に接続
されている。
【0040】レジスタ109は、指数対数テーブルのテー
ブルアドレスを保持するための8ビット幅のレジスタ
で、入力はデータ線135に接続され、出力はデータ線132
に接続されている。
ブルアドレスを保持するための8ビット幅のレジスタ
で、入力はデータ線135に接続され、出力はデータ線132
に接続されている。
【0041】スケールデコーダ(最上位ビット検出回
路)107は、入力される24ビットのデータの最初に
“1”が立っているビット位置が何ビット目であるかを
検出する回路で、入力はデータ線127に接続され、出
力にデータ線129に接続されている。
路)107は、入力される24ビットのデータの最初に
“1”が立っているビット位置が何ビット目であるかを
検出する回路で、入力はデータ線127に接続され、出
力にデータ線129に接続されている。
【0042】指数対数テーブル110は、入力されるデー
タをアドレス入力として、それに対応する指数変換デー
タあるいは対数変換データを出力するための指数対数そ
れぞれ128ワードずつを備えたテーブルであり、テー
ブルアドレス入力はデータ線132に接続され、出力はデ
ータ線133に接続されている。
タをアドレス入力として、それに対応する指数変換デー
タあるいは対数変換データを出力するための指数対数そ
れぞれ128ワードずつを備えたテーブルであり、テー
ブルアドレス入力はデータ線132に接続され、出力はデ
ータ線133に接続されている。
【0043】MUX104の一の入力はデータ線123に接続
され、他の入力はデータ線134に接続され、出力はデー
タ線124に接続されている。
され、他の入力はデータ線134に接続され、出力はデー
タ線124に接続されている。
【0044】MUX105の一の入力はデータ線125に接続
され、他の入力はデータ線127に接続され、出力はデー
タ線126に接続されている。
され、他の入力はデータ線127に接続され、出力はデー
タ線126に接続されている。
【0045】MUX108の一の入力はデータ線128に接続
され、他の入力はデータ線129に接続され、出力はデー
タ線130に接続されている。
され、他の入力はデータ線129に接続され、出力はデー
タ線130に接続されている。
【0046】内部データバス121には、データ線122,12
5,127,133が接続されている。
5,127,133が接続されている。
【0047】24ビット側のデータ線134のうち上位8
ビットがデータ線135に接続されている。
ビットがデータ線135に接続されている。
【0048】シフタ103のシフト量を示すデータはデー
タバス121上で、上位側に位置づけられ、データ線131,
128はデータバス121の上位6ビットに接続されている。
タバス121上で、上位側に位置づけられ、データ線131,
128はデータバス121の上位6ビットに接続されている。
【0049】また、図1には図示されていないが、本装
置内には、命令メモリ、制御ブロック、テーブルRA
M、乗算器や、入出力ポート等の周辺ブロックが含まれ
る。
置内には、命令メモリ、制御ブロック、テーブルRA
M、乗算器や、入出力ポート等の周辺ブロックが含まれ
る。
【0050】まず、本実施形態における、通常のデータ
演算実行(指数変換、対数変換演算以外の演算)の際の
動作を説明する。
演算実行(指数変換、対数変換演算以外の演算)の際の
動作を説明する。
【0051】通常演算を行う場合には、不図示のデータ
RAM等からデータバス121を経由して、データ線122に
演算データが入力される。
RAM等からデータバス121を経由して、データ線122に
演算データが入力される。
【0052】ALU101では、制御ブロック(不図
示)からの制御信号に従い、データ線122,127か
ら入力されるデータに対して算術論理演算を行い、演算
結果をデータ線123に出力する。
示)からの制御信号に従い、データ線122,127か
ら入力されるデータに対して算術論理演算を行い、演算
結果をデータ線123に出力する。
【0053】MUX104では、不図示の制御信号に従
い、データ線123のデータをデータ線124に出力し、AC
C102に演算結果が格納されることとなる。
い、データ線123のデータをデータ線124に出力し、AC
C102に演算結果が格納されることとなる。
【0054】また、シフト操作を行う場合には、データ
線128、MUX108データ線130を経由してシフト量を示
すデータがレジスタ106に格納される。
線128、MUX108データ線130を経由してシフト量を示
