算术逻辑单元制造技术

本发明专利技术涉及一种算术逻辑单元ALU，其包括被连接到多个数据通道以驱动第一数据到数据通道的第一路由网格；被连接到数据通道以驱动第二数据到数据通道的第二路由网格。每个数据通道包括多个，例如N个，函数单元，函数单元具有来自第一路由网格的第一输入和来自第二路由网格的第二输入。函数单元成对地计算在各自的第一输入上的相应的第一数据和在各自的第二输入上的相应的第二数据的函数。每个数据通道包括具有适于从函数单元接收K′位每字的输入的缩减单元。缩减单元被配置为执行缩减操作，该缩减操作被配置为输出具有缩减了数目的J′位每字的输出结果，其中J′小于N乘以K′。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机体系结构。相关技术描述在近几年里，基于摄像机的驾驶员辅助系统（DAS）已经投入市场，包括，车道偏离警示系统（LDW）、自动高光束控制系统（AHC）、行人识别、以及前方碰撞预警（FCW）。这些驾驶员辅助系统可以使用从安装于交通工具中的摄像机捕获的多个图像帧中探测到的多个补丁（patch）的实时图像处理。向量处理器或者阵列处理器是执行含有对称之为向量的一维数据阵列进行操作的指令的指令集的处理器。比较起来，标量处理器对单个数据进行操作。最常用的处理器是标量处理器。向量处理器或者阵列处理器——例如执行含有对一维数据阵列或向量进行操作的指令的指令集的传统的中央处理单元（CPU）的处理器。相比之下，标量处理器具有对单个的数据项进行操作的指令。VLIW（超长指令字）数字信号处理单元含有几个并行操作的子处理单元。VLIW含有多个指向各种子处理单元的运算代码，由于每个子单元同时得到其运算代码，因此允许并行处理。运算代码是机器语言指令的一部分，其规定了要执行的操作。本文所使用的术语“单指令多数据”（SIMD）指的是具有同时在多个数据点上执行相同操作的多个处理元件的一类并行计算机。这样，这种SIMD机器利用数据级并行性。
技术实现思路
各种算术逻辑单元（ALU）可能被提供，其包括连接到多个数据通道的第一路由网格，该第一路由网格适于驱动第一数据到数据通道；连接到数据通道的第二路由网格，该第二路由网格适于驱动第二数据到数据通道。每个数据通道包括多个（如，N个）函数单元，这些函数单元具有来自第一路由网格的第一输入和来自第二路由网格的第二输入。函数单元可操作为成对地计算各自的第一输入上的相应的第一数据和各自的第二输入上的相应的第二数据的函数。每个数据通道包括缩减单元，缩减单元具有适于从函数单元接收K′位每字的输入。缩减单元被配置为执行缩减操作，缩减操作被配置为输出具有缩减了数目的J′位每字的输出结果，其中J′小于N乘以K′。多个数据通道可包括N个数据通道。全局控制块可以被配置为控制函数单元的函数和控制第一路由网格的第一路由，以及控制第二路由网格的第二路由。函数可以在第一数据的数据a与第二数据的数据b之间被执行。函数可以为：加法a+b、减法a-b、乘法a*b、a和b之间的关系运算、以及差的绝对值ABS(a-b)。缩减操作可以包括加法、找出最大值和找出最小值。数据通道可以在其中彼此独立地执行各自的计算。使用本文所公开的算术逻辑单元，对于线性滤波、矩阵乘法、中值滤波、局部最大值滤波、局部最小值滤波和绝对差值和滤波中的任何一项，可执行各种方法。各种计算方法可以由算术逻辑单元（ALU）执行，包括，第一路由，从而驱动第一数据到多个数据通道；第二路由，从而驱动第二数据到数据通道。且在数据通道中：（i）成对地计算相应的第一数据和相应的第二数据的函数的N个实例，从而输出具有K′位每字的N个结果。（ii）对N个结果执行操作，从而输出具有缩减了数目的J′位每字的输出结果。J′小于N乘以K′。函数在第一数据的数据a与第二数据的数据b之间执行。函数可以为：加法a+b、减法a-b、乘法a*b、a和b之间的关系运算、以及差的绝对值ABS(a-b)。函数的N个实例被控制以选择函数，且第一和第二路由被控制。可以避免存储第一和第二数据于ALU中，且可以避免存储第一和第二数据的函数的中间结果。由数据通道的N个实例执行的计算可以独立被执行。当结合附图进行考虑时，从以下的详细描述中，上述内容和/或其他方面将会变得明显。附图说明参照附图，仅仅通过示例的方式，在本文中描述了本专利技术，其中：图1和图2说明的是，根据本专利技术的方面，包括安装于交通工具中的摄像机或图像传感器的系统；图3说明的是，根据本专利技术的特征，包括算术逻辑单元的处理器的简化的系统方框图；图4显示的是，根据本专利技术的特征，图3中所示的算术逻辑单元的更多的细节；图5说明的是，根据本专利技术的特征，作为图4中所示的算术逻辑单元的部分的数据通道；图6显示的是，根据本专利技术的特征，通过图4中所示的端口SRC[M-1]的数据的示例性表示；图7A说明的是，根据本专利技术的特征，可以用于实现一维垂直滤波的数据的路由的示例。图7B说明的是，根据本专利技术的特征，可以应用于实现一维水平滤波的数据的路由的示例。图8A和图8B说明的是，根据本专利技术的不同特征，可以使用的所执行的路由的示例。图9说明的是根据本专利技术的实施方式的通用方法。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的特征，这些特征的示例在附图中进行了说明，其中全文中相似的参考数字指的是相似的元件。以下参照附图描述了所述特征以解释本专利技术。在详细解释本专利技术的特征之前，要理解的是，本专利技术并不限制于其应用于在以下描述中所阐述或附图中所描述的组件的布置和设计的细节。本专利技术能够具有其他特征或能够以各种方式进行实践或实施。还有，要理解的是，本文所采用的术语和措辞是出于描述的目的，而不应该理解为限制。现在参考图1和图2，图1和图2说明的是根据本专利技术的一个方面的系统16，其包括安装于交通工具18中的摄像机或图像传感器12。图像传感器12在向前的方向成像视场，实时提供图像帧15，且图像帧15被可能是向量处理器的图像处理器30所捕获。向量处理器30可以被用于同时处理图像帧15和/或并行服务于多个驾驶员辅助系统/应用。使用带有车载软件的具体硬件电路和/或存储器302中的软件控制算法，可以执行驾驶员辅助系统。图像传感器12可以是单色的或者黑白的，即，没有分色，或者图像传感器12可以是彩色感光的。通过图2中示例的方式，图像帧15被用于服务于行人检测20、交通标志识别（TSR）21和前方碰撞预警（FCW）22。向量处理器30可以被用于处理图像帧15，以探测和识别摄像机12的向前方向的视场的图像或图像的部分。在某些情况中，在不同的驾驶员辅助应用之间，图像帧15被划分，而在其他的情况中，在不同的驾驶员辅助应用之间，图像帧15被共享。虽然本专利技术的实施方式是以驾驶员辅助应用为背景而被展示的，但是本专利技术的实施方式可以等效地应用于其他实时信号处理应用和/或数字处理应用，例如通信、机器视觉、音频和/或语音处理。通过引入的方式，本专利技术的各个方面是针对通过处理器30的SIMD算术逻辑单元（ALU）来增加计算吞吐量，而不必在增加寄存器宽度和存...

