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申请/专利权人：北京君正集成电路股份有限公司

摘要：本发明提供一种基于SIMD指令实现快速求解正数算术平方根的方法，包括：S1.加载数据，为：Register1＝Ingenic_simd512_loadfloatdata；S2.将Register1里的数据使用SIMD指令求出平方根倒数，表示为Register2＝Ingenic_simd512_rsqrtRegister1；这里Ingenic_simd512_rsqrt为求出平方根倒数的方法名，其表示能够涵盖求解平方根倒数的各步骤，结果保存在寄存器Register2中；S3.将S2中获得的平方根倒数乘以输入数据得到输入数据的算术平方根，表示为Register3＝Ingenic_simd512_float_mulRegister1，Register2；S4.将计算结果从寄存器中保存到内存中。本方法使用SIMD指令实现快速求解正数算术平方根的方法，可以提高缓存利用率，一次性加载多个数据，尽可能的利用缓存空间，减少硬盘或内存与缓存之间数据交互的次数，从而大大提高了运算速度，占用少量资源，在硬件资源有限的情况下也能高效运行。

主权项：1.一种基于SIMD指令实现快速求解正数算术平方根的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1.加载数据，是以32bit的整数倍加载，一个寄存器最多能够加载512bit数据；单精度浮点数为32bit，一个寄存器能够加载16个浮点数，所以一条SIMD指令能够同时对16个浮点数进行计算；设Register1＝Ingenic_simd512_loadfloatdata；其中，Ingenic_simd512_load为加载数据的SIMD指令；floatdata为输入的16个32bit单精度浮点数，Register1为寄存器1，将输入数据保存在寄存器Register1里；S2.将Register1里的数据使用SIMD指令求出平方根倒数，设Register2＝Ingenic_simd512_rsqrtRegister1这里Ingenic_simd512_rsqrt为求出平方根倒数的方法名，其表示能够涵盖求解平方根倒数的各步骤，结果保存在寄存器Register2中；所述Ingenic_simd512_rsqrt进一步包括：S2.1.将Register1里的数据进行直接逻辑右移1位操作，使用一条逻辑右移1位的SIMD指令，表示为：Register2＝Ingenic_simd512_logical_shift_right_1_bitRegister1其中，Register1为操作数，Register1里的16个32bit单精度浮点数被同时执行逻辑右移1位操作，结果保存在表示为Register2的寄存器2里；S2.2.使用32bit的十六进制魔术数字0x5f3759df减去步骤S2.1的结果，得到平方根倒数的首次近似值，使用一条加载立即数的SIMD指令，表示为：Register3＝Ingenic_simd512_load_immediate0x5f3759df，所述魔术数字0x5f3759df是整数，能够使用加载立即数指令；所述寄存器3Register3能够重复使用；将0x5f3759df加载到Register3里，该指令能够将一个32bit数据复制成16个32bit数据加载到一个512bit的寄存器里；使用一条整数减法的SIMD指令，表示为：Register2＝Ingenic_simd512_int_subRegister3,Register2，将Register3里的16个32bit数据与步骤S2.1的结果相减，该指令能够同时完成16个减法操作，该步骤相减的两个操作数都为整数，所以使用整数相减指令，相减后的结果仍然保存在Register2里；S2.3.使用一条浮点数相乘的SIMD指令，即Register1里的16个浮点数与Register3里的16个浮点数对应相乘，表示为：Register4＝Ingenic_simd512_float_mulRegister1，Register3将Register1里的数据与浮点数0.5相乘，需要先将0.5加载在Register3里，由于0.5是浮点数，不能使用加载立即数指令，只能使用普通加载指令，表示为：Register3＝Ingenic_simd512_load0.5，加载完一个0.5后，使用一条repeat指令，所述repeat指令是一条复制数据的指令，表示为：Register3＝Ingenic_simd512_repeatRegister3将一个32位浮点数0.5复制成16个32bit的浮点数保存在Register3里；此时相乘指令的两个操作数都为浮点数，所以使用浮点数相乘指令，结果保存在Register4里；再将32bit浮点数1.5以相同的方法加载到Register5里，表示为：Register5＝Ingenic_simd512_load1.5Register5＝Ingenic_simd512_repeatRegister5；该步骤得到的Register4和Register5结果为下面进行牛顿迭代法做准备；S2.4.进行第一次牛顿迭代法：使用浮点数相乘的SIMD指令：Ingenic_simd512_float_mul指令将S2.2的Register2里的数据与Register2里的数据相乘得到平方的结果，将结果保存在Register6里，再与Register4里的数据相乘，结果仍然保存在Register6里，再使用浮点数相减指令，即Register5里的16个浮点数减去Register6里对应的16个浮点数，表示为：Ingenic_simd512_float_sub指令，将Register5数据减去Register6数据，该指令两个操作数都是浮点数，所以使用浮点相减指令，结果保存在Register6里，再将Register6数据与Register2数据相乘，结果保存在Register2里；这里的寄存器存储的都是16个32bit的单精度浮点数，每条指令都是同时操作16个浮点数；表示为：Register6＝Ingenic_simd512_float_mulRegister2，Register2；Register6＝Ingenic_simd512_float_mulRegister4，Register6；Register6＝Ingenic_simd512_float_subRegister5,Register6；Register2＝Ingenic_simd512_float_mulRegister2，Register6；S2.5.为了达到实际应用精度的要求，需要根据需要进行n次牛顿迭代，即将步骤S2.4再重复进行n-1次；S3.将步骤S2中获得的平方根倒数乘以输入数据得到输入数据的算术平方根，设Register3＝Ingenic_simd512_float_mulRegister1，Register2其中，Ingenic_simd512_float_mul为浮点相乘的SIMD指令，将寄存器Register2里的数据与寄存器Register1里的数据相乘，相乘后的结果保存在寄存器Register3里；S4.将计算结果从寄存器中保存到内存中。

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