[發明專利]一種基于一維Winograd算法的高效卷積計算單元

有效

• 申請號: 202210046359.7
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114399036B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 李輝;葉亞洲
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N3/0464
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于一維Winograd算法的高效卷積計算單元，由輸入變換模塊、點乘模塊、輸出變換模塊以及計算模式控制模塊組成，支持卷積尺寸分別為3*1、3*3以及3*3*C的一維、二維和三維卷積計算，其中C為輸入特征圖的通道數；

所述輸入變換模塊，通過加法和移位電路實現矩陣乘法，從而完成對輸入特征圖數據d的變換V＝B^Td，權值轉換U＝Gg為離線轉換，以查找表的方式進行存儲；其中，B^T為輸入變換矩陣，G為卷積核變換矩陣，g為一維卷積核；

所述點乘模塊，由乘法計算單元、二維卷積計算累加器和三維卷積計算累加器組成；乘法計算單元由5個乘法器組成，用于完成一維Winograd算法中的點乘運算W＝U*V；二維卷積計算累加器和三維卷積計算累加器均由5個累加器組成，二維卷積計算累加器對一維卷積的中間結果進行累加，每3次累加得到一個二維卷積的中間結果；三維卷積計算累加器對二維卷積的中間結果進行累加，每C次累加得到一個三維卷積的中間結果；

所述計算模式控制模塊，根據卷積計算的維度，設置輸出選擇信號SEL，用來控制多路復用器MUX輸出相應維度卷積的點乘運算中間結果W送入所述輸出變換模塊；該模塊還控制所述點乘模塊中的累加器的清零，確保整個卷積計算單元正確工作；

所述輸出變換模塊，實現Winograd算法中Y＝A^TW，其中，Y為卷積結果，A^T為輸出變換矩陣；該模塊通過加法和移位電路實現矩陣乘法，對所述控制多路復用器MUX輸出的中間結果W進行變換，以輸出正確的卷積結果。