[發(fā)明專利]零緩沖流水的可重構(gòu)處理單元陣列及零緩沖流水方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011506076.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112506853A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹首一;謝思敏;谷江源;鐘鳴;羅列;張淞;王智;韓慧明;劉雷波;魏少軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F15/78
• 分類號(hào): G06F15/78;G06F5/06
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 薛平;周曉飛

1.一種零緩沖流水的可重構(gòu)處理單元陣列，其特征在于，所述可重構(gòu)處理單元陣列PEA中的處理單元PE之間的數(shù)據(jù)傳輸、PE對(duì)PE中的局部寄存器LR的讀寫、PEA對(duì)PEA中全局寄存器GR和共享存儲(chǔ)器SM的訪問(wèn)不經(jīng)過(guò)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO，采用包含有停頓周期數(shù)的配置信息在可重構(gòu)處理器上對(duì)運(yùn)算算子進(jìn)行靜態(tài)調(diào)度，基于所述停頓周期數(shù)確定每個(gè)運(yùn)算算子所對(duì)應(yīng)的PE的啟動(dòng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)零緩沖流水。

2.如權(quán)利要求1所述的零緩沖流水的可重構(gòu)處理單元陣列，其特征在于，所述配置信息包括頂層配置信息，停頓周期數(shù)為頂層配置信息下的停頓周期數(shù)，頂層配置信息下的停頓周期數(shù)表示當(dāng)前的PE在執(zhí)行頂層配置時(shí)，需要空閑的周期數(shù)，才去執(zhí)行下一條真正運(yùn)算的配置；

則基于所述停頓周期數(shù)確定每個(gè)運(yùn)算算子所對(duì)應(yīng)的PE的啟動(dòng)時(shí)間，包括：

確定運(yùn)算流程圖；

基于運(yùn)算流程圖確定第一結(jié)點(diǎn)，所述第一結(jié)點(diǎn)為運(yùn)算最早啟動(dòng)結(jié)點(diǎn)，從所述配置信息中獲取第一結(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間；

確定第一結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)算的計(jì)算時(shí)間；

確定運(yùn)算流水線額外周期時(shí)間；

基于第一結(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間、第一結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)算的計(jì)算時(shí)間和運(yùn)算流水線額外周期時(shí)間，計(jì)算運(yùn)算流程圖中第二個(gè)結(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間；

確定第二個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)算的計(jì)算時(shí)間；

基于第二結(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間、第二結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)算的計(jì)算時(shí)間和運(yùn)算流水線額外周期時(shí)間，計(jì)算運(yùn)算流程圖中第三個(gè)結(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間；

將包括有結(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間的運(yùn)算流圖映射到PEA上對(duì)應(yīng)的PE上，確定每個(gè)運(yùn)算算子所對(duì)應(yīng)的PE的啟動(dòng)時(shí)間。

3.如權(quán)利要求1所述的零緩沖流水的可重構(gòu)處理單元陣列，其特征在于，所述配置信息包括運(yùn)算操作類型配置信息，停頓周期數(shù)為運(yùn)算操作類型配置信息下的停頓周期數(shù)，所述運(yùn)算操作類型配置信息下的停頓周期數(shù)表示單條配置本次執(zhí)行完后在下一次配置執(zhí)行前需要間隔的周期數(shù)；

則基于所述停頓周期數(shù)確定每個(gè)運(yùn)算算子所對(duì)應(yīng)的PE的啟動(dòng)時(shí)間，包括：

確定運(yùn)算流程圖；

當(dāng)運(yùn)算流程圖上結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)算存在訪存沖突時(shí)，將沖突結(jié)點(diǎn)的工作模式設(shè)置為工作一周期數(shù)和停頓N周期；其中，N表示沖突結(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)-1；

基于運(yùn)算流程圖確定第一結(jié)點(diǎn)，所述第一結(jié)點(diǎn)為運(yùn)算最早啟動(dòng)結(jié)點(diǎn)，從所述配置信息中獲取第一結(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間；

確定第一結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)算的計(jì)算時(shí)間；

確定運(yùn)算流水線額外周期時(shí)間；

根據(jù)停頓N周期確定停頓周期數(shù)N；

基于第一結(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間、第一結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)算的計(jì)算時(shí)間、運(yùn)算流水線額外周期時(shí)間和停頓周期數(shù)N，計(jì)算運(yùn)算流程圖中第二個(gè)結(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間；

確定第二個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)算的計(jì)算時(shí)間；

基于第二結(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間、第二結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)算的計(jì)算時(shí)間、運(yùn)算流水線額外周期時(shí)間和停頓周期數(shù)N，計(jì)算運(yùn)算流程圖中第三個(gè)結(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間；

將包括有結(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間的運(yùn)算流圖映射到PEA上對(duì)應(yīng)的PE上，確定每個(gè)運(yùn)算算子所對(duì)應(yīng)的PE的啟動(dòng)時(shí)間。

4.如權(quán)利要求3所述的零緩沖流水的可重構(gòu)處理單元陣列，其特征在于，運(yùn)算操作類型配置信息下的停頓周期數(shù)包括了ALU運(yùn)算型配置信息和訪存運(yùn)算型配置信息的停頓周期數(shù)。

5.一種可重構(gòu)處理單元陣列的零緩沖流水方法，其特征在于，包括：

采用包含有停頓周期數(shù)的配置信息在可重構(gòu)處理器上對(duì)運(yùn)算算子進(jìn)行靜態(tài)調(diào)度，基于所述停頓周期數(shù)確定每個(gè)運(yùn)算算子所對(duì)應(yīng)的PE的啟動(dòng)時(shí)間，使得可重構(gòu)處理單元陣列PEA中的處理單元PE之間的數(shù)據(jù)傳輸、PE對(duì)PE中的局部寄存器LR的讀寫、PEA對(duì)PEA中全局寄存器GR和共享存儲(chǔ)器SM的訪問(wèn)不經(jīng)過(guò)先進(jìn)先出存儲(chǔ)器FIFO，實(shí)現(xiàn)零緩沖流水。