[發(fā)明專利]一種基于矢量處理器的數(shù)據(jù)處理裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210496254.1
• 申請(qǐng)日: 2022-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN114579083B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左宇翔;嚴(yán)開恩;其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海擎昆信息科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F7/76
• 分類號(hào): G06F7/76;G06F9/30;G06F17/16
• 代理公司: 北京鑫瑞森知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11961
• 代理人: 代芳

本發(fā)明涉及一種基于矢量處理器的數(shù)據(jù)處理裝置及方法，包括矢量讀入單元、矢量處理器、矢量寫出單元、尾部處理單元和內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；尾部處理單元，用于獲取內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的恢復(fù)數(shù)據(jù)，并啟動(dòng)矢量讀入單元讀入恢復(fù)數(shù)據(jù)至矢量處理器的寄存器中，并當(dāng)矢量實(shí)際輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中對(duì)應(yīng)的位置后，啟動(dòng)矢量寫出單元將恢復(fù)數(shù)據(jù)寫入到內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中對(duì)應(yīng)的位置。可見，通過(guò)尾部處理單元的使用，在矢量寫出單元寫出輸出數(shù)據(jù)之前，先保存可能被錯(cuò)誤覆蓋的數(shù)據(jù)，再在矢量寫出單元寫出輸出數(shù)據(jù)之后，恢復(fù)被錯(cuò)誤覆蓋的數(shù)據(jù)，不需要條件判斷模塊，大大提升了矢量處理器的數(shù)據(jù)處理能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及矢量數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，特別是涉及一種基于矢量處理器的數(shù)據(jù)處理裝置和方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種高科技領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景層出不窮，由此推動(dòng)硬件運(yùn)算能力的不斷提高。特別是在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，由于大數(shù)據(jù)量需要及時(shí)快速地處理，相較于處理速度較慢的標(biāo)量處理器，應(yīng)運(yùn)而生的矢量處理器正在越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)合發(fā)揮著巨大的作用。

所謂矢量處理器就是一種成組數(shù)據(jù)處理技術(shù)，即在單位時(shí)間周期內(nèi)能夠處理比標(biāo)量處理器多得多的數(shù)據(jù)。例如一般的標(biāo)量處理器在一個(gè)指令周期內(nèi)只能計(jì)算一到兩個(gè)乘累加運(yùn)算，而矢量處理器卻可以計(jì)算16或32或64個(gè)乘累加運(yùn)算，這個(gè)具體數(shù)值與矢量處理器的硬件性能相關(guān)。這種硬件運(yùn)算能力的大幅度提高，使得一些需要快速計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景如人工智能AI、5G無(wú)線通信以及圖像處理領(lǐng)域都能得到高速發(fā)展。然而，矢量處理器的大規(guī)模應(yīng)用，也帶來(lái)了一些難以解決的負(fù)面問題。其中，最主要的一個(gè)問題是目前矢量處理器在一個(gè)指令周期內(nèi)處理的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是固定不變的，它雖然可以選配在一定范圍內(nèi)的某個(gè)確定值，但不能是變量值。而我們需要處理的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度總是個(gè)變量，它是個(gè)不確定的值，在使用它之前，我們一般是不知道這個(gè)具體的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度數(shù)值。一般來(lái)說(shuō)，我們?cè)谶x配矢量處理器的硬件處理能力時(shí)，先要弄清楚需要處理的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大體范圍，然后選配矢量處理器的運(yùn)算能力總是大于或等于需要處理數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的運(yùn)算負(fù)荷。如果想要更精確地求出這個(gè)運(yùn)算負(fù)荷，減少矢量處理器的運(yùn)算能力冗余，就需要增加條件判斷模塊來(lái)查清楚這個(gè)運(yùn)算負(fù)荷，然后再根據(jù)具體的運(yùn)算負(fù)荷，選配相對(duì)應(yīng)的矢量處理器硬件運(yùn)算能力。但是這個(gè)條件判斷模塊不但增加了硬件成本，也由于判斷時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致硬件運(yùn)算流水線被打斷，嚴(yán)重延緩了整個(gè)數(shù)據(jù)處理的時(shí)間，這樣就大大減弱了矢量處理器的快速運(yùn)算能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于矢量處理器的數(shù)據(jù)處理裝置和方法，通過(guò)設(shè)置尾部處理單元，能夠恢復(fù)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中被矢量輸出數(shù)據(jù)覆蓋的數(shù)據(jù)，舍棄了現(xiàn)有的條件判斷模塊，大大提升了矢量處理器的快速運(yùn)算能力，提高了矢量處理器處理數(shù)據(jù)的效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種基于矢量處理器的數(shù)據(jù)處理裝置，包括矢量讀入單元、矢量處理器、矢量寫出單元、尾部處理單元和內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；

所述矢量讀入單元的輸入端連接所述內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，所述矢量讀入單元的輸出端連接所述矢量處理器；所述矢量寫出單元的輸入端連接所述矢量處理器，所述矢量寫出單元的輸出端連接所述內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；所述尾部處理單元分別與所述矢量讀入單元和所述矢量寫出單元連接；

所述內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于存放參與矢量運(yùn)算的矢量輸入數(shù)據(jù)和矢量運(yùn)算后的矢量實(shí)際輸出數(shù)據(jù)；

所述矢量處理器，用于對(duì)所述矢量讀入單元讀入的所述矢量輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量運(yùn)算；

所述尾部處理單元，用于獲取所述內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的恢復(fù)數(shù)據(jù)，并啟動(dòng)所述矢量讀入單元讀入所述恢復(fù)數(shù)據(jù)至所述矢量處理器的寄存器中，并當(dāng)所述矢量實(shí)際輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至所述內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中對(duì)應(yīng)的位置后，啟動(dòng)所述矢量寫出單元將所述恢復(fù)數(shù)據(jù)寫入到所述內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中對(duì)應(yīng)的位置；所述恢復(fù)數(shù)據(jù)為在所述內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中，所述矢量實(shí)際輸出數(shù)據(jù)的超出數(shù)據(jù)所覆蓋的數(shù)據(jù)；所述超出數(shù)據(jù)和所述矢量理論輸出數(shù)據(jù)組成所述矢量實(shí)際輸出數(shù)據(jù)。