すデータがレジスタ106に格納される。
【0055】データ線127を経由してACC102に保持さ
れるデータ、あるいは、データ線125を経由して不図示
のデータRAM等から送られたデータが、MUX105を
介してシフタ103に入力され、レジスタ106に保持される
データ(シフト量)に従いシフト操作が行われ、データ
線134を経由して、ACC102に結果データが格納される
こととなる。
れるデータ、あるいは、データ線125を経由して不図示
のデータRAM等から送られたデータが、MUX105を
介してシフタ103に入力され、レジスタ106に保持される
データ(シフト量)に従いシフト操作が行われ、データ
線134を経由して、ACC102に結果データが格納される
こととなる。
【0056】これら操作を繰り返すことにより、所望の
データ演算処理を行う。
データ演算処理を行う。
【0057】次に、指数変換、対数変換を行う際の動作
説明を行う。
説明を行う。
【0058】まず、対数変換を行う場合、ACC102に
保持されるデータがデータ線127を経由してスケールデ
コーダ(正規化回路)107に入力され、スケールデコー
ダ107の出力データがレジスタ106に格納される。
保持されるデータがデータ線127を経由してスケールデ
コーダ(正規化回路)107に入力され、スケールデコー
ダ107の出力データがレジスタ106に格納される。
【0059】また、ACC102上のデータは、さらにM
UX105及びデータ線126を経由してシフタ103にも入力
され、レジスタ106上のデータ(シフト量)に従いシフ
ト操作を行い、データ線134にシフト後のデータが出力
される。
UX105及びデータ線126を経由してシフタ103にも入力
され、レジスタ106上のデータ(シフト量)に従いシフ
ト操作を行い、データ線134にシフト後のデータが出力
される。
【0060】このうち上位8ビットは、データ線135を
経由してレジスタ109に格納される。
経由してレジスタ109に格納される。
【0061】また、レジスタ106に保持されるデータは
データバス121、ALU101経由でACC102に書き込ま
れ、逆数を算出する演算を行う。
データバス121、ALU101経由でACC102に書き込ま
れ、逆数を算出する演算を行う。
【0062】テーブル110は、レジスタ109に格納された
データに従い24ビットのテーブルデータをデータバス
121経由でALU101に転送し、予めACC102にて正負
の反転を行ったデータとの加算を行う。
データに従い24ビットのテーブルデータをデータバス
121経由でALU101に転送し、予めACC102にて正負
の反転を行ったデータとの加算を行う。
【0063】一方、指数変換を行う場合には、ACC10
2上に保持されるデータをシフタ103により右5ビットシ
フトを行い、シフタ103の出力データのうち上位8ビッ
トをデータ線135を介してレジスタ109にテーブルアドレ
スとして入力し、同時に今度は先のACC102上のデー
タのうち上位6ビットに「−1」を加えたデータをレジ
スタ106に転送する。
2上に保持されるデータをシフタ103により右5ビットシ
フトを行い、シフタ103の出力データのうち上位8ビッ
トをデータ線135を介してレジスタ109にテーブルアドレ
スとして入力し、同時に今度は先のACC102上のデー
タのうち上位6ビットに「−1」を加えたデータをレジ
スタ106に転送する。
【0064】テーブル110の出力をデータバス121、デー
タ線125、MUX105、及びデータ線126経由でシフタ103
に入力し、レジスタ106に保持されるデータに従い左シ
フトを行うことにより指数変換を行うことが可能とな
る。
タ線125、MUX105、及びデータ線126経由でシフタ103
に入力し、レジスタ106に保持されるデータに従い左シ
フトを行うことにより指数変換を行うことが可能とな
る。
【0065】この一連の動作を実際にデータを用いて説
明する。
明する。
【0066】まず、通常、演算装置内で扱える2進数に
おける、基底を10(常用対数の場合にはe)とする対
数変換の方法を説明する。扱う数値は、24ビット符号
付き固定小数点表現の数値とする。
おける、基底を10(常用対数の場合にはe)とする対
数変換の方法を説明する。扱う数値は、24ビット符号
付き固定小数点表現の数値とする。
【0067】数値X(>0)に対して対数変換を行う
際、まず以下の変換を行う。
際、まず以下の変換を行う。
【0068】
【数3】
【0069】ここで、1/Log2Xは固定値であり、
Log2Xを求めた後に不図示の乗算器にて乗算すれば
