[發明專利]一種電腦加速系統及方法

在審

• 申請號: 201710617512.6
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107391447A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 李南江
• 申請（專利權）人: 成都網爍信息科技有限公司
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16
• 代理公司: 成都創新引擎知識產權代理有限公司51249
• 代理人: 向群

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，具體而言，涉及一種電腦加速系統及方法。

背景技術

實時矩陣運算是過程控制、實時圖像處理、實時數字信號處理以及網絡控制等系統中最常見且計算量大的運算，其計算性能直接影響到系統性能。

目前大部分矩陣運算都是利用軟件來實現，但是隨著矩陣維數的增長，軟件處理的速度也會大幅變慢。例如在模型預測控制(model predictive control,MPC)應用中，特別是其嵌入式實現，控制器計算負擔最大、耗時最多部分就是矩陣運算操作。例如文獻在汽車電子MPC控制器系統中，矩陣計算實時性要求很高，實時矩陣計算性能成為MPC控制器在快速系統應用中的瓶頸。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電腦加速系統，能夠使得電腦在進行矩陣運算的時候，速度更快，效率更高。

本發明的另一目的在于提供一種電腦加速方法，具有相應效果。

為了實現上述目的，本發明實施例采用的技術方案如下：

一種電腦加速系統，其特征在于，所述系統包括：

任務邏輯功能模塊，用于實現矩陣運算的基本功能；

主接口模塊，用于從片上存儲器中讀取數據，將其傳遞給任務邏輯功能模塊進行運算，并將運算結果寫到片上存儲器中；

從接口模塊，用于接收處理器發送過來的地址和控制字，并傳遞給主接口模塊，同時從從主接口模塊讀取任務邏輯功能模塊的工作狀態，提供給處理器讀取；

片上存儲器，用于存放矩陣運算數據；

處理器，用于發送動作指令以及讀取任務邏輯功能模塊的工作狀態。

進一步的，所述任務邏輯功能模塊包括：

第一目標矩陣存儲模塊，用于存儲進行計算的第一目標矩陣；

第二目標矩陣存儲模塊，用于存儲進行計算的第二目標矩陣；

寄存器模塊，用于暫存指令、數據和地址；

高性能點乘計算單元，用于進行矩陣的點乘計算；

緩存器，用于緩存數據信息

高性能求和計算單元，用于進行矩陣的求和計算。

進一步的，所述主接口模塊包括：

狀態機，用于指導各個功能模塊間的工作時序；

總線讀寫器，用于從總線中讀寫數據；

結果存儲器，用于存儲結果數據；

數據存儲器，用于存儲中間數據；

邏輯讀寫器，用于從邏輯單元中讀寫數據。

進一步的，所述處理器包括：

狀態表：用于記載系統中的狀態；

第一矩陣表：用于記載第一矩陣的狀態；

第二矩陣表：用于記載第二矩陣的狀態；

結果地址表：用于記載結果的地址信息。

一種電腦加速方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1：向電腦加速系統寫入矩陣在片上存儲器中的存儲地址,包括數據地址和結果地址；

步驟2：向電腦加速系統寫使能控制字；

步驟3：循環讀取電腦加速系統工作狀態,判斷是否運算結束；

步驟4：運算完成后,處理器向電腦加速系統寫結束控制字。

進一步的，所述電腦加速系統進行矩陣運算的方法包括：

步驟A：對矩陣進行分塊處理，然后對各個矩陣塊進行并行運算；

步驟B：對矩陣完成分塊處理后，各矩陣塊并行點乘計算，將結果存入緩存器中，然后進行求和計算，完成矩陣并行計算。。

采用上述技術方法，本發明實現的有益效果是：

本發明實施例提供的一種電腦加速系統及方法，針對復雜算法中矩陣運算量大，計算復雜，耗時多，制約算法在線計算性能的問題，從硬件實現角度，設計了電腦加速系統進行矩陣并行計算的方案。首先根據矩陣算法分析，設計了矩陣運算并行計算結構。并通過主接口模塊掛在處理器上,作為硬件加速器。能夠使得電腦在進行矩陣運算的時候，速度更快，效率更高。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1示出了本發明實施例提供的一種電腦加速系統的系統結構示意圖。

圖2示出了本發明實施例提供的一種電腦加速方法的方法流程示意圖。