[發明專利]一種國產化人工智能計算設備

有效

• 申請號: 202011422570.1
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112232523B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 黃江峰;潘旭亮;彭宏程;李杰雄
• 申請（專利權）人: 湖南航天捷誠電子裝備有限責任公司
• 主分類號: G06N20/00
• 分類號: G06N20/00
• 代理公司: 長沙市護航專利代理事務所(特殊普通合伙) 43220
• 代理人: 莫曉齊

1.一種國產化人工智能計算設備，其特征在于，包括電源模塊、接口模塊、主控模塊及智能計算模塊，所述電源模塊用于供電，且分別與所述接口模塊、所述主控模塊、所述智能計算模塊連接，所述主控模塊與所述接口模塊連接，實現與設備外部數據通信；所述主控模塊與所述智能計算模塊連接，實現對智能計算模塊任務調度及管理；所述智能計算模塊包括多個智能計算單元，每個所述智能計算單元用于完成人工智能計算；多個所述智能計算單元在所述主控模塊的調度下，可進行并行計算和冗余計算工作模式重構；所述主控模塊包括智能計算單元任務調度及管理模塊、任務分解模塊，所述智能計算單元任務調度及管理模塊對多個所述智能計算單元進行統一管理配置，實現并行計算和冗余計算工作模式的重構；當所述智能計算單元處于并行計算工作模式下，所述任務分解模塊將輸入任務分解為不同的計算任務，給不同的所述智能計算單元計算；所述主控模塊還包括冗余仲裁模塊，當多個所述智能計算單元處于冗余計算工作模式下，所述冗余仲裁模塊包括雙重重構模塊、同步模塊和表決模塊，所述雙重重構模塊包括智能計算單元進程重構與智能計算單元重載重構，所述智能計算單元進程重構不需要對智能計算單元進行重新載入，所述同步模塊包括異步FIFO，所述異步FIFO對應每個所述智能計算單元，依據輸入的不同任務的圖像數據的幀編碼，動態設置讀取閾值，識別結果寫入異步FIFO，當異步FIFO中數據的識別結果幀編碼都相同時，認為識別結果已同步，冗余仲裁模塊從異步FIFO中讀取數據，將讀出數據對齊，送入表決模塊，所述表決模塊采用動態優先級算法給各個所述智能計算單元分配優先級，初始優先級相同，但是當某個智能計算單元，其輸出不同于其他兩個相同結果的智能計算單元時，將降低其優先級別；在當三個或者兩個智能計算單元輸出結果各不相同時，表決模塊根據優先級的次序，選取在統計學意義上的較為正確的結果。

2.根據權利要求1所述的一種國產化人工智能計算設備，其特征在于，所述智能計算單元通過PCIE總線與所述主控模塊通信連接，用于接收所述主控模塊發送的數據，并對該數據進行處理，再將處理結果發送給所述主控模塊；所述智能計算單元通過UART和GMII與主控模塊通信連接，用于實現包括狀態上報、工作模式配置的功能，還通過GMII實現對網絡視頻流的采集，通過AI芯片解碼視頻流進行目標智能識別。

3.根據權利要求1所述的一種國產化人工智能計算設備，其特征在于，所述主控模塊包括FPGA芯片，所述智能計算模塊包括AI芯片，所述智能計算單元為AI加速計算核心，所述FPGA芯片包括多速率高速收發器SERDES資源、多個電平的接口以及MCU軟核，所述多速率高速收發器SERDES資源通信連接多個所述智能計算單元，所述接口接外部數據通信接口，所述外部數據通信接口設置于接口模塊上，所述MCU軟核用于完成包括智能計算單元配置、工作模式重構、冗余判讀、狀態管理的功能。

4.根據權利要求1所述的一種國產化人工智能計算設備，其特征在于，所述主控模塊還包括狀態管理模塊，所述狀態管理模塊采集智能計算單元、板卡健康狀態。

5.根據權利要求1至4中任意一項所述的一種國產化人工智能計算設備，其特征在于：

并行計算工作模式用于滿足對設備高性能計算需求，在該模式下，根據需要計算的任務劃分，所述主控模塊將外部輸入的不同任務的數據，直接發送給對應的所述智能計算單元計算，計算完后返回給所述主控模塊，將最終結果輸出；

冗余計算工作模式用于滿足對設備高可靠計算需求，在該模式下，所述主控模塊將外部輸入的同一任務的數據，復制多份分別給多個所述智能計算單元，計算結果送入主控模塊的冗余仲裁模塊進行結果判讀，將最終結果輸出；

并行計算和冗余計算工作模式由主控模塊根據任務需要進行切換調度，實現工作模型的柔性重構。