[發明專利]一種可配置池化算子的方法及電路

有效

• 申請號: 202010067775.6
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111242295B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 何虎;張坤寧;趙爍;鄧寧
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N3/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種可配置池化算子的方法，其特征在于，設置池化緩存將數據從卷積計算的排列順序轉換為方便進行池化計算的順序，設計并復用基本的池化計算模塊以支持任意區塊尺寸下的池化計算；

對于最大池化計算，根據實際的計算并行度部署相應數量的四輸入的最大池化計算模塊，每個最大池化計算模塊包括三個兩輸入的比較器，其中最大池化計算模塊的四個輸入作為兩個比較器的四個輸入，兩個比較器的兩個輸出作為第三個比較器的輸入，完成四個輸入中取最大值的操作，根據取出數據的順序將數據送入各最大池化計算模塊，完成多個區塊的并行池化計算；

對于平均池化計算，根據實際的計算并行度部署相應數量的四輸入的平均池化計算模塊，每個平均池化計算模塊包括三個兩輸入的加法器，其中平均池化計算模塊的四個輸入作為兩個加法器的四個輸入，兩個加法器的兩個輸出作為第三個加法器的輸入，完成四個輸入的相加操作，第三個加法器的輸出送入一個移位器，用右移兩位來實現取平均數的操作；

所述最大池化計算中，比較器內部對兩個有符號數進行比較的具體邏輯為先判斷兩個數符號位是否一致，若一致則直接比較后面的數字位的大小；若符號位不一致則取符號位為0的數作為輸出結果；

所述平均池化計算中，通過復用所述平均池化計算模塊若干次，并在第三個加法器的輸出與移位器的輸入之間設置累加器，從而實現全局平均池化，通過改變復用平均池化計算模塊的次數，實現任意尺寸下的全局平均池化計算；

將若干塊池化后的數據拼接成一塊與池化前尺寸相同的數據再存入輸出緩存，以保證網絡每一層的輸入分塊數據尺寸均相同。

2.根據權利要求1所述可配置池化算子的方法，其特征在于，支持數據同時進行池化和非池化計算，從池化前一計算模塊輸出的數據既存入輸出緩存，又進入池化緩存進行池化計算。

3.根據權利要求1所述可配置池化算子的方法，其特征在于，池化單元的控制器首先將卷積計算結果按順序存入池化緩存，然后輸出一次池化計算區塊中左上角位置的數據在池化緩存中的地址；在池化計算完成后進行數據拼接給出結果數據在輸出緩存中的地址。

4.一種可配置池化算子的電路，包括：

片上池化緩存，按照卷積計算中的排列次序存入數據，再按照池化運算的順序取出相應位置的數據；

池化計算模塊，接收池化緩存輸出的數據進行計算；

所述池化計算模塊包括最大池化計算模塊和平均池化計算模塊，其中：

所述最大池化計算模塊例化的數量與計算并行度一致，每個最大池化計算模塊有四個輸入，每個最大池化計算模塊包括三個兩輸入的比較器，其中最大池化計算模塊的四個輸入作為兩個比較器的四個輸入，兩個比較器的兩個輸出作為第三個比較器的輸入，完成四個輸入中取最大值的操作，根據取出數據的順序將數據送入各最大池化計算模塊，完成多個區塊的并行池化計算；

所述平均池化計算模塊例化的數量與計算并行度一致，每個平均池化計算模塊有四個輸入，每個平均池化計算模塊包括三個兩輸入的加法器，其中平均池化計算模塊的四個輸入作為兩個加法器的四個輸入，兩個加法器的兩個輸出作為第三個加法器的輸入，完成四個輸入的相加操作，第三個加法器的輸出送入一個移位器，用右移兩位來實現取平均數的操作；

所述最大池化計算模塊中，比較器內部對兩個有符號數進行比較的具體邏輯為先判斷兩個數符號位是否一致，若一致則直接比較后面的數字位的大小；若符號位不一致則取符號位為0的數作為輸出結果；

所述平均池化計算模塊中，通過復用所述平均池化計算模塊若干次，并在第三個加法器的輸出與移位器的輸入之間設置累加器，從而實現全局平均池化，通過改變復用平均池化計算模塊的次數，實現任意尺寸下的全局平均池化計算；

將若干塊池化后的數據拼接成一塊與池化前尺寸相同的數據再存入輸出緩存，以保證網絡每一層的輸入分塊數據尺寸均相同。

5.根據權利要求4所述可配置池化算子的電路，其特征在于，還包括：

控制器，控制將卷積計算結果按順序存入池化緩存，然后輸出一次池化計算區塊中左上角位置的數據在池化緩存中的地址，并在池化計算完成后又進行數據拼接，給出結果數據在輸出緩存中的地址；還給出是否進行池化計算以及池化計算類型的信號。