一种低开销的取模方法技术

本发明专利技术提供一种低开销的取模方法，该方法以模m＝3为例，取模运算可以通过统计余数1与余数2的个数，然后根据余数1与余数2的个数查表确定余数，再根据输入数据的正负确定余数的最终结果，这种方法与直接使用％取模方法相比，大大降低了取模运算的开销。

A low overhead method for sampling

The present invention provides a low-overhead modulus extraction method, in which modulus m=3 is taken as an example, modulus extraction can be performed by counting the number of residues 1 and 2, and then the residue can be determined by looking up the table of the number of residues 1 and 2, and then the final result of the residue can be determined according to the positive and negative input data. This method and the direct use of% modulus extraction method are used. Compared with the algorithm, the cost of module operation is greatly reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种低开销的取模方法
本专利技术涉及余数校验领域，更具体地，涉及一种低开销的取模方法。
技术介绍
空间辐射环境对空间飞行器的电子产品有着严重的影响，单粒子效应是主要要考虑的影响。在空间应用中，单粒子效应能产生严重后果，包括信息丢失和功能失效。当具有足够转移能量的带电粒子击中芯片时，就可能发生单粒子效应现象，进而引发系统故障。辐射效应引起的瞬时错误已经成为人们的主要关注所在，只有应用容错技术才能保证电路的可靠性。三模冗余技术在辐射环境下的容错信号处理中得到广泛应用。三模冗余使用三个相同模块对输入数据进行相同滤波操作，选择两路或三路相同的结果进行输出，完全消除了单支路故障对信号处理输出的影响。但在三模冗余技术中，所有的运算及存储资源消耗都增加到原来的三倍，这使得三模冗余技术在很多资源受限的应用中无法使用，如星载平台上的容错信号处理等。为了降低容错开销，研究人员提出了基于余数校验的容错方案。在基于余数校验的容错方案中，校验支路若使用较小的模数，则可以使硬件开销大大低于普通计算支路，因此可以显著降低整体容错系统的开销。如果使用基于余数校验的容错信号处理技术，则对数据取模是必不可少运算。并且若基于余数校验的容错方案较为复杂，使用较多的取模运算，则整个容错方案中的取模运算的资源开销也会占很大比例。
技术实现思路
本专利技术提供一种低开销的取模方法，以降低基于余数校验的容错方案中取模运算的资源开销。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种低开销的取模方法，包括以下步骤：S1：如果二进制有符号数x为负数，则先将x变为二进制正数，然后赋给y；否则如果二进制有符号数x为正数，则直接将x的值赋给y；S2：统计二进制正数y的第0、2、4、6等偶数位上1的个数，设为m；同样统计二进制正数的第1、3、5、7等奇数位上1的个数，设为n，其中m为余数为1的个数，n为余数为2的个数；S3：统计二进制正数m的第0、2、4等偶数位上1的个数，设为a；统计二进制正数m的第1、3、5等奇数位上1的个数，设为b，其中a为余数为1的个数，b为余数为2的个数；S4：统计二进制正数n的第0、2、4等偶数位上1的个数，设为c；统计二进制正数m的第1、3、5等奇数位上1的个数，设为d，其中c为余数为2的个数，d为余数为1的个数；S5：余数为1的个数为a与d的和，设为e；余数为2的个数为b与c的和，设为f，根据e和f的值可以确定余数，建立一个只读存储器ROM，只读存储器ROM根据e和f的值输出相对应的余数；S6：ROM输出的余数为2位二进制正数，如果输入数据x为正数，则直接将ROM输出的余数作为取模运算最终结果，如果输入数据x为负数，则将ROM输出的余数按位取反后作为取模运算最终结果。进一步地，所述步骤S1中，如果二进制有符号数x为正数，则直接将x的值赋给y，如果x为负数，则将二进制数x按位取反加1后赋给y。进一步地，所述步骤S2中，如果二进制正数y的第0、2、4、6等偶数位上为1，则每个相应位置代表数值为4N，其中N为0、1、2、3等整数，4N对模M＝3取余为1，所以m为余数为1的个数；如果二进制正数y的第1、3、5、7等奇数位上为1，则每个相应位置代表数值为2*4N，其中N为0、1、2、3等整数，2*4N对模M＝3取余为2，所以n为余数为2的个数。进一步地，步骤S3中，由于m为余数1的个数，所以a为余数为1的个数，b为余数为2的个数。进一步地，步骤S4中，由于n为余数2的个数，如果二进制数n的第0、2、4、6等偶数位上为1，则每个相应位置代表数值为2*4N，其中N为0、1、2、3等整数，2*4N对模M＝3取余为2，所以c为余数为2的个数；由于n为余数2的个数，如果二进制数n的第1、3、5、7等奇数位上为1，则每个相应位置代表数值为4N+1，其中N为0、1、2、3等整数，4N+1对模M＝3取余为1，d为余数为1的个数。进一步地，步骤S5中，余数为1的个数为e；余数为2的个数为f；根据e和f的值可以计算出对3取余运算的余数，不同的e和f的值对应不同的余数，这种对应关系相当于建立一个只读存储器ROM的组合逻辑功能的真值表。进一步地，步骤S6中，ROM输出的余数为2位二进制正数0、1、2，如果输入数据x为正数，则使用位拼接运算符把0和ROM输出的余数拼接起来变为一个最高位为0的有符号数，作为最终的结果输出；如果输入数据x为负数，则其余数一般也为负数，可以先将ROM输出的余数按位取反后再加1变为对应的负数，使用位拼接运算符把1和这个负数拼接起来变为一个最高位为1的有符号数，作为最终的结果，其中如果余数为0，则直接输出，不进行上述操作；由于基于余数校验的容错方案中会对三个支路产生的余数进行比较，而如果余数为负数，可将负数加上模数变为正数以方便余数间的比较；模为3，如果输入数据x为负数，则可以将ROM输出的余数按位取反，就可以得到负数加上模数变为正数的结果，其中如果余数为0，则直接输出，不进行上述操作，如果输入数据x为正数，则直接将ROM输出的余数作为结果。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术方法中以模m＝3为例，取模运算可以通过统计余数1与余数2的个数，然后根据余数1与余数2的个数查表确定余数，再根据输入数据的正负确定余数的最终结果，这种方法与直接使用％取模方法相比，大大降低了取模运算的开销。附图说明图1为本专利技术方法。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例1如图1所示，一种低开销取模方法，包括以下步骤：S1，如果输入二进制数x的最高位为1，将二进制数x按位取反再加1变为正数，把正数的值赋给y，如果二进制数x的最高位为0，则直接将其值赋给y；S2，求二进制数y的第0、2、4、6、8、10、12、14位上1的个数，设为m，如果二进制数y上述位置上数为1，则其代表的值对3取模得到的余数为1；求二进制数y的第1、3、5、7、9、11、13位上1的个数，设为n，如果二进制数y上述位置上数为1，则其代表的值对3取模得到的余数为2；另外，m的最大值为8，n的最大值为7；S3，求二进制数m的第0、2位上1的个数，设为a，由于m为S2步骤中余数1的个数，所以a为余数1的个数；求二进制数m的第1、3位上1的个数，设为b，由于m为S2步骤中余数1的个数，所以b为余数2的个数；S4，求二进制数n的第0、2位上1的个数，设为c，由于n为S2步骤中余数2的个数，所以c为余数2的个数；求二进制数n的第1位上1的个数，设为d，由于n为S2步骤中余数2的个数，所以d为余数1的个数；S5，分别求S3和S4步骤中余数为1和余数为2总的个数，求得a与d的和，设为e，e为余数为1个数的总和；求得b与c的和，设为f，f为余数为2个数的总和；根据e与f的值可以确定余数，例如，e与f均为1时，输出余数为0。这种关系相当于一个逻辑组合的真值表，使用只读存储器ROM将这个真值表的信息存储起来。根据e与f的值输出相应的余数，余数有位宽为2的二进制数0、1、2三种情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低开销的取模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：如果二进制有符号数x为负数，则先将x变为二进制正数，然后赋给y；否则如果二进制有符号数x为正数，则直接将x的值赋给y；S2：统计二进制正数y的第0、2、4、6等偶数位上1的个数，设为m；同样统计二进制正数的第1、3、5、7等奇数位上1的个数，设为n，其中m为余数为1的个数，n为余数为2的个数；S3：统计二进制正数m的第0、2、4等偶数位上1的个数，设为a；统计二进制正数m的第1、3、5等奇数位上1的个数，设为b，其中a为余数为1的个数，b为余数为2的个数；S4：统计二进制正数n的第0、2、4等偶数位上1的个数，设为c；统计二进制正数m的第1、3、5等奇数位上1的个数，设为d，其中c为余数为2的个数，d为余数为1的个数；S5：余数为1的个数为a与d的和，设为e；余数为2的个数为b与c的和，设为f，根据e和f的值可以确定余数，建立一个只读存储器ROM，只读存储器ROM根据e和f的值输出相对应的余数；S6：ROM输出的余数为2位二进制正数，如果输入数据x为正数，则直接将ROM输出的余数作为取模运算最终结果，如果输入数据x为负数，则将ROM输出的余数按位取反后作为取模运算最终结果。...

