可重新配置专用计算机加速器制造技术

用于计算机的可重新配置硬件加速器将高速数据流处理器与流处理器相结合，高速数据流处理器具有在可编程开关的网络中快速重新配置的可编程功能单元，流处理器可以在接收简单的流指令之后以预定义访问模式自主访问存储器。结果是可以利用与易被加速的许多专用程序相关联的并行性的紧凑高速的处理器。

Reconfigurable Special Computer Accelerator

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可重新配置专用计算机加速器关于联邦政府资助研究或开发的声明相关申请的交叉引用本申请要求于2017年1月26日提交的美国非临时申请15/416,670的权益，并且通过引用将其并入本文。
技术介绍
本专利技术涉及电子计算机架构，并且特别地涉及可以针对不同应用重新配置的专用计算机加速器。对提高计算机处理速度和提高能量效率的需求推动了数据并行架构的发展，例如，对于许多应用而言可以取代通用冯诺依曼体系结构(VonNeuman)型处理器的通用图形处理单元(GPGPU)机器以及单指令多数据(SIMD)机器。对于要求甚至更高的应用例如机器学习和计算机视觉，可以用专用加速器(例如，用于数据中心的微软弹射器FPGA加速器，以及用于分布式机器学习的谷歌张量处理单元)取代这些通用数据并行架构。这些专用加速器通常与通用高性能冯诺依曼体系结构处理器配合使用，例如，以实现包括乱序执行和推测执行的高级架构特征。在这些专用加速器中使用的专用硬件不利地影响新处理算法的实现。这是因为在加速器的专用硬件上执行的新算法通常需要对新架构进行昂贵的重新设计和验证。另外，专用加速器的狭窄功能限制了专用加速器在必须实现多种应用的计算机系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可重新配置加速器架构，包括：(1)微控制器，其适于接收指令和数据以控制所述加速器的其他部件；(2)流处理器，其从所述微控制器接收指令，以根据所选择的一组预定义存储器访问模式自主读取存储在存储器中的多个输入值，并且根据所选择的一组预定义存储器访问模式将多个输出值从所述加速器自主写入存储器；以及(3)可重新配置数据流处理器，其被所述微控制器配置成接收所述多个输入值，以根据配置来提供输出值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.26 US 15/416,6701.一种可重新配置加速器架构，包括：(1)微控制器，其适于接收指令和数据以控制所述加速器的其他部件；(2)流处理器，其从所述微控制器接收指令，以根据所选择的一组预定义存储器访问模式自主读取存储在存储器中的多个输入值，并且根据所选择的一组预定义存储器访问模式将多个输出值从所述加速器自主写入存储器；以及(3)可重新配置数据流处理器，其被所述微控制器配置成接收所述多个输入值，以根据配置来提供输出值。2.根据权利要求1所述的可重新配置加速器架构，其中，能够相对于所述数据流处理器的操作异步地接收从所述微控制器到所述流处理器的相继指令，并且根据不同的预定义存储器访问模式提供对存储在存储器中的多个输入值的自主读取或者对来自所述加速器的多个输出值的自主写入。3.根据权利要求1所述的可重新配置加速器架构，其中，所述可重新配置数据流处理器在接收输入值的输入端口与提供输出值的输出端口之间提供互连功能单元的一组可编程开关，所述功能单元提供可选择的多个算术功能，并且所述互连提供通过功能单元从输入端口到输出端口的由开关编程确定的路径。4.根据权利要求3所述的可重新配置加速器架构，其中，所述互连提供开关与功能单元之间的直接互连以及开关之间的直接互连。5.根据权利要求3所述的可重新配置加速器架构，其中，所述互连在开关之间以及开关与功能单元之间提供至少32个并行数据线。6.根据权利要求3所述的可重新配置加速器架构，其中，所述功能单元能够提供对算术和逻辑运算的不同选择。7.根据权利要求3所述的可重新配置加速器架构，其中，所述功能单元并行操作。8.根据权利要求3所述的可重新配置加速器架构，还包括时钟，其允许针对每个时钟周期将数据在开关之间移动一个开关或者在功能单元之间移动一个功能单元。9.根据权利要求3所述的可重新配置加速器架构，其中，所述微控制器通过加载定义对所述开关的编程以及对所述功能单元的功能的选择的映像文件来控制所述可重新配置数据流处理器。10.根据权利要求1所述的可重新配置加速器架构，其中，所述微控制器是冯诺依曼体系结构的单发射按序核。11.根据权利要求10所述的可重新配置加速器架构，其中，所述微控制器还适于在不涉及流处理器和所述可重新配置数据流处理器的情况下，从主处理器接收指令和数据，以响应于所述指令和数据执行逻辑和算术指令，以将数据返回到所述主处理器。12.根据权利要求1所述的可重新配置加速器架构，其中，所述流处理器提供预定义存储器访问模式，包括在两个存储器地址之间的连续地址的线性访问模式以及在两个存储器地址之间的规则间隔的不连续地址的跨步访问模式。13.根据权利要求12所述的可重新配置加速器架构，其中，所述流处理器使用通过所述预定义存储器访问模式获得的数据作为要用作向所述可重新配置数据流处理器提供的所述多个输入值的数据的地...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡西克扬·桑卡拉林甘，安东尼·诺瓦茨基，维奈·甘加达尔，
申请(专利权)人：威斯康星校友研究基金会，
类型：发明
国别省市：美国,US