[發明專利]交叉開關陣列裝置和使用該裝置的模擬乘積累加操作方法

在審

• 申請號: 202111134669.6
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN114296684A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 黃榮南;梁宰圓
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: G06F7/498
• 分類號: G06F7/498;G06N3/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邵亞麗

1.一種基于壓縮截斷奇異值分解C-TSVD的交叉開關陣列裝置，包括：

原始交叉開關陣列或通過基于C-TSVD分解所述原始交叉開關陣列而獲得的兩個部分交叉開關陣列，所述原始交叉開關陣列在m×n矩陣中，所述m×n矩陣具有n個行輸入線和m個列輸出線并且包括包含電阻存儲器設備的單元，其中m和n是自然數；

模數轉換器ADC，被配置為轉換通過經過陣列劃分來劃分所述原始交叉開關陣列或所述兩個部分交叉開關陣列而獲得的子陣列的列輸出線的輸出值；

加法器，被配置為將所述ADC的結果求和，以對應于所述列輸出線；以及

控制器，被配置為控制所述原始交叉開關陣列或所述兩個部分交叉開關陣列的應用，

其中，所述基于C-TSVD的交叉開關陣列裝置對應于神經網絡的一層，并且

其中，輸入值被輸入到所述行輸入線，權重被乘以所述輸入值，并且累加結果作為所述列輸出線的輸出值輸出，并且所述權重對應于所述原始交叉開關陣列或所述兩個部分交叉開關陣列。

2.根據權利要求1所述的基于C-TSVD的交叉開關陣列裝置，其中，基于SVD將所述原始交叉開關陣列的矩陣W劃分為三個矩陣U、S和V^T的乘積，使得所述矩陣U具有m×m的尺寸，所述矩陣S具有m×n的尺寸，并且所述矩陣V^T具有n×n的尺寸，

其中，當矩陣W的秩為k()時，矩陣U、S和V^T的尺寸分別減小到m×k、k×k和k×n，并且矩陣U、S和V^T的分量的數量經由基于TSVD在k個分量當中以大的順序選擇至少部分分量而進一步減小到k’，其中k≤n且k≤m，并且k’≤k，并且

其中，所述兩個部分交叉開關陣列包括第一部分交叉開關陣列和第二部分交叉開關陣列，所述第一部分交叉開關陣列表示為矩陣U并且尺寸為m×k，并且所述第二部分交叉開關陣列表示為矩陣S*V^T并且尺寸為k×n。

3.根據權利要求2所述的基于C-TSVD的交叉開關陣列裝置，其中，當將所述原始交叉開關陣列劃分為所述子陣列的第一種情況與將所述兩個部分交叉開關陣列劃分為所述子陣列的第二種情況進行比較時，

所述第二種情況的子陣列的數量、所述第二種情況的ADC的操作的數量、所述第二種情況的加法器的操作的數量和所述第二種情況的操作電流小于所述第一種情況中的那些，并且所述第一種情況的加法器級的數量與所述第二種情況的加法器級的數量相同。

4.根據權利要求3所述的基于C-TSVD的交叉開關陣列裝置，其中，對于所述子陣列的數量、所述ADC的操作的數量、所述加法器的操作的數量和所述操作電流中的至少一個，隨著所述原始交叉開關陣列的矩陣的尺寸增加，所述第二種情況相對于所述第一種情況的減少增加。

5.根據權利要求3所述的基于C-TSVD的交叉開關陣列裝置，其中，當所述子陣列的矩陣具有s×s的尺寸時，其中s是自然數，

其中，在所述第一部分交叉開關陣列被劃分為所述子陣列的第三種情況中，所述子陣列的數量是Nu＝ceil(m/s)*ceil(k/s)*b，

其中，在所述第二部分交叉開關陣列被劃分為所述子陣列的第四種情況中，所述子陣列的數量為Nv＝ceil(k/s)*ceil(n/s)*b，并且

其中，ceil(x)表示不小于x的最小整數，并且b表示每個權重元素所需的單元的數量。

6.根據權利要求5所述的基于C-TSVD的交叉開關陣列裝置，其中，在所述第一種情況中，子陣列的數量是Ns(W)＝ceil(m/s)*ceil(n/s)*b，并且

其中，在所述第二種情況中，所有子陣列的數量是Ns(Wt)＝Nu+Nv＝ceil(m/s)*ceil(k/s)*b+ceil(k/s)*ceil(n/s)*b。