【技术特征摘要】
1.一种低开销的取模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：如果二进制有符号数x为负数，则先将x变为二进制正数，然后赋给y；否则如果二进制有符号数x为正数，则直接将x的值赋给y；S2：统计二进制正数y的第0、2、4、6等偶数位上1的个数，设为m；同样统计二进制正数的第1、3、5、7等奇数位上1的个数，设为n，其中m为余数为1的个数，n为余数为2的个数；S3：统计二进制正数m的第0、2、4等偶数位上1的个数，设为a；统计二进制正数m的第1、3、5等奇数位上1的个数，设为b，其中a为余数为1的个数，b为余数为2的个数；S4：统计二进制正数n的第0、2、4等偶数位上1的个数，设为c；统计二进制正数m的第1、3、5等奇数位上1的个数，设为d，其中c为余数为2的个数，d为余数为1的个数；S5：余数为1的个数为a与d的和，设为e；余数为2的个数为b与c的和，设为f，根据e和f的值可以确定余数，建立一个只读存储器ROM，只读存储器ROM根据e和f的值输出相对应的余数；S6：ROM输出的余数为2位二进制正数，如果输入数据x为正数，则直接将ROM输出的余数作为取模运算最终结果，如果输入数据x为负数，则将ROM输出的余数按位取反后作为取模运算最终结果。2.根据权利要求1所述的低开销的取模方法，其特征在于，所述步骤S1中，如果二进制有符号数x为正数，则直接将x的值赋给y，如果x为负数，则将二进制数x按位取反加1后赋给y。3.根据权利要求2所述的低开销的取模方法，其特征在于，所述步骤S2中，如果二进制正数y的第0、2、4、6等偶数位上为1，则每个相应位置代表数值为4N，其中N为0、1、2、3等整数，4N对模M＝3取余为1，所以m为余数为1的个数；如果二进制正数y的第1、3、5、7等奇数位上为1，则每个相应位置代表数值为2*4N，其中N为0、1、2、3等整数，2*4N对模M＝3取余为2，所以n为余数为2的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，李浩，刘静，陈翔，陆许明，
申请(专利权)人：中山大学花都产业科技研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44