随机数生成装置、方法及其相关产品制造方法及图纸

本披露公开了一种随机数生成装置、计算装置、集成电路芯片、板卡、电子设备和使用前述随机数生成装置来生成随机数的方法。其中该计算装置可以包括在组合处理装置中，该组合处理装置还可以包括接口装置和其他处理装置。所述计算装置与其他处理装置进行交互，共同完成用户指定的计算操作。组合处理装置还可以包括存储装置，该存储装置分别与设备和其他处理装置连接，用于存储该设备和其他处理装置的数据。本披露的方案可以提升随机数的生成效率，增加随机数的数据吞吐量。机数的数据吞吐量。机数的数据吞吐量。

【技术实现步骤摘要】
随机数生成装置、方法及其相关产品


[0001]本披露一般地涉及随机数领域。更具体地，本披露涉及一种随机数生成装置、计算装置、集成电路芯片、板卡、电子设备和方法。

技术介绍

[0002]在类似于统计应用、试验测试等多个场景中，随机数有着广泛的应用基础。随着统计或测试的数据量增加，对随机数的数据量和生成效率也有更高的要求。由于随机数的生成算法有大量的数据迭代运算，涉及的数据量相对较大，对生成随机数的硬件架构也有越来越高的要求。现有的随机数生成方式中，通常利用中央处理器(“CPU”)等通用处理器来生成随机数。然而，这类处理器为了保证其通用性，处理器中的冗余性设计相对较多，造成的开销相对较大，从而导致随机数的生成效率相对较低。

