[發明專利]卷積運算裝置及卷積運算方法

有效

• 申請號: 201611002218.6
• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN108073548B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 杜力;杜源;李一雷;管延城;劉峻誠
• 申請（專利權）人: 耐能股份有限公司
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

1.一種卷積運算裝置，包括：

多個卷積運算模塊，各卷積運算模塊具有多個卷積單元，其中各卷積單元基于一濾波器以及多個當前數據進行一卷積運算，并于所述卷積運算后保留部分的當前數據；

一加總單元，耦接所述卷積運算模塊，所述加總單元依據所述卷積運算的結果產生一特征輸出結果；

一內存；以及

一緩沖裝置，耦接所述內存以及所述卷積運算模塊，從所述內存取得多個新數據，并將所述新數據輸入至所述卷積單元，所述新數據不與所述當前數據重復；

其中，所述卷積單元以及所述加總單元能夠選擇性地操作在一1×1卷積模式以及一3×3卷積模式；

在所述1×1卷積模式中，所述加總單元配置來對所述卷積運算模塊中對應順序的各卷積運算的結果交錯加總以各別輸出一加總結果；

在所述3×3卷積模式中，所述加總單元將各卷積單元的各卷積運算的結果交錯加總作為輸出。

2.如權利要求第1項所述的卷積運算裝置，其中所述卷積單元基于所述濾波器、所述保留的當前數據以及所述新數據進行次輪卷積運算。

3.如權利要求第1項所述的卷積運算裝置，其中所述濾波器移動的步幅小于所述濾波器的最短寬度。

4.如權利要求第1項所述的卷積運算裝置，進一步包括：

一加總緩沖單元，耦接所述加總單元與所述緩沖裝置，暫存所述特征輸出結果；

其中，當指定范圍的卷積運算完成后，所述緩沖裝置從所述加總緩沖單元將暫存的全部數據寫入到所述內存。

5.如權利要求第4項所述的卷積運算裝置，其中所述加總緩沖單元包括：

一部分加總區塊，暫存所述加總單元輸出的數據；以及

一池化區塊，對暫存于所述部分加總區塊的數據進行池化運算。

6.如權利要求第5項所述的卷積運算裝置，其中所述池化運算為最大值池化或平均池化。

7.如權利要求第1項所述的卷積運算裝置，進一步包括：

一數據讀取控制器；以及

一指令譯碼器，從所述數據讀取控制器得到一控制指令并將所述控制指令譯碼，藉以得到目前從所述內存輸入數據的大小、輸入數據的行數、輸入數據的列數、輸入數據的特征編號以及輸入數據在所述內存中的起始地址。

8.如權利要求第1項所述的卷積運算裝置，其中各卷積單元包括：

多個1×1卷積輸出，各卷積單元進行1×1卷積運算以輸出所述卷積運算的結果；以及

一3×3卷積輸出，各卷積單元進行3×3卷積運算以輸出3×3卷積運算的結果。

9.一種數據串流的卷積運算方法，包括：

通過卷積運算模塊的多個卷積單元以及加總單元決定在一1×1卷積模式以及一3×3卷積模式其中一個之中進行卷積運算；

移動一卷積運算窗；

通過所述卷積單元從所述數據串流取得前一輪卷積運算還未處理的數據；通過所述卷積單元基于所述卷積運算窗的濾波器系數對從所述卷積運算模塊內留存的數據以及所述數據串流取得的數據進行本輪卷積運算；以及

通過所述卷積單元留存本輪卷積運算的部分數據于所述卷積運算模塊內以供次一輪卷積運算；

其中，在所述1×1卷積模式中，所述加總單元將各輸入信道中對應順序的各卷積運算的結果交錯加總以各別輸出一加總結果；

在所述3×3卷積模式中，所述加總單元將所述卷積運算模塊的各所述卷積單元的各卷積運算的結果交錯加總作為輸出。

10.如權利要求第9項所述的卷積運算方法，進一步包括：

通過所述加總緩沖單元對本輪卷積運算的結果進行卷積神經網絡的一后續層的部分運算。

11.如權利要求第9項所述的卷積運算方法，其中所述卷積運算窗移動的步幅小于所述卷積運算窗的最短寬度。