一种相似度计算装置、方法和存储器件制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种相似度计算装置、方法和存储器件，涉及计算机领域。具体方案为：相似度计算装置包括：依次耦合的输入信号处理模块、数据计算模块和至少一个输出处理电路，数据计算模块包括用于存储待计算数据的存储阵列；输入信号处理模块，用于根据相似度计算指令生成操作电压，将相似度计算指令中的待计算数据的地址转换为目标地址；数据计算模块，用于基于目标地址选通存储阵列中存储的待计算数据，并在待计算数据上施加操作电压进行相似度计算；至少一个输出处理电路，用于对数据计算模块输出的信号进行处理，并输出计算结果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种相似度计算装置、方法和存储器件


[0001]本申请实施例涉及计算机
，尤其涉及一种相似度计算装置、方法和存储器件。

技术介绍

[0002]相似度计算一般用于衡量数据对象之间的相似程度，在数据分析中具有重要和广泛的应用。数据的类型不同时，相似度的表示方法和计算方法不同。常用的相似度表示和计算方法包括用于字符串类型的汉明距离计算、用于向量类型的内积相似度计算、用于集合类型的杰卡德相似度计算等。
[0003]目前，计算机的计算能力主要由中央处理器(central processing unit，CPU)中的运算电路提供，由于CPU中的运算电路不具备数据存储能力，因此在进行相似度计算时，需要将待计算的数据从内存加载到CPU缓存，根据不同的相似度计算需求选择相应的运算电路，把每一组数据对依次输入到运算电路中执行相似度计算，计算完成后再把结果写回内存。
[0004]现有的相似度计算方法中存储(内存)与计算(CPU)是分离的，这种分离的数据处理模式将导致数据频繁的搬移，造成高功耗和高时延。而且当数据量非常大时还容易造成缓存不命中，进一步恶化计算设备的性能。另外，由于CPU中的运算电路不具备可配置的特点，因此在实现多种相似度计算时，电路面积的开销较大。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种相似度计算装置、方法和存储器件，能够减小相似度计算时的功耗和时延。
[0006]本申请实施例的第一方面，提供一种相似度计算装置，该相似度计算装置包括：输入信号处理模块、数据计算模块和至少一个输出处理电路，该输入信号处理模块通过数据计算模块与至少一个输出处理电路耦合，数据计算模块包括存储阵列，存储阵列用于存储待计算数据。输入信号处理模块，用于接收相似度计算指令，并根据该相似度计算指令生成操作电压，将相似度计算指令中的待计算数据的地址转换为目标地址。数据计算模块，用于基于目标地址选通存储阵列中存储的待计算数据，并在待计算数据上施加操作电压进行相似度计算。至少一个输出处理电路，用于对数据计算模块输出的信号进行处理，并输出计算结果。
[0007]基于本方案，通过在数据计算模块中设置存储阵列，并通过在存储阵列中存储的待计算数据上施加操作电压进行相似度计算，从而使得相似度计算装置既可以存储数据又可以进行相似度计算，因此数据无需在内存和运算电路之间频繁搬移，相较于现有技术中的相似度计算方案，能够降低数据搬移的能耗，节省存储和计算之间的带宽。
[0008]在一种可能的实现方式中，上述相似度计算指令包括相似度计算类型，上述输入信号处理模块包括电压编码电路、第一电压转置电路和地址译码电路。电压编码电路，用于
根据相似度计算类型生成操作电压。第一电压转置电路，用于将电压编码电路生成的操作电压直接传递至数据计算模块，或者，将电压编码电路生成的操作电压置反后传递至数据计算模块。地址译码电路，用于将相似度计算指令中的待计算数据的地址转换为目标地址。
[0009]基于本方案，通过电压编码电路生成操作电压，并根据相似度计算类型的不同，经第一电压转置电路直接传递或置反后传递，能够将该操作电压施加在存储阵列中存储的待计算数据上实现相似度计算，从而降低了数据搬移的能耗，节省了存储和计算之间的带宽。
