專利名稱：快速無(wú)分支向量除法計(jì)算的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般涉及計(jì)算的領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的一實(shí)施例一般涉及用于快速無(wú)分支向量除法計(jì)算的技木。
背景技術(shù)：
與其它簡(jiǎn)單的算木運(yùn)算相比，用于除法運(yùn)算的硬件實(shí)現(xiàn)例如由于更大的等待時(shí)間而已經(jīng)很慢。由于現(xiàn)代架構(gòu)中各種并行性的存在(例如經(jīng)SMD (單指令多數(shù)據(jù))并行性、超標(biāo)量(superscalar)和失序運(yùn)行),在向量情況中能夠?qū)崿F(xiàn)一定加速。例如，通過進(jìn)ー步Newton-Raphson 改善(ref inement)迭代方 法(例如在 http: // en. wiKipedia. org/wiki/Newton%E2%80%93Raphson method所討論的)，倒數(shù)近似一般對(duì)于單精度(SP)情況工作良好，在一些實(shí)現(xiàn)中在硬件除法運(yùn)算上提供高達(dá)兩倍的加速。然而，由于在當(dāng)前SSE架構(gòu)中缺少雙精度倒數(shù)運(yùn)算，此方案在雙精度(DP)方面失去了大部分其益處。因此，可能需要執(zhí)行附加的DP到SP和SP到DP轉(zhuǎn)換以及指數(shù)域操縱。此外，SP和DP的上述近似一般要求帶有無(wú)限(INF)或零值的分母的特殊處理，從而降低了并行性并降低了潛在的性能増益。


參照附圖來(lái)提供詳細(xì)的描述。圖中，引用標(biāo)號(hào)最左的數(shù)字識(shí)別其中最先出現(xiàn)該引用標(biāo)號(hào)的圖。不同的圖中使用相同的引用標(biāo)號(hào)來(lái)指示類似或相同的項(xiàng)目。圖I示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的方法的流程圖。圖2A-2C示出可在一些實(shí)施例中使用的偽代碼段。圖3示出根據(jù)ー實(shí)施例的快速向量除法的框圖。圖4和5示出可用于實(shí)現(xiàn)本文中討論的一些實(shí)施例的計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式在下面的描述中，為了提供各種實(shí)施例的詳盡理解而陳述了許多特定的細(xì)節(jié)。然而，實(shí)踐本發(fā)明的各種實(shí)施例可無(wú)需這些特定的細(xì)節(jié)。在其它情況中，公知的方法、過程、組件和電路未被詳細(xì)描述以免混淆本發(fā)明的具體實(shí)施例。此外，本發(fā)明的實(shí)施例的各種方面可使用各種部件來(lái)執(zhí)行，例如集成半導(dǎo)體電路(“硬件”)、組織到一個(gè)或多個(gè)程序(“軟件”)中的計(jì)算機(jī)可讀指令或硬件與軟件的某ー組合。為了本公開的目的，對(duì)“邏輯”的引用將表示硬件、軟件(包括例如控制處理器的操作的微代碼)或它們的某ー組合。說(shuō)明書中對(duì)“ー個(gè)實(shí)施例”或“ー實(shí)施例”的引用表示連同該實(shí)施例所述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性可被包括在至少ー個(gè)實(shí)現(xiàn)中。說(shuō)明書中各種位置中短語(yǔ)“在ー個(gè)實(shí)施例中”的出現(xiàn)可全部或可不全部指相同的實(shí)施例。此外，在說(shuō)明和權(quán)利要求中，可使用術(shù)語(yǔ)“耦合”和“連接”及其衍生詞。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，“連接”可用于指兩個(gè)或更多要素處于與彼此的直接物理或電接觸中?！榜詈稀笨芍竷蓚€(gè)或更多元素處于直接物理或電接觸中。然而，“耦合”也可指兩個(gè)或更多要素可不處于與彼此的直接接觸中，但仍可與彼此交互或合作。本文中討論的一些實(shí)施例可為雙精度除法/求倒數(shù)(inversion)向量計(jì)算提供改進(jìn)的性能，例如，不要求以前必需的分支或特殊動(dòng)作。向量除法計(jì)算可在SMD計(jì)算平臺(tái)上被執(zhí)行。通常，SMD是用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)級(jí)并行性的技木。具體而言，根據(jù)單個(gè)指令，在SMD向量處理器(例如分別為圖4和5的處理器402和502/504)的多個(gè)對(duì)應(yīng)通道(lane)中可處理多個(gè)數(shù)據(jù)。在一些實(shí)現(xiàn)中，為幾個(gè)求倒數(shù)執(zhí)行僅一次除法運(yùn)算。用以下述內(nèi)容作為示例(由 I. I. Zavarzin、V. F. Kuryakin> V. V. Lunev> D. M. Obuvalin> V. G. Ryzhih在“Optimizatsiya Vychislenij Vektornyh Funktsyj” 中提議，見 VANT. ser.Matematicheskoe modelirovanie fizicheskin protsessov. 1997. Vol. 4(俄語(yǔ)雜志))
權(quán)利要求
1.一種方法，包括 縮放多個(gè)變?cè)陨啥鄠€(gè)對(duì)應(yīng)的縮放的變?cè)? 將所述多個(gè)縮放的變?cè)喑艘陨傻谝恢担? 求所述第一值的倒數(shù)以生成第二值；以及 基于所述第二值與所述多個(gè)縮放的變?cè)械囊粋€(gè)或多個(gè)變?cè)南喑藖?lái)重構(gòu)多個(gè)結(jié)果， 其中所述多個(gè)結(jié)果對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)變?cè)那蟮箶?shù)的版本。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中通過更改所述第一值的指數(shù)部分的符號(hào)來(lái)執(zhí)行求所述第一值的倒數(shù)。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括將所述多個(gè)變?cè)母↑c(diǎn)版本轉(zhuǎn)換成整數(shù)值。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中縮放所述多個(gè)變?cè)ò碔.O來(lái)縮放所述多個(gè)變
