用于基于可重构模拟的神经网络中的多比特MAC阵列的模拟加法器制造技术

各个实施例包括用于多比特乘加器(MAC)的设备和方法。一些实施例可以包括具有第一加法器电容器的模拟加法器。该第一加法器电容器可以经由以下操作来将多个单比特MAC输出相加：从多个单比特MAC接收该多个单比特MAC输出；以及存储该多个单比特MAC输出。在一些实施例中，该模拟加法器可基于所存储的多个单比特MAC输出的相加来输出多比特MAC输出。出的相加来输出多比特MAC输出。出的相加来输出多比特MAC输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于可重构模拟的神经网络中的多比特MAC阵列的模拟加法器

技术介绍

[0001]神经网络越来越多地被用在各种计算设备中。这些神经网络的功率效率是在计算设备中的神经网络实现的重要方面。神经网络实现中的数字计算对于许多应用来说被证明是低效的。模拟神经网络被实现为更加功率高效的替换方案。然而，对于模拟二进制神经网络而言已经证实了性能改善，而模拟多比特神经网络在执行模拟计算时遭受计算性能瓶颈，并且对于使用不同的位宽输入的计算来说缺乏灵活性。
[0002]概述
[0003]所公开的各个实施例可以包括用于多比特乘法和累加的装置和方法。各实施例包括一种多比特乘加器(MAC)，其具有模拟加法器，该模拟加法器具有第一加法器电容器，其中该第一加法器电容器被配置成通过以下操作来将多个单比特MAC输出相加：从多个单比特MAC接收该多个单比特MAC输出；以及存储该多个单比特MAC输出；并且其中该模拟加法器被配置成基于将所存储的多个单比特MAC输出相加来输出多比特MAC输出。
[0004]在一些实施例中，该多个单比特MAC各自被配置成：顺序地将第一多比特值的个体比特与第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多比特乘加器(MAC)，包括具有第一加法器电容器的模拟加法器，其中所述第一加法器电容器被配置成通过以下操作将多个单比特MAC输出相加：从多个单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出；以及存储所述多个单比特MAC输出；并且其中所述模拟加法器被配置成基于所存储的多个单比特MAC输出的相加来输出多比特MAC输出。2.如权利要求1所述的多比特MAC，其中所述多个单比特MAC各自被配置成：顺序地将第一多比特值的各个比特与第二多比特值的不同单个比特相乘，其中所述第一多比特值和所述第二多比特值由数字电压表示；以及将所述相乘的结果累加以生成所述多个单比特MAC输出，其中所述多个单比特MAC输出是模拟电压。3.如权利要求1所述的多比特MAC，进一步包括多个单比特MAC开关，其中所述多个单比特MAC开关中的第一单比特MAC开关被配置成在控制设备的控制下将所述多个单比特MAC中的第一单比特MAC和所述第一加法器电容器选择性地电连接；并且其中：所述第一加法器电容器被配置成使得从多个单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出包括响应于所述第一单比特MAC开关将所述第一单比特MAC和所述第一加法器电容器选择性地电连接而从所述第一单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出中的第一单比特MAC输出；并且所述模拟加法器进一步包括具有输入端和输出端的运算放大器，其中所述第一加法器电容器电连接在所述输入端和所述输出端之间，并且所述运算放大器被配置成：在所述输入端接收所述多个单比特MAC输出；将所述多个单比特MAC输出相加从而产生所述多个单比特MAC输出的加权平均值，其中所述模拟加法器被配置成使得：将多个单比特MAC输出相加包括将所述多个单比特MAC输出相加从而产生所述多个单比特MAC输出的所述加权平均值，并且存储所述多个单比特MAC输出包括存储所述多个单比特MAC输出的所述加权平均值；以及将所述多个单比特MAC输出的所述加权平均值作为模拟电压输出到模数转换器，其中所述模拟加法器被配置成使得输出多比特MAC输出包括输出所述多个单比特MAC输出的所述加权平均值。4.如权利要求3所述的多比特MAC，其中所述模拟加法器进一步包括：多个指定电容器，其中所述多个指定电容器中的第一指定电容器电连接在所述第一单比特MAC开关和所述第一加法器电容器之间，并且所述第一指定电容器具有2
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的电容器额定值，其中r是在产生所述第一单比特MAC输出时使用的乘以激活值的各比特的比特在权重值中的位置，并且所述第一指定电容器被配置成：接收所述第一单比特MAC输出；对所述第一单比特MAC输出进行加权；以及输出经加权的第一单比特MAC输出，其中所述运算放大器被进一步配置成使得：
接收所述多个单比特MAC输出包括接收所述经加权的第一单比特MAC输出；以及将所述多个单比特MAC输出相加包括将所述经加权的第一单比特MAC输出相加。5.如权利要求1所述的多比特MAC，进一步包括多个单比特MAC开关，其中所述多个单比特MAC开关中的第一单比特MAC开关被配置成在控制设备的控制下将所述多个单比特MAC中的第一单比特MAC和所述第一加法器电容器选择性地电连接；并且其中所述模拟加法器进一步包括：包括与所述第一单比特MAC相关联的所述第一加法器电容器在内的多个加法器电容器，其中所述第一加法器电容器具有2
