Logaritmer gör processorn snabbare

En mikroprocessor som utnyttjar logaritmer för att fördubbla beräkningshastigheten håller på att konstrueras i ett europeiskt Esprit-projekt.

Forskare vid universitetet i Newcastle i England har kommit på ett sätt att utnyttja logaritmer i flyttalsberäkningar, som gör att beräkningstiden för typiska algoritmer halveras. Hittills har mikroprocessorer baserade på den nya matematiska metoden bara simulerats, men nu ska verkliga kretsar konstrueras vid Philips forskningslaboratorium i Eindhoven, som också deltar i projektet.

- I slutet av år 2000 räknar vi med att ha processorer klara och under 2001 ska de först utvärderas och sedan förhoppningsvis kommersialiseras, säger Nick Coleman som leder projektet vid universitetet i Newcastle.

Enkel grundtanke

Det grundläggande konceptet är förbluffande enkelt. Att multiplikation och division av tal kan åstadkommas genom att deras logaritmer adderas eller subtraheras är ett välkänt förhållande.

Genom att alltså uttrycka ett 32-bitars flyttal som sin logaritm, omvandlas det till ett 32-bitars fast tal, vilket minskar beräkningstiden med en faktor fem för multiplikation och 15 för division. Tyvärr är det dock så att det man vinner vid multiplikation och division förlorar man vid addition och subtraktion, som är krångliga och tidskrävande att göra med logaritmer.

- Idén att utnyttja logaritmer är inte ny. Det vi har gjort är att hitta på ett sätt att få det att fungera så att det verkligen ger en tidsvinst, säger Nick Coleman.

Noggrannheten kan öka

Genom att lagra färdiga beräkningsresultat i en tabell och att använda approximationer på olika sätt har projektgruppen lyckats finna en beräkningsmetod som gör att det går lika snabbt att addera och subtrahera logaritmiska fasta tal som att addera och subtrahera flyttal. För typiska algoritmer innebär det att tidsvinsten vid multiplikation och division ger en fördubbling av beräkningshastigheten.

- Faktum är att simuleringarna visar att beräkningarna inte bara går snabbare utan att noggrannheten dessutom ökar. Och det är förstås ytterligare en fördel, säger Nick Coleman.

Enligt Nick Coleman kan det nya beräkningssättet utnyttjas inom en rad olika tillämpningar. Och att gå hela vägen till att implementera matematiken i kisel är inte nödvändigtvis det bästa sättet att kommersialisera den patentsökta metoden. Men det är i alla fall vad projektgruppen har satt sig i sinnet att göra härnäst.

Gittan Cedervall