よい。
Log2Xを求めた後に不図示の乗算器にて乗算すれば
よい。
【0070】また、Log2Xは次式(4)のように変
形される。
形される。
【0071】
【数4】
【0072】すなわち、データXの最初に“1”が立っ
ている位置が、第2ビット(MSBの次のビット)とな
るまで左シフトを行い、このシフト量Eと残った0≦
X′<1なるX′の対数変換後のデータの加算を行うこ
とにより、Xの対数変換を行うことが可能となる。
ている位置が、第2ビット(MSBの次のビット)とな
るまで左シフトを行い、このシフト量Eと残った0≦
X′<1なるX′の対数変換後のデータの加算を行うこ
とにより、Xの対数変換を行うことが可能となる。
【0073】このX′(仮数部データ)の対数変換をテ
ーブル参照することで変換速度の高速化を図っている。
ーブル参照することで変換速度の高速化を図っている。
【0074】本実施形態では、テーブル110のワード数
を128ワードとする。
を128ワードとする。
【0075】このためテーブル参照する際のアドレスデ
ータは仮数部データX′の上位8ビット(最上位ビット
は0固定)を用いる。実際にはテーブルデータを256
ワードとし、128ワードずつ対数変換テーブルと指数
変換テーブルとして使用する。
ータは仮数部データX′の上位8ビット(最上位ビット
は0固定)を用いる。実際にはテーブルデータを256
ワードとし、128ワードずつ対数変換テーブルと指数
変換テーブルとして使用する。
【0076】24ビットのデータに対する変換処理で
は、最大シフト量は左23、X′の変換後のデータは、
次式(5)で与えられる。
は、最大シフト量は左23、X′の変換後のデータは、
次式(5)で与えられる。
【0077】
【数5】
【0078】対数変換後のデータは次式(6)で与えら
れる。
れる。
【0079】
【数6】
【0080】従って、対数変換後のデータの小数点位置
を予め5ビット右シフトさせて、扱う必要がある。
を予め5ビット右シフトさせて、扱う必要がある。
【0081】これに伴いテーブル110上に格納しておく
変換データも小数点位置を5ビット右シフトさせてお
く。
変換データも小数点位置を5ビット右シフトさせてお
く。
【0082】次に、指数変換を2進数で行う場合につい
て説明する。
て説明する。
【0083】上記手法により対数変換されたデータに対
し、特定の処理を行った後再度指数変換を行いデータを
リニアな領域に戻す場合、次式(7)のような変換を行
う。
し、特定の処理を行った後再度指数変換を行いデータを
リニアな領域に戻す場合、次式(7)のような変換を行
う。
【0084】指数変換を行おうとするデータM(−32
<M<0)に関し、M=M′+z(0≦M′<1)とお
くと、2Mは次式(7)の通り変形される。
<M<0)に関し、M=M′+z(0≦M′<1)とお
くと、2Mは次式(7)の通り変形される。
【0085】
【数7】
【0086】上式(7)において、zはMの正数部分
(上位6ビット)であり、右へのシフト量(−32<z
≦−1)を示し、2M'は1≦2M'<2の範囲を取る。
(上位6ビット)であり、右へのシフト量(−32<z
≦−1)を示し、2M'は1≦2M'<2の範囲を取る。
【0087】このため、テーブル参照したデータの値
を、0≦2M'<1とするため、シフト量zに1を加え、
テーブルデータを1/2としておく。
を、0≦2M'<1とするため、シフト量zに1を加え、
テーブルデータを1/2としておく。
【0088】テーブル参照する際にはデータMを左5ビ
ットシフトし、最上位ビットを強制的に“1”とし、計
8ビットをテーブルアドレスとして使用する。
ットシフトし、最上位ビットを強制的に“1”とし、計
8ビットをテーブルアドレスとして使用する。
【0089】また、このデータMの上位6ビット(z)
に1を加えた値を右へシフト量としてテーブル出力デー
タを右シフトすることによって、指数変換を実現するこ
とが可能となる。
に1を加えた値を右へシフト量としてテーブル出力デー
タを右シフトすることによって、指数変換を実現するこ
とが可能となる。
【0090】ここで、テーブル参照の際に最上位ビット
を強制的に“1”とすることにより、対数変換テーブル
と指数変換テーブルを256ワードの同一アドレス空間
のテーブルとして定義し、下位128ワードを対数変換
テーブルとして使用し、上位128ワードを指数変換テ
ーブルとして使用することが可能となる。
を強制的に“1”とすることにより、対数変換テーブル
と指数変換テーブルを256ワードの同一アドレス空間
