[發明專利]一種面向億級神經元類腦計算機的芯片擴展方法

有效

• 申請號: 202011261807.2
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112269751B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 馬德;戴書畫;李一濤;潘綱
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F13/40
• 分類號: G06F13/40;G06F13/42;G06N3/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

1.一種面向億級神經元類腦計算機的芯片擴展方法，其特征在于，包括以下步驟：

通過以太網通信模塊為所述面向億級神經元類腦計算機拓展連接多個芯片簇，組成計算集群；

通過數據中轉站為每個芯片簇拓展連接多個芯片陣列；

通過異步數據通信模塊為每個芯片陣列拓展連接矩陣排列的多個類腦計算芯片，每個類腦計算芯片包含以矩陣排列的多個計算神經元節點；

其中，所述異步數據通信模塊作為每個類腦計算芯片的通信橋梁，包括異步收發接口、并行分發單元、串行仲裁單元；

所述異步收發接口異步接收和發送傳輸數據；

所述并行分發單元解析異步接收的傳輸數據，并請求對應計算神經元節點的數據注入許可后，將傳輸數據并行注入類腦計算芯片的計算神經元節點中；

所述串行仲裁單元將多個計算神經元節點并行輸出的結果數據歸并到一個串行輸出隊列中作為傳輸數據。

2.如權利要求1所述的面向億級神經元類腦計算機的芯片擴展方法，其特征在于，所述并行分發單元解析異步接收的傳輸數據包的包頭，從數據包頭中提取目的地址，依據目的地址相對應計算神經元節點的虛擬通道請求許可，將傳輸數據注入該計算神經元節點中。

3.如權利要求1所述的面向億級神經元類腦計算機的芯片擴展方法，其特征在于，所述串行仲裁單元采用輪詢仲裁算法將計算神經元節點的結點數據歸并到一個串行輸出隊列中作為傳輸數據。

4.如權利要求1～3任一項所述的面向億級神經元類腦計算機的芯片擴展方法，其特征在于，為每個類腦計算芯片的每個矩形邊界配置一個異步數據通信模塊，可以實現四個方向的數據的通信傳輸。

5.如權利要求1所述的面向億級神經元類腦計算機的芯片擴展方法，其特征在于，所述數據中轉站包括發送分配模塊、接收仲裁模塊、多個異步通信模塊，每個異步通信模塊對應一個芯片陣列；

所述異步通信模塊包括接收隊列、發送隊列、芯片間數據隊列、異步握手接口和地址映射器，其中，所述異步握手接口接收傳輸數據形成接收隊列，同時將發送隊列內的傳輸數據發送出去，地址映射器將接收隊列中的傳輸數據映射到其他芯片陣列；

所述發送分配模塊協調管理各異步通信模塊中發送隊列、接收隊列以及芯片間數據隊列的數據通路的開關；

所述接收仲裁模塊協同管理傳輸給其他芯片簇的數據有序存入簇間發送隊列。

6.如權利要求5所述的面向億級神經元類腦計算機的芯片擴展方法，其特征在于，所述地址映射器包含兩種地址映射方案；

地址映射方案一：在進行傳輸數據映射時，將當前芯片陣列的部分虛擬地址直接映射到其他芯片陣列相同形狀的地址區域，以使當前芯片陣列與其他芯片陣列中的計算神經元節點一一對應，實現傳輸數據的映射；

地址映射方案二：配置一張地址映射表，并依據地址映射表中的映射信息將傳輸數據映射到其他芯片陣列中相應的計算神經元節點。

7.如權利要求6所述的面向億級神經元類腦計算機的芯片擴展方法，其特征在于，所述地址映射器對傳輸數據的映射過程為：

當傳輸數據的數據包頭到達時，解析數據包頭并依據映射方案確定傳輸數據的目的地址，并將數據包頭的虛擬地址修改為對應的目的地址后，注入到發送隊列，同時記錄目的地址，當數據負載和數據包尾到達時，將數據負載和數據包尾轉發至目的地址。

8.如權利要求1所述的面向億級神經元類腦計算機的芯片擴展方法，其特征在于，所述以太網通信模塊為每個芯片簇配置一個IP地址，通過TCP協議將所有芯片簇互聯，進行數據交換與管理。

9.如權利要求1～3、5～8任一項所述的面向億級神經元類腦計算機的芯片擴展方法，其特征在于，選擇計算集群中的一個芯片簇作為服務端，其余芯片簇作為客戶端，客戶端與服務端通過以太網通信模塊進行芯片簇之間的數據交換。

10.如權利要求4所述的面向億級神經元類腦計算機的芯片擴展方法，其特征在于，選擇計算集群中的一個芯片簇作為服務端，其余芯片簇作為客戶端，客戶端與服務端通過以太網通信模塊進行芯片簇之間的數據交換。