技术实现思路

[0003]为了解决上述现有技术中存在的问题，本披露提供一种具有支持多级流水运算的一个或多个流水运算电路的硬件架构。通过利用该硬件架构来执行包括生成随机数的计算指令，本披露的方案可以在包括增强硬件的处理性能、减小功耗、提高计算操作的执行效率和避免计算开销等多个方面获得技术优势。
[0004]在第一方面中，本披露提供一种随机数生成装置，包括：
[0005]至少一个多级流水运算电路，其包括逐级布置的多个运算电路并且配置成根据随机数指令来执行用于生成随机数的多级流水运算操作，其中所述多级流水运算电路包括更新级运算电路和生成级运算电路，并且所述随机数指令包括更新指令和/或生成指令，
[0006]其中所述更新级运算电路配置成：
[0007]根据所述更新指令从随机数的状态空间读取至少一个状态向量；
[0008]通过基于所述至少一个状态向量的更新操作来获得更新后的状态向量；以及
[0009]利用所述更新后的状态向量来更新所述状态空间，
[0010]其中所述生成级运算电路配置成：
[0011]根据生成指令从更新的状态空间读取至少一个状态向量；以及
[0012]根据从更新的状态空间读取到的至少一个状态向量来执行生成操作，以便生成所述随机数。
[0013]在第二方面中，本披露提供一种计算装置，包括：控制电路，其配置成对接收到的计算指令进行解析，以获得所述随机数指令；以及如上所述并且将在下面多个实施例所讨论的随机数生成装置，其配置成根据所述随机数指令来生成随机数。
[0014]在第三方面中，本披露提供一种集成电路芯片，其包括如上所述并且将在下面多个实施例中描述的随机数生成装置或计算装置。
[0015]在第四方面中，本披露提供一种板卡，其包括如上所述并且将在下面多个实施例中描述的集成电路芯片。
[0016]在第五方面中，本披露提供一种电子设备，其包括如上所述并且将在下面多个实施例中描述的集成电路芯片。
[0017]在第六方面中，本披露提供一种使用随机数生成装置来生成随机数的方法，所述随机数生成装置包括至少一个多级流水运算电路，其包括逐级布置的多个运算电路并且配置成根据随机数指令来执行用于生成随机数的多级流水运算，其中所述多级流水运算电路包括更新级运算电路和生成级运算电路，并且所述随机数指令包括更新指令和/或生成指令，所述方法包括：
[0018]使用所述更新级运算电路来根据所述更新指令从随机数的状态空间读取至少一个状态向量并且通过更新操作来获得更新后的状态向量，并且利用所述更新后的状态向量来更新状态空间；以及
[0019]使用所述生成级运算电路来根据所述生成指令从更新的状态空间读取至少一个状态向量来执行生成操作，以便生成所述随机数。
[0020]通过利用本披露的随机数生成装置、计算装置、集成电路芯片、板卡、电子设备和方法，可以高效地执行流水运算，尤其是人工智能领域内的各种多级流水运算。进一步，本披露的方案可以借助于独特的硬件架构来实现高效的随机数生成操作，从而提升硬件的整体性能并减小计算开销。
附图说明
[0021]通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分其中：
[0022]图1是示出根据本披露一个实施例的随机数生成装置的框图；
[0023]图2是示出根据本披露另一个实施例的随机数生成装置的框图；
[0024]图3是示出根据本披露又一个实施例的随机数生成装置的框图；
[0025]图4是示出根据本披露实施例的状态空间内状态向量的索引示意图；
[0026]图5是示出根据本披露实施例的计算装置的框图；
[0027]图6是示出根据本披露实施例的使用随机数生成装置来生成随机数的方法的简化流程图；
[0028]图7是示出根据本披露实施例的一种组合处理装置的结构图；以及
[0029]图8是示出根据本披露实施例的一种板卡的结构示意图。
具体实施方式
[0030]本披露的方案提供一种支持多级流水运算的硬件架构。当该硬件架构实现于随机数生成装置中时，该随机数生成装置至少包括一个或多个多级流水运算电路，其中每个多级流水运算电路可以构成本披露的一条多级运算流水线。在该多级运算流水线中，可以包括逐级布置的多个运算电路。在一个实施方式中，当接收到多个随机数指令时，前述的多级运算流水线中的每级运算电路可以配置成执行所述多个随机数指令中的对应一个随机数指令。借助于本披露的硬件架构和随机数指令，可以高效地执行并行随机数生成操作，扩展了计算的应用场景并且减小了计算开销。
[0031]下面将结合本披露实施例中的附图，对本披露实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本披露中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本披露保护的范围。
[0032]图1是示出根据本披露一个实施例的随机数生成装置100的框图。如图1所示，本披露的随机数生成装置100包括至少一个多级流水运算电路(如图3的302所示出的，稍后详细描述)。该多级流水运算电路可以包括更新级运算电路102和生成级运算电路104。在一个或多个应用场景中，一个所述多级流水运算电路可以构成本披露上下文中的一条多级运算流水线。鉴于此，前述的更新级运算电路102和生成级运算电路104可以视为一条多级流水线中的两级运算电路。在该两级运算电路的每一级中，可以包括一个或多个相同的或不同的运算电路。在一个实施例中，所述多级运算流水线可以根据随机数指令来执行用于生成随机数的多级流水运算操作。所述随机数指令可以包括更新指令和/或生成指令。例如，在一条多级运算流水线中，所述更新级运算电路可以根据所述更新指令执行对应的更新操作，而所述生成级运算电路可以根据所述生成指令执行生成操作，以便生成所述随机数。
[0033]在一个实施例中，所述更新级运算电路可以配置成根据所述更新指令从随机数的状态空间(例如可以是一个循环利用的存储空间)读取至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随机数生成装置，包括：至少一个多级流水运算电路，其包括逐级布置的多个运算电路并且配置成根据随机数指令来执行用于生成随机数的多级流水运算操作，其中所述多级流水运算电路包括更新级运算电路和生成级运算电路，并且所述随机数指令包括更新指令和/或生成指令，其中所述更新级运算电路配置成：根据所述更新指令从随机数的状态空间读取至少一个状态向量；通过基于所述至少一个状态向量的更新操作来获得更新后的状态向量；以及利用所述更新后的状态向量来更新所述状态空间，其中所述生成级运算电路配置成：根据生成指令从更新的状态空间读取至少一个状态向量；以及根据从更新的状态空间读取到的至少一个状态向量来执行生成操作，以便生成所述随机数。2.根据权利要求1所述的随机数生成装置，其中所述随机数指令还包括初始化指令，所述多级流水运算电路还包括初始化级运算电路，其配置成根据所述初始化指令来获取随机数种子，并且基于所述随机数种子来生成包括多个状态向量的所述状态空间。3.根据权利要求1所述的随机数生成装置，其中所述更新级运算电路配置成从所述状态空间读取多个状态向量，并且基于所述多个状态向量来执行更新操作，以获得一个更新后的状态向量。4.根据权利要求3所述的随机数生成装置，其中所述生成级运算电路配置成根据所述更新后的状态向量和从所述更新的状态空间所读取的一个状态向量来执行所述生成操作，以生成所述随机数。5.根据权利要求3所述的随机数生成装置，其中所述更新指令和/或生成指令与所述状态空间中多个状态向量的索引方式相关联。6.根据权利要求5所述的随机数生成装置，其中所述更新级运算电路和所述生成级运算电路根据所述状态空间中多个状态向量的索引方式不同而分别更新不同数目的状态向量和生成不同数目的随机数。7.根据权利要求6所述的随机数生成装置，其中所述索引方式包括以所述状态空间中所有状态向量的数目为模来对所述更新的状态向量进行取模操作，以建立针对所述状态空间的索引。8.根据权利要求1-7的任意一项所述的随机数生成装置，进一步包括存储器，其配置成存储所述状态空间中的多个状态向量，并且在所述随机数指令执行完毕后，对所述状态空间进行整理，以用于下一随机数指令的执行。9.根据权利要求8所述的随机数生成装置，其中当包括多个多级流水运算电路时，所述多个多级流水运算电路并行地执行各自的随机数指令。10.一种计算装置，包括：控制电路，其配置成对接收到的计算指令进行解析，以获得所述随机数指令；以及根据权利要求1-9的任意一项所述的随机数生成装置，其配置成根据所述随机数指令来生成随机数。11.根据权利要求10所述的计算装置，其中所述计算指令的操作码表示由所述多级流
水运算电路所执行的多个操作，所述随机数生成装置还包括控制电路，其配置成获取所述计算指令并对其进...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：中科寒武纪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：