のテーブルとして定義し、下位128ワードを対数変換
テーブルとして使用し、上位128ワードを指数変換テ
ーブルとして使用することが可能となる。
【0091】今、簡単のため対数変換の入力データとし
て、24ビット固定小数点データ“000100H(ヘ
キサデシマル表示)”を考える。なお、24ビットデー
タの最上位ビット(MSB)は符号ビットに用いられる
(例えば“1”の時負値)。
て、24ビット固定小数点データ“000100H(ヘ
キサデシマル表示)”を考える。なお、24ビットデー
タの最上位ビット(MSB)は符号ビットに用いられる
(例えば“1”の時負値)。
【0092】最上位ビット(MSB)の次のビットに
“1”が立つ位置、すなわち“400000H”となる
までには左14ビットのシフトが必要となる。
“1”が立つ位置、すなわち“400000H”となる
までには左14ビットのシフトが必要となる。
【0093】このとき実際には、左シフトのためスケー
ルデコーダ107の出力は正の値14となるが、正負の符
号反転を取り、指数部はE=−14となる。
ルデコーダ107の出力は正の値14となるが、正負の符
号反転を取り、指数部はE=−14となる。
【0094】また、入力データ“000100H”を左
に14ビットシフトして得られるX′は、X′=“40
0000H”となり、従って仮数部データの対数値は、
Log2X′=Log22-1=−1となる。
に14ビットシフトして得られるX′は、X′=“40
0000H”となり、従って仮数部データの対数値は、
Log2X′=Log22-1=−1となる。
【0095】ここで、整数値「14」という値は、符号
なしバイナリ値で表すと“1110B”となるが、24
ビット固定小数点表現で小数点位置を(MSBと次のビ
ットとの間から)5ビット右にずらした状態では、“3
80000H”となり、“380000H”に対して正
負の反転を行う(2の補数をとる)と、E=“c800
00H”となる。
なしバイナリ値で表すと“1110B”となるが、24
ビット固定小数点表現で小数点位置を(MSBと次のビ
ットとの間から)5ビット右にずらした状態では、“3
80000H”となり、“380000H”に対して正
負の反転を行う(2の補数をとる)と、E=“c800
00H”となる。
【0096】また、テーブル110の出力は、同様にして
24ビット固定小数点表現で小数点位置を(MSBと次
のビットの間から)5ビット右にずらした状態とされ、
テーブル出力「−1」は“fc0000H”とされ、こ
れと指数部E(=“c80000H”)との加算結果
は、“c40000H”(=−15)となる。
24ビット固定小数点表現で小数点位置を(MSBと次
のビットの間から)5ビット右にずらした状態とされ、
テーブル出力「−1」は“fc0000H”とされ、こ
れと指数部E(=“c80000H”)との加算結果
は、“c40000H”(=−15)となる。
【0097】この数値に、1/Log210(=0.3
0102996)を不図示の乗算器にて掛け合わせるこ
とにより対数変換が完了する。
0102996)を不図示の乗算器にて掛け合わせるこ
とにより対数変換が完了する。
【0098】また、常用対数変換を行う際には、1/L
og210に変わって、“c40000H”(=−1
5)に1/Log2e(=0.693147181)を
不図示の乗算器にて掛け合わせることにより変換を行う
ことができる。
og210に変わって、“c40000H”(=−1
5)に1/Log2e(=0.693147181)を
不図示の乗算器にて掛け合わせることにより変換を行う
ことができる。
【0099】逆に、指数変換については、最初に変換を
行うデータに対し、Log210、あるいはLog2eを
掛け合わせ、そのデータに対し演算を行えばよい。
行うデータに対し、Log210、あるいはLog2eを
掛け合わせ、そのデータに対し演算を行えばよい。
【0100】今、Log210、あるいはLog2eを掛
け合わせて得られたデータ“c40000H”について
考える。
け合わせて得られたデータ“c40000H”について
考える。
【0101】データ“c40000H”の上位6ビット
データは“31H”(=−15)であり、これに「1」
を加えることによって、“32H”(=−14)とな
る。
データは“31H”(=−15)であり、これに「1」
を加えることによって、“32H”(=−14)とな
る。
【0102】また、データ“c40000H”を左5ビ
ットシフトしたデータは“800000H”となり、上
位8ビットを取り、最上位ビットを強制的に“1”にす