5.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)生成的值。
6.—種設(shè)備,包括 存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于SIMD (單指令多數(shù)據(jù))指令的多個(gè)數(shù)據(jù)值；以及處理器，具有多個(gè)SMD通道，其中所述多個(gè)SMD通道的每個(gè)通道要根據(jù)所述SMD指令來(lái)處理所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的所述多個(gè)數(shù)據(jù)之一，其中所述處理器要 縮放所述多個(gè)數(shù)據(jù)值的第一值的指數(shù)部分和分?jǐn)?shù)部分以相應(yīng)地生成第二值和第三值； 求所述第二值和所述第三值的倒數(shù)以相應(yīng)地生成第四值和第五值；以及將所述第四值和所述第五值相乘以生成所述第一值的倒數(shù)版本，其中所述第二值要通過更改所述第一值的指數(shù)部分的符號(hào)來(lái)求倒數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述處理器要確定所述第一值的所述指數(shù)部分和分?jǐn)?shù)部分。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述處理器要按I.O來(lái)縮放所述第一值的所述指數(shù)和分?jǐn)?shù)部分以生成所述第二和第三值。
9.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述處理器要將所述多個(gè)數(shù)據(jù)值的浮點(diǎn)版本轉(zhuǎn)換成整數(shù)值。
10.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述存儲(chǔ)器包括高速緩存。
11.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述處理器包括一個(gè)或多個(gè)處理器核。
12.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述處理器要促使生成的值在所述存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)。
13.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，還包括顯示裝置以顯示所述第一值的倒數(shù)版本。
14.一種包括一個(gè)或多個(gè)指令的計(jì)算機(jī)可讀媒體，所述指令在處理器上被運(yùn)行時(shí)，將所述處理器配置成執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)操作以 縮放多個(gè)變?cè)陨啥鄠€(gè)對(duì)應(yīng)的縮放的變?cè)? 將所述多個(gè)縮放的變?cè)喑艘陨傻谝恢担? 求所述第一值的倒數(shù)以生成第二值；以及 基于所述第二值與所述多個(gè)縮放的變?cè)械囊粋€(gè)或多個(gè)變?cè)南喑藖?lái)重構(gòu)多個(gè)結(jié)果。
15.如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，其中所述多個(gè)結(jié)果對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)變?cè)那蟮箶?shù)的版本。
16.如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，還包括在處理器上被運(yùn)行時(shí)將所述處理器配置成通過更改所述第一值的指數(shù)部分的符號(hào)來(lái)求所述第一值的倒數(shù)的一個(gè)或多個(gè)指令。
17.如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，還包括在處理器上被運(yùn)行時(shí)將所述處理器配置成將所述多個(gè)變?cè)母↑c(diǎn)版本轉(zhuǎn)換成整數(shù)值的一個(gè)或多個(gè)指令。
18.如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，還包括在處理器上被運(yùn)行時(shí)將所述處理器配置成按I. O來(lái)縮放所述多個(gè)變?cè)囊粋€(gè)或多個(gè)指令。
19.如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，還包括在處理器上被運(yùn)行時(shí)將所述處理器配置成在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)生成的值的一個(gè)或多個(gè)指令。
20.如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)可讀媒體，還包括在處理器上被運(yùn)行時(shí)將所述處理器配置成將所述多個(gè)變?cè)那蟮箶?shù)的指數(shù)部分和求倒數(shù)的分?jǐn)?shù)部分相乘的一個(gè)或多個(gè)指令。
全文摘要
本文描述了用于單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)計(jì)算平臺(tái)上雙精度除法/求倒數(shù)向量計(jì)算的方法和設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入變?cè)硎緸橹笖?shù)部分和分?jǐn)?shù)部分。對(duì)分?jǐn)?shù)部分進(jìn)行縮放、求倒數(shù)和相乘以生成輸入變?cè)牡箶?shù)版本。在一實(shí)施例中，指數(shù)部分的求倒數(shù)可通過更改指數(shù)的符號(hào)來(lái)完成。還描述了其它實(shí)施例。
文檔編號(hào)G06F9/38GK102713835SQ200980163160
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者A.I.科列索夫, M.V.古塞瓦, V.F.庫(kù)里亞金 申請(qǐng)人:英特爾公司