[發(fā)明專利]一種國產(chǎn)化人工智能計(jì)算設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011422570.1
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112232523B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃江峰;潘旭亮;彭宏程;李杰雄
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南航天捷誠電子裝備有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06N20/00
• 分類號: G06N20/00
• 代理公司: 長沙市護(hù)航專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 43220
• 代理人: 莫曉齊

本發(fā)明提供了一種國產(chǎn)化人工智能計(jì)算設(shè)備。所述一種國產(chǎn)化人工智能計(jì)算設(shè)備包括電源模塊、接口模塊、主控模塊及智能計(jì)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(jì)算模塊連接，所述主控模塊與所述智能計(jì)算模塊連接，實(shí)現(xiàn)對智能計(jì)算模塊任務(wù)調(diào)度及管理；所述智能計(jì)算模塊包括多個智能計(jì)算單元，每個所述智能計(jì)算單元用于完成人工智能計(jì)算；多個所述智能計(jì)算單元在所述主控模塊的調(diào)度下，可進(jìn)行并行計(jì)算和冗余計(jì)算工作模式重構(gòu)。本發(fā)明支持并行計(jì)算和冗余計(jì)算重構(gòu)，解決特殊應(yīng)用設(shè)備對人工智能計(jì)算算力可高性能并行、可高可靠冗余、可柔性重構(gòu)的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人工智能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種國產(chǎn)化人工智能計(jì)算設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著人工智能（AI）技術(shù)的發(fā)展，越來越多的設(shè)備在采用AI技術(shù)進(jìn)行目標(biāo)識別、圖像處理，包括某些對功耗、體積要求高的嵌入式設(shè)備，如無人機(jī)、導(dǎo)彈等。考慮到禁運(yùn)、信息安全等因素，這類特殊應(yīng)用的設(shè)備需采用低功耗、高性能、高可靠的國產(chǎn)化嵌入式人工智能計(jì)算硬件平臺。

目前國內(nèi)嵌入式人工智能計(jì)算平臺有兩種實(shí)現(xiàn)方式。一種是采用國產(chǎn)FPGA實(shí)現(xiàn)，目前還不成熟，且用FPGA開發(fā)AI目標(biāo)識別程序難度大，尤其是對模型進(jìn)行加速處理，需要算法工程師、嵌入式開發(fā)工程師和資深FPGA工程師共同努力才能實(shí)現(xiàn)。第二種方式是采用國產(chǎn)專用AI芯片實(shí)現(xiàn)，這種方式單芯片處理能力有限，滿足不了特殊應(yīng)用設(shè)備對智能計(jì)算資源計(jì)算算力可高性能并行、可高可靠冗余、可柔性重構(gòu)的需求。例如導(dǎo)彈飛行過程不同階段需要計(jì)算資源發(fā)揮不同的作用，某些階段對并行計(jì)算性能要求高，需要將待處理數(shù)據(jù)由多個AI計(jì)算芯片并行處理；某些階段對計(jì)算準(zhǔn)確度要求高，需要將待處理數(shù)據(jù)由多個AI計(jì)算芯片進(jìn)行多模冗余處理；兩種階段的算力資源可以在一次飛行過程中柔性重構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種國產(chǎn)化人工智能計(jì)算設(shè)備，其目的是為了解決背景技術(shù)中并行計(jì)算與冗余計(jì)算不能同時進(jìn)行的技術(shù)問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種國產(chǎn)化人工智能計(jì)算設(shè)備，包括電源模塊、接口模塊、主控模塊及智能計(jì)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(jì)算模塊連接，所述主控模塊與所述接口模塊連接，實(shí)現(xiàn)與設(shè)備外部數(shù)據(jù)通信；所述主控模塊與所述智能計(jì)算模塊連接，實(shí)現(xiàn)對智能計(jì)算模塊任務(wù)調(diào)度及管理；所述智能計(jì)算模塊包括多個智能計(jì)算單元，每個所述智能計(jì)算單元用于完成人工智能計(jì)算；多個所述智能計(jì)算單元在所述主控模塊的調(diào)度下，可進(jìn)行并行計(jì)算和冗余計(jì)算工作模式重構(gòu)；所述主控模塊包括智能計(jì)算單元任務(wù)調(diào)度及管理模塊、任務(wù)分解模塊，所述智能計(jì)算單元任務(wù)調(diào)度及管理模塊對多個所述智能計(jì)算單元進(jìn)行統(tǒng)一管理配置，實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算和冗余計(jì)算工作模式的重構(gòu)；當(dāng)所述智能計(jì)算單元處于并行計(jì)算工作模式下，所述任務(wù)分解模塊將輸入任務(wù)分解為不同的計(jì)算任務(wù)，給不同的所述智能計(jì)算單元計(jì)算；所述主控模塊還包括冗余仲裁模塊，當(dāng)多個所述智能計(jì)算單元處于冗余計(jì)算工作模式下，所述冗余仲裁模塊包括雙重重構(gòu)模塊、同步模塊和表決模塊，所述雙重重構(gòu)模塊包括智能計(jì)算單元進(jìn)程重構(gòu)與智能計(jì)算單元重載重構(gòu)，所述智能計(jì)算單元進(jìn)程重構(gòu)不需要對智能計(jì)算單元進(jìn)行重新載入，所述同步模塊包括異步FIFO，所述異步FIFO對應(yīng)每個所述智能計(jì)算單元，依據(jù)輸入的不同任務(wù)的圖像數(shù)據(jù)的幀編碼，動態(tài)設(shè)置讀取閾值，識別結(jié)果寫入異步FIFO，當(dāng)異步FIFO中數(shù)據(jù)的識別結(jié)果幀編碼都相同時，認(rèn)為識別結(jié)果已同步，冗余仲裁模塊從異步FIFO中讀取數(shù)據(jù)，將讀出數(shù)據(jù)對齊，送入表決模塊，所述表決模塊采用動態(tài)優(yōu)先級算法給各個所述智能計(jì)算單元分配優(yōu)先級，初始優(yōu)先級相同，但是當(dāng)某個智能計(jì)算單元，其輸出不同于其他兩個相同結(jié)果的智能計(jì)算單元時，將降低其優(yōu)先級別；在當(dāng)三個或者兩個智能計(jì)算單元輸出結(jié)果各不相同時，表決模塊根據(jù)優(yōu)先級的次序，選取在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的較為正確的結(jié)果。

優(yōu)選地，所述智能計(jì)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(fā)送的數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再將處理結(jié)果發(fā)送給所述主控模塊；所述智能計(jì)算單元通過UART和GMII與主控模塊通信連接，用于實(shí)現(xiàn)包括狀態(tài)上報(bào)、工作模式配置的功能，還通過GMII實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)視頻流的采集，通過AI芯片解碼視頻流進(jìn)行目標(biāo)智能識別。