ることにより、テーブル参照アドレス(8ビット)は
“80H”となる。
ットシフトしたデータは“800000H”となり、上
位8ビットを取り、最上位ビットを強制的に“1”にす
ることにより、テーブル参照アドレス(8ビット)は
“80H”となる。
【0103】20=1であり、テーブルデータは予め1
/2に設定されているため、テーブル110の出力は“4
00000H”(=0.5)となる。
/2に設定されているため、テーブル110の出力は“4
00000H”(=0.5)となる。
【0104】このデータをシフト量である“32H”だ
けシフト(右14ビットシフト)することにより、シフ
タ103の出力データは“000100H”となり、指数
変換が完了する。
けシフト(右14ビットシフト)することにより、シフ
タ103の出力データは“000100H”となり、指数
変換が完了する。
【0105】なお、シフタ103等のシフト手段はプロセ
ッサ内に設けられたデータシフト回路を用いてもよい。
ッサ内に設けられたデータシフト回路を用いてもよい。
【0106】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、入力デ
ータの正規化回路を有するが、この正規化回路のうちデ
ータシフトを行う部分に関しては既存のシフト回路を流
用することによって、回路規模の増大をスケールデコー
ダの追加分のみに抑え、シフト動作に費やす命令実行サ
イクルをわずか1サイクルに抑えるという効果を有す
る。
ータの正規化回路を有するが、この正規化回路のうちデ
ータシフトを行う部分に関しては既存のシフト回路を流
用することによって、回路規模の増大をスケールデコー
ダの追加分のみに抑え、シフト動作に費やす命令実行サ
イクルをわずか1サイクルに抑えるという効果を有す
る。
【0107】また、本発明によれば、対数変換後のデー
タ、あるいは指数変換対象のデータの小数点位置を暫定
的に通常のデータの小数点位置からずらすことにより、
正規化後のデータの指数部分をそのまま正数データとし
て扱い、仮数部分を、予め小数点位置をずらした状態で
書き込まれているテーブルの参照により変換し、この変
換後のデータを指数部分のデータと足し合わせることに
よって変換を行うため、指数部分の変換を不要とすると
いう効果を有する。
タ、あるいは指数変換対象のデータの小数点位置を暫定
的に通常のデータの小数点位置からずらすことにより、
正規化後のデータの指数部分をそのまま正数データとし
て扱い、仮数部分を、予め小数点位置をずらした状態で
書き込まれているテーブルの参照により変換し、この変
換後のデータを指数部分のデータと足し合わせることに
よって変換を行うため、指数部分の変換を不要とすると
いう効果を有する。
【0108】このことは、信号処理サイクルを減少させ
ると共に、テーブルデータを減少させ、このため内部ハ
ードウェアを減少させるという効果を合わせ持つ。
ると共に、テーブルデータを減少させ、このため内部ハ
ードウェアを減少させるという効果を合わせ持つ。
【0109】さらに、この変換後のデータに1/Log
210、もしくは1/Log2eを掛け合わせることによ
って、常用対数及び自然対数いずれに対しても同一の処
理で変換可能であるという効果を有する。
210、もしくは1/Log2eを掛け合わせることによ
って、常用対数及び自然対数いずれに対しても同一の処
理で変換可能であるという効果を有する。
【0110】このため、本発明によれば、前記特開昭6
3−19037号公報等に記載の構成と比較して、具備
すべきテーブル数自体を減少させることができると共
に、対数・指数変換に対してテーブル空間自体も一つで
済むため、テーブル参照のための論理回路の増加を抑え
ることができるという効果を有する。
3−19037号公報等に記載の構成と比較して、具備
すべきテーブル数自体を減少させることができると共
に、対数・指数変換に対してテーブル空間自体も一つで
済むため、テーブル参照のための論理回路の増加を抑え
ることができるという効果を有する。
【図1】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図2】従来の信号処理プロセッサの内部構成の一例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
101 ALU 102 ACC 103 シフタ 104,105,108 MUX 106,109 レジスタ 107 スケールデコーダ 110 テーブル 121 データバス 122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,
