提供了一種數(shù)字處理器，其包括具有復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的指令集。該數(shù)字處理器針對輸入值x通過以下操作求復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的值：獲取復(fù)數(shù)指數(shù)軟件指令，以輸入值x的作為輸入，并且響應(yīng)于該復(fù)數(shù)指數(shù)軟件指令：調(diào)用至少一個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)單元，所述復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)單元實(shí)施復(fù)數(shù)指數(shù)軟件指令以將復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)應(yīng)用于輸入值x；并且生成對應(yīng)于輸入值x的復(fù)數(shù)指數(shù)的輸出。輸入值x的復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)可通過以下操作來求解：約束該輸入值以保持給定的范圍；利用查找表計(jì)算粗略近似角度；調(diào)整所述粗略近似角度以獲取從0到θ的角度；以及利用多項(xiàng)式近似計(jì)算精確校正值。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】具有帶有復(fù)數(shù)指數(shù)非線性函數(shù)的指令集的數(shù)字處理器對相關(guān)申請交叉引用本申請要求序列號為61/552，242、2011年10月27日提交的、名稱為“SoftwareDigital Front End(SoftDFE) Signal Processing and Digital Radio”的美國專利臨時(shí)申請的優(yōu)先權(quán)，該申請通過弓I用并入本文。本申請關(guān)聯(lián)于序列號為12/324，926、名稱為 “Digital Signal Processor havingInstruction Set with One or More Non-Linear Complex Functions” 的美國專利申請和序列號為 12/362, 879、名稱為 “Digital Signal Processor having Instruction Set with AnExponential Function Using Reduced Look-UP Table”的美國專利申請，上述申請均在2008年11月28日提交，并通過引用并入本文。
本專利技術(shù)涉及數(shù)字處理技術(shù)，并且更特別地，涉及用于復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的數(shù)字處理的技術(shù)。
技術(shù)介紹
數(shù)字信號處理器(DSP)為用于數(shù)字處理的專用處理器。信號通常從模擬形式轉(zhuǎn)換至數(shù)字形式，以數(shù)字形式操作，并且然后轉(zhuǎn)換回模擬形式，以進(jìn)行進(jìn)一步處理。數(shù)字信號處理算法通常需要針對一組數(shù)據(jù)快速并且高效地執(zhí)行大量的數(shù)學(xué)操作。因此DSP經(jīng)常結(jié)合專用硬件以執(zhí)行數(shù)學(xué)密集型(math-1ntensive)處理應(yīng)用所需要的軟件操作，如加法，乘法，乘法累加(MAC)，和移位累加。乘法累加體系結(jié)構(gòu)，例如，認(rèn)識(shí)到很多公共數(shù)據(jù)處理操作涉及兩數(shù)相乘，將結(jié)果值加到另一值然后累加結(jié)果。這些基本操作可使用專用高速乘法器和累加器有效地執(zhí)行。向量處理器實(shí)施包括對向量(即，一維數(shù)據(jù)陣列)操作的指令的指令集。另一方面，標(biāo)量DSP，具有對單個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)操作的指令。向量處理器針對特定工作量提供了增強(qiáng)的性倉泛。然而，DSP和向量處理器，通常不提供專用指令來支持復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)。然而，逐漸地，在處理器中需要復(fù)數(shù)指數(shù)操作。例如，當(dāng)?shù)谝粡?fù)數(shù)乘以第二復(fù)數(shù)時(shí)需要復(fù)數(shù)指數(shù)操作。復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)是重要的，因?yàn)槠錇橹芷谛孕盘柼峁┗A(chǔ)并且能夠表征線性、非時(shí)變信號。因此，需要具有支持復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的指令集的數(shù)字處理器，例如DSP和向量處理器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
一般地，提供了一種數(shù)字處理器，其包括具有復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的指令集。根據(jù)本專利技術(shù)的一方面，所公開的數(shù)字處理器通過獲取一個(gè)或多個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)軟件指令，以輸入值X作為輸入，針對輸入值X求復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的值；并響應(yīng)于至少一個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)軟件指令，執(zhí)行如下步驟:調(diào)用至少一個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)單元，所述復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)單元實(shí)施一個(gè)或多個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)軟件指令，以將該復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)應(yīng)用至輸入值X ;并生成對應(yīng)于輸入值X的復(fù)數(shù)指數(shù)的輸出。根據(jù)本專利技術(shù)另一方面，所公開的數(shù)字處理器通過約束輸入值以保持給定范圍，針對輸入值X求復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的值；利用輸入值的多個(gè)最高有效位(MSB)使用查找表計(jì)算粗略近似角；調(diào)整(scale)粗略近似角以獲取從O至Θ的角度；并利用多項(xiàng)式近似計(jì)算精確校正值。該多項(xiàng)式近似包括，例如，泰勒級數(shù)(Taylor Series),諸如三次近似。