本申请适用于人工神经网络技术领域，提供一种基于指数函数和softmax函数的优化方法、硬件系统及芯片，包括：读取待计算数据并对各待计算数据进行反量化，得到对应的浮点数据；对各浮点数据进行变型拆分，得到指数位分别为整数部分和小数部分的浮点数据；分别对整数部分和小数部分的浮点数据进行预设函数计算得到整数部分和小数部分对应的计算结果，将计算结果重组得到浮点数据的指数运算结果；对各浮点数据对应的指数运算结果进行量化得到各待计算数据的指数函数运算结果。本申请实施例通过将待计算数据转化成浮点数据进行指数函数计算，对输入数据的数值范围不予限制，同时可以大大提升计算精度。