132,133,134,135,221,222,223,224 データ線
132,133,134,135,221,222,223,224 データ線
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−16331(JP,A) 特開 昭59−136849(JP,A) 特開 平6−175826(JP,A) 特開 平4−92921(JP,A) 特開 平4−333925(JP,A) 特開 平3−22025(JP,A)
Claims (3)
- 【請求項1】 データバスのデータに対して算術論理演
算を行うALUと、第1のマルチプレクサを経由して前
記ALUの出力を格納するアキュムレータと、前記アキ
ュムレータの出力を前記ALUとスケールデコーダへ入
力する第1のデータ線と、前記スケールデコーダの出力
と前記データバスとに接続され、第1のレジスタにその
出力が接続された第2のマルチプレクサと、前記第1の
レジスタに保持されたデータに応じて、前記データバス
若しくは前記第1のデータ線のデータに対してシフト操
作を行うシフタと、前記シフタから出力される、前記ア
キュムレータに格納されているデータの仮数部を保持す
る第2のレジスタと、前記第2のレジスタの出力をアド
レスとし、そのアドレスに対応した対数変換データ若し
くは指数変換データを前記データバスに出力するテーブ
ルとを有し、前記第1のレジスタに保持されたデータと
前記テーブルが出力する対数変換データとを前記ALU
に入力して対数変換を行い、前記テーブルが出力する指
数変換データをさらに前記第1のレジスタに保持された
データに応じて前記シフタでシフト操作することにより
指数変換を行う、ことを特徴とする指数対数変換回路。 - 【請求項2】 前記第2のレジスタの出力のうち上位8
ビットを前記アドレスとすることを特徴とする請求項1
記載の指数対数変換回路 - 【請求項3】 前記アドレスの最上位ビットは、前記テ
ーブルにおける指数変換データからなる指数変換テーブ
ルと、対数変換データからなる対数変換テーブルとを指
定することを特徴とする請求項1又は2記載の指数対数
変換回路。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07207645A JP3110288B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 指数対数変換回路 |
US08/684,137 US5831878A (en) | 1995-07-21 | 1996-07-19 | Exponential and logarithmic conversion circuit |
EP96111782A EP0755121A3 (en) | 1995-07-21 | 1996-07-22 | Exponential and logarithmic conversion circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07207645A JP3110288B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 指数対数変換回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0934693A JPH0934693A (ja) | 1997-02-07 |
JP3110288B2 true JP3110288B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=16543216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07207645A Expired - Fee Related JP3110288B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 指数対数変換回路 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5831878A (ja) |
EP (1) | EP0755121A3 (ja) |
JP (1) | JP3110288B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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