存内矩阵向量乘加运算系统及其运算方法技术方案

本发明专利技术提供一种存内矩阵向量乘加运算系统及其运算方法，其中的运算系统包括半导体器件阵列、输入脉冲产生单元以及输出提取单元；半导体器件阵列中的各列半导体器件的阻变模式由预设权重值确定；输入脉冲产生单元用于根据预设输入向量中的各输入值产生不同幅值或脉宽的输入脉冲，并将各输入脉冲依次并行写入半导体器件阵列中的对应列的半导体器件中；输出提取单元用于依次提取半导体器件阵列的各列的输出比特流加和，以得到输出向量的各输出值。本发明专利技术能够解决随机计算中传统的乘加计算单元运算速度慢，而使用共享FSM和计数器实现并行MAC硬件又存在硬件开销大，导致电路功耗、延迟增大的问题。延迟增大的问题。延迟增大的问题。

【技术实现步骤摘要】
存内矩阵向量乘加运算系统及其运算方法


[0001]本专利技术涉及电路设计
，更为具体地，涉及一种存内矩阵向量乘加运算系统及其运算方法。

技术介绍

[0002]近年来，尽管CMOS集成电路单位面积芯片上集成的元器件数量逐渐增长，但由于晶体管的器件尺寸趋近物理极限，摩尔定律的发展逐渐趋缓，另一方面，受器件工艺涨落的影响，电路可靠性下降，工作电压无法按比例缩小。因此，受功耗限制，在一个具有多核的集成电路中，在一定时间内只有小部分能够处于实际有效工作状态，导致“暗硅”困境。
[0003]面对以上挑战，可以通过工艺优化、设计新器件取代晶体管或发展新型计算范式对架构和电路进行创新，以满足多领域新型技术低功耗、可靠性和电路开销的需求。
[0004]作为一种一元编码算法，随机计算就是从数据编码角度提出的一种变革性的计算范式。随机计算将传统二进制编码中的0/1编码为权重相同的比特流的形式，其中被编码的数值由比特流中“1”所占的比例决定。与传统二进制计算相比，随机计算具有高容错、电路逻辑简单、低硬件开销、低功耗的优势。r/>[0005]鉴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存内矩阵向量乘加运算系统，其特征在于，包括权重矩阵单元、输入脉冲产生单元以及输出提取单元；其中，所述权重矩阵单元包括半导体器件阵列，所述半导体器件阵列中的每一列表示一个预设权重值，并且，所述半导体器件阵列中的各列的半导体器件的阻变模式由对应的预设权重值确定；所述输入脉冲产生单元用于根据预设输入向量中的各输入值产生对应的不同幅值或脉宽的输入脉冲，并将各输入脉冲依次并行写入所述半导体器件阵列中的对应列的半导体器件中；所述输出提取单元用于依次提取所述半导体器件阵列的各列的输出比特流加和，以得到输出向量的各输出值。2.如权利要求1所述的存内矩阵向量乘加运算系统，其特征在于，各预设权重值对应设置为预设权重比特流，其中，各预设权重比特流中“1”的数量占比为对应的预设权重值；并且，各预设权重比特流中的所有“1”前置，剩余位设置为“0”。3.如权利要求2所述的存内矩阵向量乘加运算系统，其特征在于，各列的半导体器件的阻变模式由对应的预设权重比特流确定；其中，当所述预设权重比特流中的当前设置位为“1”时，对应的半导体器件的阻变模式设置为IMT模式；当所述预设权重比特流中的当前设置位为“0”时，对应的半导体器件的阻变模式设置为于非易失阻变模式。4.如权利要求3所述的存内矩阵向量乘加运算系统，其特征在于，所述半导体器件阵列为十字交叉堆叠集成的半导体器件阵列结构。5.如权利要求4所述的存内矩阵向量乘加运算系统，其特征在于，所述半导体器件为采用阻变层与相变层叠加的两端器件或三端场效应晶体管结构。6.如权利要求5所述的存内矩阵向量乘加运算系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宗巍，秦雅博，蔡一茂，黄如，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：