[0010]在另一种可能的实现方式中，上述数据计算模块还包括开关阵列，输入信号处理模块通过开关阵列耦合至存储阵列。开关阵列，用于基于地址译码电路输出的目标地址，选通目标地址对应的行和列。
[0011]基于本方案，通过开关阵列将存储待计算数据的存储单元所在的行和列上的开关置为导通状态，其他存储单元的行或列上的开关均置为断开状态，从而可以将操作电压施加在存储阵列中存储的待计算数据上，实现相似度计算，能够降低数据搬移的能耗，节省存储和计算之间的带宽。
[0012]在又一种可能的实现方式中，上述至少一个输出处理电路包括第一输出处理电路，该第一输出处理电路包括跨阻放大电路和至少一个子处理电路。跨阻放大电路，用于将数据计算模块输出的电流信号转化为电压信号。至少一个子处理电路，用于将跨阻放大电路输出的模拟信号进行处理并输出。
[0013]基于本方案，通过跨阻放大电路将数据计算模块输出的电流信号转化为电压信号，并通过至少一个子处理电路将跨阻放大电路输出的模拟信号进行处理，可以实现汉明距离计算、精确搜索或模糊搜索。
[0014]在又一种可能的实现方式中，上述至少一个子处理电路包括第一子处理电路，第一子处理电路包括模数转换电路，跨阻放大电路与所述模数转换电路耦合。模数转换电路，用于将跨阻放大电路输出的模拟信号转换为数字信号并输出。
[0015]基于本方案，通过跨阻放大电路将数据计算模块输出的电流信号转化为电压信号，并通过模数转换电路将跨阻放大电路输出的模拟信号转换为数字信号，从而能够得到汉明距离的计算结果。可选的，通过调节模数转换电路中的阈值，可以确定不同比特位的数量，即多位汉明距离计算结果。
[0016]在又一种可能的实现方式中，上述至少一个子处理电路还包括第二子处理电路，该第二子处理电路包括灵敏放大电路和第二电压转置电路，上述跨阻放大电路通过该灵敏放大电路耦合至第二电压转置电路。灵敏放大电路，用于将跨阻放大电路输出的电压信号与参考电压进行比较并输出。第二电压转置电路，用于根据相似度计算类型，将灵敏放大电路输出的信号直接输出或置反后输出。
[0017]基于本方案，通过跨阻放大电路将数据计算模块输出的电流信号转化为电压信号，并通过灵敏放大电路将跨阻放大电路输出的电压信号与参考电压进行比较，比较的结果经第二电压转置电路直接输出或第二电压转置电路，从而能够得到精确搜索或模糊搜索的结果。
[0018]在又一种可能的实现方式中，上述相似度计算类型为精确搜索时，第二电压转置电路用于将灵敏放大电路输出的信号直接输出。相似度计算类型为模糊搜索时，第二电压转置电路用于将灵敏放大电路输出的信号置反后输出。
[0019]基于本方案，第二电压转置电路可以根据相似度计算类型的不同，可以将灵敏放大电路的输出信号直接输出，也可以将灵敏放大电路的输出信号置反后输出，从而实现精确搜索或模糊搜索。
[0020]在又一种可能的实现方式中，上述第一输出处理电路包括多个子处理电路时，第一输出处理电路还包括第一选择器。该第一选择器，用于根据相似度计算指令中的相似度计算类型，将跨阻放大电路输出的模拟信号输出至对应的子处理电路。
[0021]基于本方案，在第一输出处理电路包括多个子处理电路，通过设置第一选择器，使得第一输出处理电路既可以用于计算汉明距离，又可以用于精确搜索和模糊搜索。而且由于多个子处理电路共用跨阻放大电路，因此本申请实施例提供的相似度计算装置只需要增加少量电路，就可以实现多种相似度计算功能，相较于现有技术在计算功能上的不可配置性，本申请实施例具有电路面积开销小的优势。
[0022]在又一种可能的实现方式中，上述至少一个输出处理电路还包括第二输出处理电路，第二输出处理电路包括模数转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相似度计算装置，其特征在于，所述相似度计算装置包括：输入信号处理模块、数据计算模块和至少一个输出处理电路，所述输入信号处理模块通过所述数据计算模块与所述至少一个输出处理电路耦合，所述数据计算模块包括存储阵列，所述存储阵列用于存储待计算数据；所述输入信号处理模块，用于接收相似度计算指令，并根据所述相似度计算指令生成操作电压，将所述相似度计算指令中的待计算数据的地址转换为目标地址；所述数据计算模块，用于基于所述目标地址选通所述存储阵列中存储的所述待计算数据，并在所述待计算数据上施加所述操作电压进行相似度计算；所述至少一个输出处理电路，用于对所述数据计算模块输出的信号进行处理，并输出计算结果。