該數(shù)字處理器執(zhí)行來自程序代碼的軟件指令，并可以是，例如向量處理器或標(biāo)量處理器。在一個(gè)變型中，對稱屬性用于減小查找表的大小。此外，角度可選地能夠在復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)內(nèi)累加，并且變量的復(fù)數(shù)指數(shù)和/或當(dāng)前累加值被返回。在另一變型中，輸入信號乘以復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的變量的指數(shù)。對本專利技術(shù)更全面的理解，以及本專利技術(shù)的進(jìn)一步特征和優(yōu)點(diǎn)，將參考如下詳細(xì)描述和附圖而獲取。【附圖說明】圖1為結(jié)合本專利技術(shù)的特征的示例性數(shù)字處理器的示意性框圖；圖2為描述結(jié)合本專利技術(shù)特征的復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)計(jì)算處理的示例性實(shí)現(xiàn)方式的流程圖；圖3說明了利用查找表對復(fù)數(shù)指數(shù)的粗略估計(jì)的計(jì)算；以及圖4為根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例同時(shí)處理一個(gè)或多個(gè)實(shí)數(shù)的示例性的基于向量的數(shù)字處理器的示意性框圖。【具體實(shí)施方式】本專利技術(shù)的一些方面提供了數(shù)字處理器，其利用兩階段粗略和精確估計(jì)方案支持復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)。一般地，一個(gè)或多個(gè)查找表存儲(chǔ)復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)(如exp (j*2* π *χ))的至少一部分計(jì)算的粗略估計(jì)值。本專利技術(shù)的另一些方面認(rèn)識(shí)到當(dāng)輸入值的動(dòng)態(tài)范圍被限制時(shí)泰勒級數(shù)近似可應(yīng)用于計(jì)算復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的精確校正，如下進(jìn)一步討論。如本文所使用，術(shù)語“數(shù)字處理器”可以是執(zhí)行程序代碼中的指令的的處理器，如DSP或向量處理器。需要進(jìn)一步注意，所公開的復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)可以應(yīng)用于為標(biāo)量或向量輸入的值X。本專利技術(shù)可應(yīng)以用于手機(jī)、基站和其他網(wǎng)絡(luò)元件。圖1為結(jié)合本專利技術(shù)特征的示例性數(shù)字處理器100的示意性框圖。示例性數(shù)字處理器100可以被實(shí)現(xiàn)為DSP或向量處理器。如圖1所示，示例性數(shù)字處理器100包括用于復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的一個(gè)或多個(gè)函數(shù)單元110。此外，數(shù)字處理器100包括一個(gè)或多個(gè)查找表120，其存儲(chǔ)用于計(jì)算復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的粗略估計(jì)的值，如下文結(jié)合圖3進(jìn)一步討論。一般地，如果數(shù)字處理器100正在處理包括對應(yīng)于復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的預(yù)定義指令關(guān)鍵字和用于該函數(shù)的任何合適的操作數(shù)的軟件代碼，指令解碼器必須觸發(fā)處理指令所需的合適的復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)單元110。注意，復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)單元110可以由多于一個(gè)的指令共享。一般地，本專利技術(shù)的一些方面擴(kuò)展了傳統(tǒng)數(shù)字處理器，以提供利用一個(gè)或多個(gè)查找表支持復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的增強(qiáng)指令集。根據(jù)本專利技術(shù)的一些方面的數(shù)字處理器100接收至少一個(gè)實(shí)數(shù)作為輸入，將復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)應(yīng)用于該輸入并生成輸出值。公開的數(shù)字處理器100可以具有標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示，其每次處理單個(gè)數(shù)字，或如下文結(jié)合圖4討論的同時(shí)處理一個(gè)或多個(gè)數(shù)字的向量體系結(jié)構(gòu)。在基于向量的數(shù)字處理器實(shí)現(xiàn)方式的情況下，輸入數(shù)字為包括多個(gè)被并行處理的標(biāo)量數(shù)字的向量。所公開的復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)可以用于例如基帶信號的數(shù)字上變頻或調(diào)制和需要兩數(shù)相乘的其他信號處理，如快速傅里葉變換(FFT)算法。圖2為描述結(jié)合本專利技術(shù)的特征以計(jì)算eXp(j*2*Ji*x)的復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)計(jì)算處理200的示例性實(shí)現(xiàn)方式的流程圖。一般地，示例性復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)計(jì)算處理200實(shí)現(xiàn)兩個(gè)步驟的方案，其中粗略估計(jì)最初被獲取然后利用精確估計(jì)來校正。如圖2所示，示例性復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)計(jì)算處理200首先在步驟210期間約束(wrap) 2* π *X輸入值以將其帶入范圍[0,2*31]中，例如利用取模(modulo)操作，或可選地將x約束在范圍[0，1]中。其后，復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)計(jì)算處理200在步驟220期間利用4位查找表120使用X的4個(gè)最高有效位(MSB)計(jì)算粗略近似角，如下文結(jié)合圖3進(jìn)一步討論。在步驟230期間，復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)計(jì)算處理200調(diào)整步驟220的角度結(jié)果以獲取從O到Θ的角，其中Θ為小值。