[發明專利]一種存內數值計算加速器及存內數值計算方法

在審

• 申請號: 202010879915.X
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN111984921A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 李祎;李健聰;繆向水
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G06F7/523
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種存內數值計算加速器，其特征在于，包括外部控制模塊和存內計算模塊；其中，所述存內計算模塊包括非易失性存儲器陣列；

所述外部控制模塊用于在初始階段，將待求解任務轉換成矩陣X與待求解矢量w相乘的形式；預設矢量r_n，依次將矩陣X和矢量r_n傳輸到存內計算模塊中；其中，矢量r_n與矢量w的維度相同；

所述存內計算模塊用于在所述初始階段，將接收到的矩陣X寫入到所述非易失性存儲器陣列；并在接收到矢量r_n后，將其輸入到所述非易失性存儲器陣列中，實現矩陣X與矢量r_n的乘法運算，并將所得乘法運算結果反饋給所述外部控制模塊；

所述外部控制模塊還用于在迭代階段，在接收到所述存內計算模塊反饋回來的乘法運算結果后，判斷是否滿足達到預設迭代次數或者乘法運算結果達到預設精度，若是，則當前矢量r_n即為待求解矢量w，停止操作；若否，則更新矢量r_n，并將其傳輸到所述存內計算模塊中；

所述存內計算模塊還用于在所述迭代階段，當接收到當前矢量r_n時，將其輸入到所述非易失性存儲器陣列中，實現矩陣X與矢量r_n的乘法運算，并將所得乘法運算結果反饋給所述外部控制模塊。

2.根據權利要求1所述的存內數值計算加速器，其特征在于，所述外部控制模塊包括第一控制單元和動態隨機存儲器DRAM；

所述第一控制單元在初始階段，將待求解任務轉換成矩陣與矢量相乘的形式；預設矢量r_n，并依次將矩陣X和矢量r_n傳輸到存內計算模塊中；在迭代階段，當所述DRAM接收到所述存內計算模塊反饋回來的乘法運算結果后，判斷是否滿足乘法運算結果達到預設精度或者迭代次數達到預設迭代次數，若是，則當前矢量r_n即為待求解矢量w，停止操作；若否，則更新矢量r_n，并將其通過所述DRAM傳輸到所述存內計算模塊中。

3.根據權利要求1所述的存內數值計算加速器，其特征在于，所述存內計算模塊包括第二控制單元和乘法運算單元；所述乘法運算單元包括數模轉換器、模數轉換器以及所述非易失性存儲器陣列；

其中，所述第二控制單元與所述乘法運算單元相連；所述非易失性存儲器陣列包括一個輸入端和一個輸出端；所述數模轉換器與所述非易失性存儲器陣列的輸入端相連，所述模數轉換器與所述非易失性存儲器陣列的輸出端相連；

所述第二控制單元用于選通所述非易失性存儲器陣列中對應的行和列，控制所述非易失性存儲器陣列的輸入和輸出；

在執行矩陣與矢量乘法運算時，所述數模轉換器將所述外部控制模塊輸入的數據轉換為電壓矢量，輸入到所述非易失性存儲器陣列中執行乘法運算，所述非易失性存儲器陣列輸出的電流矢量經所述模數轉換器后轉換為數據量，即為乘法運算結果，反饋給所述外部控制模塊。

4.根據權利要求1所述的存內數值計算加速器，其特征在于，所述非易失性存儲器陣列為阻變存儲器陣列、相變存儲器陣列、NOR-FLASH陣列、自旋轉移力矩磁存儲器陣列或鐵電場效應晶體管陣列。

5.根據權利要求1-4任意一項所述的存內數值計算加速器，其特征在于，適用于任意可使用包含矩陣與矢量進行運算的數值迭代算法來進行求解的數值問題。

6.根據權利要求5所述的存內數值計算加速器，其特征在于，適用于線性方程的求解、線性方程組的求解、偏微分方程的求解、矩陣特征值及特征向量的求解、曲線最小二層擬合以及線性回歸方程的求解。