[發明專利]一種用于矩陣乘法運算的權位分立存算陣列設計方法

在審

• 申請號: 202110733207.X
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113343585A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 虞致國;馬曉杰;顧曉峰
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06G7/16;G06G7/32
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

1.一種用于矩陣乘法運算的權位分立存算陣列設計方法，存算陣列由存算單元組成，每個存算單元采用浮柵器件，每個浮柵器件擁有兩個運算量：電脈沖輸入數據和預先編程的標量數據，所述方法包括如下步驟：

步驟一：根據電輸入數據的二進制位數a設計a個相同的權重陣列，所述a個權重陣列構成存算陣列；

步驟二：對所述存算陣列的二進制電輸入數據進行權位分立，并將電輸入數據的不同權位以不同幅度的電脈沖輸入至相應的權重陣列的輸入端；

步驟三：所述存算陣列的每個存算單元對接收到的電脈沖輸入和預編程的標量數據進行乘法運算；

步驟四：所述存算陣列中，每一行上所有存算單元的電流經過累加，并由模擬量輸出端口輸出，完成矩陣乘法。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，一個權重陣列中，每一列浮柵器件的電脈沖輸入均相同；每個浮柵器件對這兩個運算量進行乘法運算，權重陣列的模擬量輸出端口輸出一行中所有浮柵器件的總電流量，完成該權重陣列的矩陣乘法。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電輸入數據為位寬為8bit的二進制數，由下式所示的1×n的向量D表示：

D＝[d₁ d₂ ... d_n]；

所述向量D的第一個權位的二進制數組成向量[d₁₁ d₂₁ ... d_n1]，所述向量D的第二個權位的二進制數組成的向量[d₁₂ d₂₂ ... d_n2]，所述向量D的第8個權位的二進制數組成的向量[d₁₈ d₂₈ ... d_n8]，其中d₁₁～d₁₈分別代表數據d₁的每個權位，d_n1～d_n8分別代表數據d_n的每個權位；

則所述向量D表達成：

D＝[d₁₁ d₂₁ ... d_n1]+2×[d₁₂ d₂₂ ... d_n2]+…+128×[d₁₈ d₂₈ ... d_n8]。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

根據所述電輸入數據的二進制位數，設計8個相同的權重陣列，分別為權重1陣列、權重2陣列、權重3陣列、權重4陣列、權重陣列5、權重6陣列、權重7陣列及權重8陣列，并且每個權重陣列中預先編程相同的權重矩陣W，如下式所示：

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

以不同幅度的電脈沖向各個權重陣列的數據輸入端分別輸入所述向量D的不同二進制權位的二進制數組成的向量。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述權重1陣列的數據輸入端以幅度為X mV的脈沖輸入所述向量D的第一個二進制權位組成的向量，完成當前二進制權位的矩陣乘法，過程如下：

輸入所述向量D的第一個權位的二進制數組成的向量[d₁₁ d₂₁ ... d_n1]，所述權重1陣列中預先編程的權重矩陣為則權重1陣列進行如下運算：