[發明專利]一種支持數據級并行和多指令融合的二維數據通路架構

有效

• 申請號: 201811314543.5
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109558170B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 劉大可;劉劭晗;楊兵強
• 申請（專利權）人: 極芯通訊技術（南京）有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種支持數據級并行和多指令融合的二維數據通路架構，其特征在于，包括逐層依次設置的并行乘法單元、二維算術單元和后處理單元；

所述并行乘法單元由多個并行的乘法器構成，用于并行執行多路實數的相乘運算、指數運算或者旁路操作；

所述二維算術單元的輸入端連接所述并行乘法單元的輸出端，且所述二維算術單元包括多個呈二維排布的縱向多層、各層橫向并行的算術邏輯單元，各縱向多層之間以及各層橫向并行的算術邏輯單元之間通過數據交換網絡進行連接；

所述后處理單元的輸入端連接所述二維算術單元的輸出端，用于執行后處理操作；

所述并行乘法單元由并行的2N個實數乘法器構成，其中，N表示所述數據通路架構的并行度，且N為2的整數次冪；

所述二維算術單元包括縱向的P層算術邏輯通道和各相鄰兩層算術邏輯通道間的數據交換網絡，每層所述算術邏輯通道包括N個并行的算術邏輯單元，其中P為以2為底N的對數；

所述后處理單元包括N個并行的后處理單元；

所述算術邏輯單元用于執行加法運算、減法運算、比較運算、移位運算、絕對值計算或者旁路操作；所述P層算術邏輯通道中的第P層對應的算術邏輯單元還用于進行前一步計算結果的累加運算；

所述P層算術邏輯通道中的任一層算術邏輯通道的運算結果通過所述數據交換網絡傳遞至相鄰下一層算術邏輯通道，同一層算術邏輯通道中的任一算術邏輯單元的運算結果通過所述數據交換網絡橫向進位傳遞至相鄰下一個算術邏輯單元。

2.根據權利要求1所述的數據通路架構，其特征在于，所述并行乘法單元進一步包括乘法器、寄存器和用于對輸入向量做符號擴展的符號擴展模塊，所述乘法器、所述寄存器和所述符號擴展模塊的不同組合連接方式，可對應實現實數的相乘運算、指數運算或者旁路操作。

3.根據權利要求2所述的數據通路架構，其特征在于，在所述并行乘法單元中，通過將所述寄存器的輸出連接至所述乘法器的輸入，實現操作數轉發，并進一步用于指數運算；通過將所述乘法器的輸入連接至所述寄存器的輸入，實現旁路操作。

4.根據權利要求1所述的數據通路架構，其特征在于，所述二維算術單元還包括進位選擇組件或操作數轉發組件，所述進位選擇組件和操作數轉發組件設于所述P層算術邏輯通道中的各層對應的算術邏輯單元之間；

所述算術邏輯單元通過所述操作數轉發組件，將運算結果橫向傳遞至同一層的相鄰下一個算術邏輯單元，或者通過所述進位選擇組件，將進位位Cin傳遞至所述相鄰下一個算術邏輯單元。

5.根據權利要求1所述的數據通路架構，其特征在于，所述后處理單元進一步包括依次連接的縮放單元、舍入單元、飽和單元和標志位單元；

所述縮放單元用于將運算結果進行移位縮放操作，所述舍入單元用于將縮放結果進行舍入操作，所述飽和單元用于判斷舍入結果是否發生溢出并將舍入結果進行取飽和操作，所述標志位單元用于保存數據結果的標志信息。

6.根據權利要求1所述的數據通路架構，其特征在于，所述P層算術邏輯通道中的第P層對應的各所述算術邏輯單元還包括累加寄存器，所述累加寄存器用于進行前一步計算結果的累加運算。

7.根據權利要求2所述的數據通路架構，其特征在于，可通過設置所述乘法器、所述寄存器和所述符號擴展模塊與所述二維算術單元中算術邏輯單元的不同組合連接形式，實現不同的專用數字信號處理運算。