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公開番号2024077427
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-07
出願番号2022189519
出願日2022-11-28
発明の名称演算器、演算装置及び演算装置の動作方法
出願人株式会社Preferred Networks,国立大学法人神戸大学
代理人個人,個人
主分類G06F 7/523 20060101AFI20240531BHJP(計算;計数)
要約【課題】回路規模の増加と消費電力の増加と演算速度の低下とを抑えつつ、演算を実行できる演算器及び演算装置を提供する。
【解決手段】演算器は、演算器は、共通の指数である第1共通指数が設定された複数の第1データの第1仮数と、共通の指数である第2共通指数が設定された複数の第2データの第2仮数とをそれぞれ乗じる複数の乗算部と、前記複数の乗算部が算出した複数の積を加算する第1加算部と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
共通の指数である第１共通指数が設定された複数の第１データの第１仮数と、共通の指数である第２共通指数が設定された複数の第２データの第２仮数とをそれぞれ乗じる複数の乗算部と、
前記複数の乗算部が算出した複数の積を加算する第１加算部と、を有する演算器。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記第１共通指数と前記第２共通指数とを加算することで、前記第１加算部の加算結果である仮数の小数点位置を決める第３共通指数を生成する第２加算部を有する請求項１に記載の演算器。
【請求項３】
前記複数の乗算部の各々は、
事前に定められた複数のシフト量の中から前記第１データの桁位置に応じて選択的に設定される、０ビットシフトを含む第１ビットシフト量と、事前に定められた複数のシフト量の中から前記第２データの桁位置に応じて選択的に設定される、０ビットシフトを含む第２ビットシフト量とにより、算出した積をビットシフトする第１シフタを有する請求項１に記載の演算器。
【請求項４】
前記複数の乗算部の各々は、
前記第１ビットシフト量を示す第１コードと前記第２ビットシフト量を示す第２コードとの和と、基準のビットシフト量との積を、前記第１シフタに出力するビットシフト量として算出するシフト量算出部を有することを特徴とする請求項３に記載の演算器。
【請求項５】
前記第１コードと前記第２コードとの和が最大値を示す場合、前記第１シフタは、算出した積をビットシフトした値の代わりに、"０"を示すデータを出力する請求項４に記載の演算器。
【請求項６】
前記第１共通指数と前記第２共通指数との和と、第３データの指数との差である第３ビットシフト量を算出する指数算出部と、
前記第３データの第３仮数を前記第３ビットシフト量に応じてシフトする第２シフタと、を有し、
前記第１加算部は、さらに、前記複数の積の加算値に前記第２シフタでビットシフトされた前記第３仮数を加算する請求項２、４又は５のいずれか１項に記載の演算器。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の演算器と、
複数の第１浮動小数点数データのうちの指数の最大値を前記第１共通指数に設定し、前記第１共通指数に合わせて前記複数の第１浮動小数点数データの仮数のそれぞれを前記第１仮数に変更し、複数の第２浮動小数点数データのうちの指数の最大値を前記第２共通指数に設定し、前記第２共通指数に合わせて前記複数の第２浮動小数点数データの仮数のそれぞれを前記第２仮数に変更するブロック浮動小数点化部と、を有する演算装置。
【請求項８】
演算器を含む演算装置であって、
前記演算器は、
共通の指数である第１共通指数が設定された複数の第１データの第１仮数と、共通の指数である第２共通指数が設定された複数の第２データの第２仮数とをそれぞれ乗じる複数の乗算部と、
前記複数の乗算部が算出した複数の積を加算する第１加算部と、を有する演算装置。
【請求項９】
前記複数の乗算部の各々は、
事前に定められた複数のシフト量の中から前記第１データの桁位置に応じて選択的に設定される、０ビットシフトを含む第１ビットシフト量と、事前に定められた複数のシフト量の中から前記第２データの桁位置に応じて選択的に設定される、０ビットシフトを含む第２ビットシフト量とにより、算出した積をビットシフトする第１シフタを有する請求項８に記載の演算装置。
【請求項１０】
前記複数の乗算部の各々は、
前記第１ビットシフト量を示す第１コードと前記第２ビットシフト量を示す第２コードとの和と、基準のビットシフト量との積を、前記第１シフタに出力するビットシフト量として算出するシフト量算出部を有し、
