前导0预测(Leading-Zero Anticipator,LZA)

本文深入解析了前导0预测(Leading-Zero Anticipator,LZA)在浮点加法运算中的作用,特别关注于如何在正数与负数相加时提前计算出结果序列左侧连续0的数量,从而实现尾数规格化移位的加速。

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前导0预测(Leading-Zero Anticipator,LZA)

浮点加法在完成之后会进行尾数规格化移位,而在进行尾数加法时,可以使用前导0预测(Leading-Zero Anticipator,LZA)同时计算移位,前导0预测只发生在一个正数加上一个负数的情况下,电路图如图1所示。
在这里插入图片描述

图1 传统LZD算法和LZA算法

1. 基础算法

算法的目标是计算出加法结果序列左边连续0的数量,下文中对序列的位置的索引值是从高位开始到低位的,假设输入尾数为A=a0a1⋯an−1A = a_0 a_1 \cdots a_{n-1}A=a0a1an1B=b0b1⋯bn−1B = b_0 b_1 \cdots b_{n-1}B=b0b1bn1,首先需要对AAABBB进行有效位减法:
R=A−B,R=r0r1⋯rn−1,ri∈{ n,z,p} R = A - B, \quad R = r_0 r_1 \cdots r_{n-1}, \quad r_i \in \{ n, z, p \} R=AB,R=r0r1rn1,ri{ n,z,p}
其中nnnzzzppp代表负(negative)、零(zero)、正(positive),下面分情况讨论。首先考虑333种情况:A>BA > BA>BA=BA = BA=BA<BA < BA<B

1.1 A>BA > BA>B的情况

这种情况下序列RRR中的第一个不为zzz的值一定是pppRRR的序列形式为z(k)p(x)z^{(k)} p (x)z(k)p(x),接下来也要分333种情况来讨论:

  1. z(k)pp(x)z^{(k)} pp (x)z(k)pp(x)的情况 这种情况下即使xxx为负,也无法影响序列中k+1k+1
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