【技术保护点】
一种算术逻辑单元ALU，包括：第一路由网格，其被连接到多个数据通道，其中所述第一路由网格适于驱动第一数据到所述数据通道；第二路由网格，其被连接到所述数据通道，其中所述第二路由网格适于驱动第二数据到所述数据通道；其中，每个所述数据通道包括数量为N的多个函数单元，该函数单元具有来自所述第一路由网格的第一输入和来自所述第二路由网格的第二输入，其中，所述函数单元可操作为计算在各自的所述第一输入上的相应的所述第一数据和在各自的所述第二输入上的相应的所述第二数据的函数；其中，每个所述数据通道包括具有适于从所述函数单元接收K′位每字的输入端的缩减单元，其中，所述缩减单元被配置为执行缩减操作，该缩减操作被配置为输出具有缩减了数目的J′位每字的输出结果，其中，J′小于N乘以K′。

【技术特征摘要】
2012.10.31 US 13/664,4751.一种算术逻辑单元ALU，包括：
第一路由网格，其被连接到多个数据通道，其中所述第一路由网格适
于驱动第一数据到所述数据通道；
第二路由网格，其被连接到所述数据通道，其中所述第二路由网格适
于驱动第二数据到所述数据通道；
其中，每个所述数据通道包括数量为N的多个函数单元，该函数单元
具有来自所述第一路由网格的第一输入和来自所述第二路由网格的第二
输入，其中，所述函数单元可操作为计算在各自的所述第一输入上的相应
的所述第一数据和在各自的所述第二输入上的相应的所述第二数据的函
数；
其中，每个所述数据通道包括具有适于从所述函数单元接收K′位每字
的输入端的缩减单元，其中，所述缩减单元被配置为执行缩减操作，该缩
减操作被配置为输出具有缩减了数目的J′位每字的输出结果，其中，J′小
于N乘以K′。
2.如权利要求1所述的算术逻辑单元ALU，其中，所述多个数据通
道包括N个数据通道。
3.如权利要求1所述的算术逻辑单元ALU，还包括：
全局控制块，其被配置为控制所述函数单元的函数且控制所述第一路
由网格的第一路由，以及控制所述第二路由网格的第二路由。
4.如权利要求1所述的算术逻辑单元ALU，其中，所述函数在所述
第一数据的数据a与所述第二数据的数据b之间被执行，其中，所述函数
是从由加法a+b、减法a-b、乘法a*b、a和b之间的关系运算、以及差的
绝对值ABS（a-b）组成的组中选择的。
5.如权利要求1所述的算术逻辑单元ALU，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉尔·伊斯雷尔·多贡，尤斯·阿尔贝里，约瑟夫·克雷宁，
申请(专利权)人：摩比莱耶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：塞浦路斯;CY