[發(fā)明專(zhuān)利]一種可配置矩陣乘法的加速器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911342677.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111124360B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏敬和;黃樂(lè)天;明小滿(mǎn)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06F7/523
• 分類(lèi)號(hào): G06F7/523;G06F17/16
• 代理公司: 無(wú)錫派爾特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

1.一種可配置矩陣乘法的加速器，適應(yīng)于拓展指令，與處理器通過(guò)專(zhuān)用的指令處理接口耦合連接，其特征在于，該加速器包括：

拓展指令譯碼器，將專(zhuān)用的指令處理接口的功能碼和操作碼信息進(jìn)行譯碼配對(duì)，如匹配成功則加速器執(zhí)行運(yùn)算，反之，則不執(zhí)行運(yùn)算；

拓展指令配置寄存器，將專(zhuān)用的指令處理接口的源寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

矩陣乘法運(yùn)算單元，根據(jù)拓展指令配置寄存器的信息執(zhí)行不同規(guī)模的矩陣乘法運(yùn)算；

所述加速器能夠訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存，所述矩陣乘法運(yùn)算單元包括有限狀態(tài)機(jī)，地址生成器、組合邏輯運(yùn)算單元和乘累加器；

所述有限狀態(tài)機(jī)由所述拓展指令譯碼器的使能信號(hào)啟動(dòng)，根據(jù)所述拓展指令配置寄存器的配置信息，依次執(zhí)行乘累加運(yùn)算；

開(kāi)始運(yùn)算后，所述地址生成器根據(jù)當(dāng)前運(yùn)算的數(shù)據(jù)所在的位置，自動(dòng)生成下一次運(yùn)算數(shù)據(jù)的地址；所述有限狀態(tài)機(jī)控制地址生成器輸出矩陣A的數(shù)據(jù)地址、矩陣B的數(shù)據(jù)地址、結(jié)果矩陣地址三個(gè)地址中的一個(gè)，并且使用讀/寫(xiě)控制信號(hào)加以配合；從內(nèi)存中讀到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)仲裁器的選擇，分配到組合邏輯運(yùn)算單元的兩個(gè)輸入端；組合邏輯運(yùn)算單元的結(jié)果輸入到乘累加器中并使能乘累加器，同時(shí)有限狀態(tài)機(jī)判斷當(dāng)前是否計(jì)算完成矩陣的一行數(shù)據(jù)乘一列數(shù)據(jù)；

如果完成，所述地址生成器輸出目標(biāo)矩陣的地址并且使能寫(xiě)內(nèi)存信號(hào)，將乘累加的結(jié)果寫(xiě)入內(nèi)存中并清零乘累加器；如果未完成一行一列的計(jì)算，則繼續(xù)讀取矩陣的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算；運(yùn)算完成后，輸出一個(gè)完成信號(hào)表明計(jì)算已完成。

2.如權(quán)利要求1所述的可配置矩陣乘法的加速器，其特征在于，所述有限狀態(tài)機(jī)包括空閑、讀取A矩陣數(shù)據(jù)、讀取B矩陣數(shù)據(jù)、累加計(jì)算結(jié)果和寫(xiě)回計(jì)算結(jié)果5個(gè)狀態(tài)；

在空閑狀態(tài)下，等待拓展指令譯碼器的使能信號(hào)，信號(hào)有效時(shí)，加速器開(kāi)始運(yùn)算，進(jìn)入到讀矩陣A數(shù)據(jù)狀態(tài)；

在讀取A矩陣數(shù)據(jù)，讀寫(xiě)控制信號(hào)變成讀使能，同時(shí)地址生成器輸出矩陣A的數(shù)據(jù)地址，讀取完成后進(jìn)入讀取矩陣B數(shù)據(jù)狀態(tài)；

讀取矩陣B數(shù)據(jù)完成后，進(jìn)入累加計(jì)算結(jié)果狀態(tài)，組合邏輯運(yùn)算單元在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)輸出結(jié)果；累加計(jì)算結(jié)果狀態(tài)下，對(duì)乘累加器進(jìn)行使能，累加計(jì)算結(jié)果；

在累加完成狀態(tài)下，有限狀態(tài)機(jī)判斷是否完成矩陣運(yùn)算的一行乘一列的運(yùn)算，即是否得到輸出矩陣的一個(gè)元素；若是，則進(jìn)入寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)狀態(tài)，地址生成器中矩陣A的數(shù)據(jù)地址回到當(dāng)前計(jì)算所在行的首地址，將矩陣A的其中一行跟矩陣B的所有列相乘結(jié)束后，在進(jìn)行下一行矩陣元素的運(yùn)算，若不是進(jìn)入讀取矩陣A數(shù)據(jù)狀態(tài)；

在寫(xiě)回狀態(tài)下，如果所有數(shù)據(jù)都運(yùn)算完成并且成功寫(xiě)回，則進(jìn)入空閑狀態(tài)，并產(chǎn)生一個(gè)完成信號(hào)；反之，則進(jìn)入讀取矩陣A數(shù)據(jù)狀態(tài)繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)。