通用数字信号处理装置、方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种通用数字信号处理装置、方法及系统。装置包括：指令模块、算子计算模块和串行计算模块；指令模块从存储器中读取指令并生成算子控制指令和串行控制指令，将算子控制指令发送至算子计算模块，将串行控制指令发送至串行计算模块；算子计算模块接收算子控制指令，根据算子控制指令从存储器中读取第一数据，对第一数据进行矢量计算并得到矢量计算结果写入至存储器中；串行计算模块接收串行控制指令，根据串行控制指令从存储器中读取第二数据，对第二数据进行非矢量计算并得到非矢量计算结果写入至存储器中。本发明专利技术实施例能够达到信号处理器的时间效率、能量效率和灵活性较好平衡，优化现有通用数字信号处理器架构。构。构。

【技术实现步骤摘要】
通用数字信号处理装置、方法及系统


[0001]本专利技术实施例涉及信号处理领域，尤其涉及一种通用数字信号处理装置、方法及系统。

技术介绍

[0002]在无线通信、数字图像处理、雷达等领域涉及大量的数字信号处理任务，数字信号处理包含了三种基本运算：乘法、加法和移位运算，其各种算法处理都可以写成这三种运算的组合形式。数字信号处理运算的特点是大量的数据进行相同运算，其控制逻辑简单、输入输出数据吞吐量非常大。
[0003]现有通用数字信号处理器大多是基于冯诺依曼架构、哈佛架构或者它们的演进架构，仍然是采用指令-数据执行方式，没有考虑到数字信号处理的数据流驱动特点，导致这些处理器完成数字信号处理任务的能量效率和时间效率都不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种通用数字信号处理装置、方法及系统，利用数据流驱动的特点，能够达到信号处理器的时间效率、能量效率和灵活性较好平衡，优化现有通用数字信号处理器架构。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种通用数字信号处理装置，包括：指令模块、算子计算模块和串行计算模块；
[0006]其中，所述指令模块，用于从存储器中读取指令，根据所述指令生成算子控制指令或串行控制指令，将所述算子控制指令发送至算子计算模块，将所述串行控制指令发送至串行计算模块；
[0007]所述算子计算模块，用于接收所述指令模块发送的算子控制指令，根据所述算子控制指令从存储器中读取第一数据，对所述第一数据进行矢量计算并得到矢量计算结果，将所述矢量计算结果写入至所述存储器中；
[0008]所述串行计算模块，用于接收所述指令模块发送的串行控制指令，根据所述串行控制指令从存储器中读取第二数据，对所述第二数据进行非矢量计算并得到非矢量计算结果，将所述非矢量计算结果写入至所述存储器中。
[0009]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种通用数字信号处理方法，由第一方面所提供的通用数字信号处理装置来执行，所述方法包括：
[0010]指令模块从存储器中读取指令，根据所述指令生成算子控制指令或串行控制指令，将所述算子控制指令发送至算子计算模块，将所述串行控制指令发送至串行计算模块；
[0011]所述算子计算模块接收所述指令模块发送的算子控制指令，根据所述算子控制指令从存储器中读取第一数据，对所述第一数据进行矢量计算并得到矢量计算结果，将所述矢量计算结果写入至所述存储器中；
[0012]所述串行计算模块接收所述指令模块发送的串行控制指令，根据所述串行控制指
令从存储器中读取第二数据，对所述第二数据进行非矢量计算并得到非矢量计算结果，将所述非矢量计算结果写入至所述存储器中。
[0013]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种通用数字信号处理系统，包括存储器及至少两条数据访问总线，包括第一方面所提供的通用数字信号处理装置。
[0014]本专利技术实施例的技术方案，算子计算模块完成算法中的核心计算任务，实现基本算子形式统一与灵活扩展，利用直接存储器访问实现与存储器的直接数据交互，消除指令-数据的路径瓶颈，利用数据流驱动的特点，使串行计算模块与算子计算模块的指令接收和执行过程互不影响，能够达到信号处理器的时间效率、能量效率和灵活性较好平衡，优化现有通用数字信号处理器架构。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例一提供的一种通用数字信号处理装置的结构示意图。
[0016]图2为本专利技术实施例二提供的一种通用数字信号处理装置的结构示意图。
[0017]图3A为本专利技术实施例二提供的蝶形运算算子的运算示意图。
[0018]图3B为本专利技术实施例二提供的蝶形运算算子的增强形式的运算示意图。
[0019]图4为本专利技术实施例三提供的一种通用数字信号处理方法的流程图。
[0020]图5为本专利技术实施例四提供的一种通用数字信号处理系统的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。