前記演算装置は、さらに、前記第１共通指数と、前記第１共通指数に合わせた前記複数の第１データ毎の前記第１仮数と、前記複数の第１データ毎の前記第１コードと、前記第２共通指数と、前記第２共通指数に合わせた前記複数の第２データ毎の前記第２仮数と、前記複数の第２データ毎の前記第２コードとを、前記複数の第１データと前記複数の第２データとの浮動小数点数データから生成するデータ生成部を有する請求項９に記載の演算装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、演算器、演算装置及び演算装置の動作方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の演算装置によるデジタル信号処理では、固定小数点数データ又は浮動小数点数データを用いて演算が実行される。例えば、複数の固定小数点数データを含むデータブロック毎に１つのブロックスケールファクタを持たせ、データブロックの固定小数点数データに対して共通のスケーリングを行う手法が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
固定小数点演算を実行する固定小数点演算器は、浮動小数点演算を実行する浮動小数点演算器に比べて、回路規模が小さく、消費電力が小さく、演算速度が速いが、演算精度が低い。反対に、浮動小数点演算器は、固定小数点演算器に比べて、演算精度が高いが、回路規模が大きく、消費電力が大きく、演算速度が遅い。
【０００４】
本開示の実施の形態は、上記の点に鑑みてなされたもので、回路規模の増加を抑えつつ、演算を実行できる演算器及び演算装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本開示の実施の形態の演算器は、共通の指数である第１共通指数が設定された複数の第１データの第１仮数と、共通の指数である第２共通指数が設定された複数の第２データの第２仮数とをそれぞれ乗じる複数の乗算部と、前記複数の乗算部が算出した複数の積を加算する第１加算部と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
回路規模の増加抑えつつ、演算を実行できる演算器及び演算装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示の実施の形態における演算器の例を示すブロック図である。
図１の内積演算器による演算で使用するブロック浮動小数点数データの形式の例を示す説明図である。
図１の内積演算器を有する演算装置の例を示すブロック図である。
図３の演算処理部の例を示すブロック図である。
図１の内積演算器の整数乗算器に入力される仮数の例を示す説明図である。
本開示の別の実施の形態における演算器の例を示すブロック図である。
図６の内積演算器による演算で使用するブロック浮動小数点数データの形式の例を示す説明図である。
図６に示すシフトコードとシフト量との関係を示す説明図である。
図６の内積演算器の整数乗算器に入力される仮数の例を示す説明図である。
図６の内積演算器を有する演算装置の動作の例を示すフローチャートである。
浮動小数点数データの内積演算を実行する内積演算器の例（比較例）を示すブロック図である。
本開示の別の実施の形態の演算装置における演算処理部の例を示すブロック図である。
図１２のブロック浮動小数点化部により生成されるブロック浮動小数点数データの形式の例を示す説明図である。
図１２のブロック浮動小数点化部及び抽出部の動作の例を示す説明図である。
図３に示した演算装置が搭載されるコンピュータを含むシステムの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。信号線に付けた矢印は、信号線に伝送される信号の転送方向を示し、信号線に付けた符号"／"は、信号線（信号）が複数で構成されることを示す。
【０００９】
図１は、本開示の実施の形態における演算器の例を示すブロック図である。例えば、図１に示す演算器１００は、複数組のデータの積の和を算出する内積演算器として利用可能である。内積演算器１００は、例えば、複数の整数乗算器１１２をそれぞれ含む複数の乗算部１０５、指数算出部１２０、シフタ１３０、ＣＳＡ１４０、ＣＰＡ１５０、リーディングゼロ予測器１６０及び後処理部１７０を有している。
【００１０】
内積演算器１００は、図２で説明する複数のブロック浮動小数点数データａ（ａ１、ａ２、...、ａｍ）、ｂ（ｂ１、ｂ２、...、ｂｍ）［ｍは、２以上の整数］の内積を演算してもよい。なお、ブロック浮動小数点数データａ、ｂは、データａ、ｂ毎に共通の指数Ｅａ、Ｅｂに固定されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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