最終，在步驟240期間，復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)計(jì)算處理200利用泰勒級數(shù)計(jì)算精確校正exp ?*2π*ε)值，如下文進(jìn)一步討論。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相比于2Κ表，四次泰勒級數(shù)擴(kuò)展給出了足夠的精確度。數(shù)學(xué)上，由復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)計(jì)算處理200執(zhí)行的操作可以表示如下: 2 η.X 2 η.x mod[2 π ](I)X = χ0+ ε(2)公式⑵第一項(xiàng)提供了范圍O到15/16的值并且公式(2)的第二本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種由數(shù)字處理器執(zhí)行的方法，用于針對輸入值x求復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的值，所述方法包括：獲取一個(gè)或多個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)軟件指令，以所述輸入值x作為輸入；響應(yīng)于所述復(fù)數(shù)指數(shù)軟件指令中的至少一個(gè)，執(zhí)行如下步驟：調(diào)用至少一個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)單元，其實(shí)施所述一個(gè)或多個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)軟件指令，以將所述復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)應(yīng)用于所述輸入值x；并且生成對應(yīng)于所述輸入值x的所述復(fù)數(shù)指數(shù)的輸出。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2011.10.27 US 61/552,2421.一種由數(shù)字處理器執(zhí)行的方法，用于針對輸入值X求復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的值，所述方法包括: 獲取一個(gè)或多個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)軟件指令，以所述輸入值X作為輸入； 響應(yīng)于所述復(fù)數(shù)指數(shù)軟件指令中的至少一個(gè)，執(zhí)行如下步驟: 調(diào)用至少一個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)單元，其實(shí)施所述一個(gè)或多個(gè)復(fù)數(shù)指數(shù)軟件指令，以將所述復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)應(yīng)用于所述輸入值X ;并且 生成對應(yīng)于所述輸入值X的所述復(fù)數(shù)指數(shù)的輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述所述數(shù)字處理器執(zhí)行來自程序代碼的軟件指令。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述數(shù)字處理器包括向量處理器和標(biāo)量處理器中的一個(gè)或多個(gè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟:在所述復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)中累加角度，以及返回變量的復(fù)數(shù)指數(shù)和當(dāng)前累加值中的一個(gè)或多個(gè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將輸入信號乘以所述復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的變量的指數(shù)的步驟。6.一種由數(shù)字處理器執(zhí)行的方法，用于針對輸入值X求復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的值，所述方法包括: 約束所述輸入值以保持給定的范圍； 利用查找表使用所述輸入值的多個(gè)最高有效位(MSB)計(jì)算粗略近似角度； 調(diào)整所述粗略近似角度以獲取從O到Θ的角度；以及 利用多項(xiàng)式近似計(jì)算精確校正值。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述多項(xiàng)式法近似包括泰勒級數(shù)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述多項(xiàng)式法近似為三次近似。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述數(shù)字處理器執(zhí)行來自程序代碼的軟件指令。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述數(shù)字處理器包括向量處理器和標(biāo)量處理器中的一個(gè)或多個(gè)。11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括使用對稱屬性來降低所述查找表的大小的步驟。12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟:在所述復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)內(nèi)累加角度，以及返回變量的復(fù)數(shù)指數(shù)和當(dāng)前累加值中的一個(gè)或多個(gè)。13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括將輸入信號乘以所述復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的變量的指數(shù)的步驟。14.一種數(shù)字處理器，其針對輸入值X求復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)的值，所述數(shù)字處理器包括: 存儲(chǔ)器；以及 至少一個(gè)硬件...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：K·阿扎德特，A·莫利納，J·H·奧斯莫，P·萬卡塔拉加瓦恩，于盟林，J·威廉姆斯，
申請(專利權(quán))人：LSI公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US
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