Abstract

Introduction. The solution of the simulation problems critical to rounding errors, including the problems of computational mathematics, mathematical physics, optimal control, biochemistry, quantum mechanics, mathematical programming and cryptography, requires the accuracy from 100 to 1 000 decimal digits and more. The main lack of high-precision software libraries is a significant decrease of the speed-in-action, unacceptable for practical problems, in particular, when performing multiplication. A way to increase computation performance over very long numbers is using the residue number system. In this work, we discuss a new fast multiplication method with scaling the result using original hybrid residue positional interval logarithmic floating-point number representation. Materials and Methods. The new way of the organizing numerical information is a residue positional interval logarithmic number representation in which the mantissa is presented in the residue number system, and information on an absolute value (the characteristic) in the interval logarithmic number system that makes it possible to accelerate performance of comparison and scaling is developed to increase the speed of calculations; to compare modular numbers, the provisions of interval analysis are used; to scale modular numbers, the properties of the logarithmic number system and approximate interval calculations using the Chinese reminder theorem are used. Results. A new fast multiplication method of floating-point residue-represented numbers is developed and patented; the authors evaluated the developed method speed-in action, compared the developed method with classical and pipelined multiplication methods of long numbers. Discussion and Conclusion. The developed method is 2.4–4.0 times faster than the pipelined multiplication method, and is 6.4–12.9 times faster than classical multiplication methods.

Highlights

  • The solution of the simulation problems critical to rounding errors, including the problems of computational mathematics, mathematical physics, optimal control, biochemistry, quantum mechanics, mathematical programming and cryptography, requires the accuracy from 100 to 1 000 decimal digits and more

  • The new way of the organizing numerical information is a residue positional interval logarithmic number representation in which the mantissa is presented in the residue number system, and information on an absolute value in the interval logarithmic number system that makes it possible to accelerate performance of comparison and scaling is developed to increase the speed of calculations; to compare modular numbers, the provisions of interval analysis are used; to scale modular numbers, the properties of the logarithmic number system and approximate interval calculations using the Chinese reminder theorem are used

  • Arb: efficient arbitrary-precision midpoint-radius interval arithmetic // IEEE Transactions on Computers

Read more

Summary

ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS

Одним из способов повышения скорости вычислений над длинными числами является использование системы счисления в остаточных классах. В данной статье рассматривается новый, более быстрый по сравнению с аналогами метод выполнения операции умножения длинных чисел с масштабированием результата за счет применения оригинальной гибридной модулярно-позиционной интервально-логарифмической формы представления чисел с плавающей точкой. Для повышения скорости вычислений разработан новый способ организации числовой информации (модулярно-позиционная интервальнологарифмическая форма), в котором мантисса представлена в системе остаточных классов, а информация об абсолютной величине числа (характеристика) – в интервально-логарифмической системе счисления, что позволяет ускорить выполнение операций сравнения и масштабирования. Разработан и запатентован новый быстрый метод умножения модулярных чисел с плавающей точкой, проведена оценка быстродействия разработанного метода, выполнено сравнение данного метода с классическими и конвейерными методами умножения длинных чисел.

ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ
Introduction
Для вычисления произведения
Среднее время выполнения разработанного метода равно
Диапазон представления модулярn
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call