[0022]另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
[0023]实施例一
[0024]图1是本专利技术实施例一提供的一种通用数字信号处理装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括：指令模块11、算子计算模块12和串行计算模块13。
[0025]其中，所述指令模块11，用于从存储器中读取指令，根据所述指令生成算子控制指令或串行控制指令，将所述算子控制指令发送至算子计算模块12，将所述串行控制指令发送至串行计算模块13。
[0026]存储器中存有指令和待计算数据，指令模块11从存储器中读取指令并进行译码，生成算子控制指令或串行控制指令。算子控制指令用于发送至算子计算模块12并控制算子计算模块12从存储器中读取待计算数据中的第一数据。串行控制指令用于发送至串行计算模块13并控制串行计算模块13从存储器中读取待计算数据中的第二数据。
[0027]所述算子计算模块12，用于接收所述指令模块11发送的算子控制指令，根据所述算子控制指令从存储器中读取第一数据，对所述第一数据进行矢量计算并得到矢量计算结
果，将所述矢量计算结果写入至所述存储器中。
[0028]算子计算模块12用于完成算法中的核心计算任务，利用矢量信号分析的各种基本算子进行矢量计算。第一数据为算法中的核心计算任务需要计算的数据，存储在存储器中。算子计算模块12对所述第一数据进行矢量计算的过程为数据流驱动，利用直接存储器访问读取存储器中的第一数据后不需要指令模块11发送任何指令，即可完成对接收到的全部第一数据的矢量计算，矢量信号分析的各基本算子可以并行对多个第一数据进行矢量计算。矢量计算结果为算法中的核心计算任务所需要的计算结果。
[0029]所述串行计算模块13，用于接收所述指令模块11发送的串行控制指令，根据所述串行控制指令从存储器中读取第二数据，对所述第二数据进行非矢量计算并得到非矢量计算结果，将所述非矢量计算结果写入至所述存储器中。
[0030]串行计算模块13用于完成简单标量计算、程序流控制、直接存储器访问(GDMA)配置等任务。串行计算模块13包括串行计算单元、寄存器组和读写(LD/ST)单元。串行计算单元可以是一个简单的自研精简指令集(RISC)处理器，或者是基于RISC-V/ARM处理器架构的简单处理器，用于执行非矢量计算。寄存器组包括至少一个寄存器，用于存储读写单元从存储器中读取的第二数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通用数字信号处理装置，其特征在于，包括：指令模块、算子计算模块和串行计算模块；其中，所述指令模块，用于从存储器中读取指令，根据所述指令生成算子控制指令或串行控制指令，将所述算子控制指令发送至算子计算模块，将所述串行控制指令发送至串行计算模块；所述算子计算模块，用于接收所述指令模块发送的算子控制指令，根据所述算子控制指令从存储器中读取第一数据，对所述第一数据进行矢量计算并得到矢量计算结果，将所述矢量计算结果写入至所述存储器中；所述串行计算模块，用于接收所述指令模块发送的串行控制指令，根据所述串行控制指令从存储器中读取第二数据，对所述第二数据进行非矢量计算并得到非矢量计算结果，将所述非矢量计算结果写入至所述存储器中。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述算子计算模块包括：算子计算单元和直接存储器访问控制器；其中，所述算子计算单元，用于对所述第一数据进行矢量计算并得到矢量计算结果；所述直接存储器访问控制器，用于接收所述算子控制指令，根据所述算子控制指令从存储器中读取所述第一数据写入所述算子计算单元，从所述算子计算单元中读取所述矢量计算结果写入所述存储器。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述算子计算单元包括：至少三个矢量信号分析基本算子，用于对所述第一数据进行对应类型的矢量计算并得到矢量计算结果。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述至少三个矢量信号分析基本算子包括：矢量缩放算子、矢量点乘算子和矢量乘法算子。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少三个矢量信号分析基本算子还包括：矩阵乘法算子、卷积算子、相关算子、蝶形运算算子、多项式运算算子、查找表算子、累加算子、比较算子和张量运算算子中的至少一种。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙红星，陈山枝，王卫兵，
申请(专利权)人：宸芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：