2.根据权利要求1所述的相似度计算装置，其特征在于，所述相似度计算指令包括所述相似度计算类型，所述输入信号处理模块包括电压编码电路、第一电压转置电路和地址译码电路；所述电压编码电路，用于根据所述相似度计算类型生成所述操作电压；所述第一电压转置电路，用于将所述电压编码电路生成的所述操作电压直接传递至所述数据计算模块，或者，将所述电压编码电路生成的所述操作电压置反后传递至所述数据计算模块；所述地址译码电路，用于将所述相似度计算指令中的所述待计算数据的地址转换为所述目标地址。3.根据权利要求1或2所述的相似度计算装置，其特征在于，所述数据计算模块还包括开关阵列，所述输入信号处理模块通过所述开关阵列耦合至所述存储阵列；所述开关阵列，用于基于所述地址译码电路输出的所述目标地址，选通所述目标地址对应的行和列。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的相似度计算装置，其特征在于，所述至少一个输出处理电路包括第一输出处理电路，所述第一输出处理电路包括跨阻放大电路和至少一个子处理电路；所述跨阻放大电路，用于将所述数据计算模块输出的电流信号转化为电压信号；所述至少一个子处理电路，用于将所述跨阻放大电路输出的模拟信号进行处理并输出。5.根据权利要求4所述的相似度计算装置，其特征在于，所述至少一个子处理电路包括第一子处理电路，所述第一子处理电路包括模数转换电路，所述跨阻放大电路与所述模数转换电路耦合；所述模数转换电路，用于将所述跨阻放大电路输出的模拟信号转换为数字信号并输出。6.根据权利要求4或5所述的相似度计算装置，其特征在于，所述至少一个子处理电路还包括第二子处理电路，所述第二子处理电路包括灵敏放大电路和第二电压转置电路，所述跨阻放大电路通过所述灵敏放大电路耦合至所述第二电压转置电路；所述灵敏放大电路，用于将所述跨阻放大电路输出的电压信号与参考电压进行比较并输出；
所述第二电压转置电路，用于根据所述相似度计算类型，将所述灵敏放大电路输出的信号直接输出或置反后输出。7.根据权利要求6所述的相似度计算装置，其特征在于，所述相似度计算类型为精确搜索时，所述第二电压转置电路用于将所述灵敏放大电路输出的信号直接输出；所述相似度计算类型为模糊搜索时，所述第二电压转置电路用于将所述灵敏放大电路输出的信号置反后输出。8.根据权利要求5
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7中任一项所述的相似度计算装置，其特征在于，所述第一输出处理电路包括多个子处理电路时，所述第一输出处理电路还包括第一选择器；所述第一选择器，用于根据所述相似度计算指令中的相似度计算类型，将所述跨阻放大电路输出的模拟信号输出至对应的子处理电路。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的相似度计算装置，其特征在于，所述至少一个输出处理电路还包括第二输出处理电路，所述第二输出处理电路包括模数转换电路；所述模数转换电路，用于将所述数据计算模块输出的模拟信号转化为数字信号并输出。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的相似度计算装置，其特征在于，所述至少一个输出处理电路还包括第三输出处理电路，所述第三输出处理电路包括灵敏放大电路；所述灵敏放大电路，用于将所述数据计算模块输出的信号与第一参考电流进行比较并输出。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的相似度计算装置，其特征在于，所述至少一个输出处理电路还包括第四输出处理电路，所述第四输出处理电路包括灵敏放...

【专利技术属性】
技术研发人员：程龙，杨岭，李祎，谭海波，蒲贵友，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：