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的电容器额定值，其中r是在由所述第一单比特MAC产生所述第一单比特MAC输出时使用的乘以激活值的各比特的比特在权重值中的位置，其中所述第一加法器电容器被配置成使得从多个单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出包括响应于所述第一单比特MAC开关将所述第一单比特MAC和所述第一加法器电容器选择性地电连接而从所述第一单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出中的第一单比特MAC输出；并且所述第一加法器电容器被进一步配置成：对所述第一单比特MAC输出进行加权，其中所述模拟加法器被配置成使得存储所述多个单比特MAC输出包括存储经加权的第一单比特MAC输出；以及输出所述经加权的第一单比特MAC输出；以及多个加法器开关，所述多个加法器开关包括与所述第一加法器电容器相关联的第一加法器开关，并且其中所述第一加法器开关被配置成：在所述控制设备的控制下经由所述第一单比特MAC开关将所述第一加法器电容器选择性地电连接至所述第一单比特MAC；以及在所述控制设备的控制下与所述多个加法器开关中的第二加法器开关将所述多个加法器电容器中的第二加法器电容器选择性地电连接至电传输总线并发地将所述第一加法器电容器选择性地电连接至所述电传输总线，从而从所述第一加法器电容器输出所述经加权的第一单比特MAC输出，并且产生包括所述经加权的第一单比特MAC输出在内的多个经加权单比特MAC输出的加权平均值；并且其中所述模拟加法器被配置成使得输出多比特MAC输出包括输出所述多个经加权单比特MAC输出的所述加权平均值。6.如权利要求5所述的多比特MAC，进一步包括电连接在所述多个单比特MAC开关和所述多个加法器开关之间的缓冲器。7.如权利要求1所述的多比特MAC，进一步包括多个单比特MAC开关，其中所述多个单比特MAC开关中的第一单比特MAC开关被配置成在控制设备的控制下将所述多个单比特MAC中的第一单比特MAC和所述第一加法器电容器选择性地电连接；并且其中：所述第一加法器电容器被配置成使得从多个单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出包括响应于所述第一单比特MAC开关将所述第一单比特MAC和所述第一加法器电容器选择性地电连接而从所述第一单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出中的第一单比特MAC输出；所述模拟加法器进一步包括：
多个加法器开关，其包括所述多个加法器开关中与所述第一加法器电容器相关联的第一加法器开关；以及第二加法器电容器，其中所述第二加法器电容器与所述多个加法器开关中的第二加法器开关相关联，所述第一加法器电容器和所述第二加法器电容器具有相同的电容额定值，并且其中：所述第一加法器开关被配置成：在所述控制设备的控制下经由所述多个单比特MAC开关将所述第一加法器电容器选择性地电连接至所述多个单比特MAC；以及在所述控制设备的控制下将所述第一加法器电容器选择性地电连接至电传输总线；所述第二加法器开关被配置成：在所述控制设备的控制下与所述第一加法器电容器并发地将所述第二加法器电容器选择性地电连接至所述电传输总线从而在所述第一加法器电容器和所述第二加法器电容器之间共享所述多个单比特MAC输出；以及将所述第二加法器电容器选择性地电连接至模数转换器从而输出所共享的多个单比特MAC输出；并且所述模拟加法器被配置成使得输出多比特MAC输出包括输出所共享的多个单比特MAC输出。8.如权利要求7所述的多比特MAC，其中所述模拟加法器进一步包括电连接在所述多个单比特MAC开关和所述多个加法器开关之间的缓冲器。9.如权利要求1所述的多比特MAC，进一步包括多个单比特MAC开关，其中所述多个单比特MAC开关中的第一单比特MAC开关被配置成在控制设备的控制下将所述多个单比特MAC中的第一单比特MAC和所述第一加法器电容器选择性地电连接；并且其中：所述第一加法器电容器被配置成使得从多个单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出包括响应于所述第一单比特MAC开关将所述第一单比特MAC和所述第一加法器电容器选择性地电连接而从所述第一单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出中的第一单比特MAC输出；所述模拟加法器进一步包括：第二加法器电容器，其中所述第一加法器电容器和所述第二加法器电容器具有相同的电容额定值；以及加法器开关，其被配置成在所述控制设备的控制下将所述第一加法器电容器和所述第二加法器电容器选择性地电连接，从而在所述第一加法器电容器和所述第二加法器电容器之间共享所述多个单比特MAC输出，其中所述第二加法器电容器被配置成向模数转换器输出所共享的多个单比特MAC输出，其中所述模拟加法器被配置成使得输出多比特MAC输出包括输出所共享的多个单比特MAC输出。10.一种多比特乘法和累加的方法，包括：通过模拟加法器的第一加法器电容器经由以下操作来将多个单比特乘加器(MAC)输出相加：
从多个单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出；以及存储所述多个单比特MAC输出；以及基于通过所述模拟加法器对所存储的多个单比特MAC输出的相加来输出多比特MAC输出。11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：顺序地将第一多比特值的各个比特与第二多比特值的不同单个比特相乘，其中所述第一多比特值和所述第二多比特值由数字电压表示；以及将所述相乘的结果累加以生成所述多个单比特MAC输出，其中所述多个单比特MAC输出是模拟电压。12.如权利要求10所述的方法，进一步包括：通过第一单比特MAC开关将所述多个单比特MAC中的第一单比特MAC和所述第一加法器电容器选择性地电连接，其中从多个单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出包括响应于将所述第一单比特MAC和所述第一加法器电容器选择性地电连接而从所述第一单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出中的第一单比特MAC输出；在所述模拟加法器的运算放大器的输入端接收所述多个单比特MAC输出；将所述多个单比特MAC输出相加从而产生所述多个单比特MAC输出的加权平均值，其中：将多个单比特MAC输出相加包括将所述多个单比特MAC输出相加从而产生所述多个单比特MAC输出的所述加权平均值，以及存储所述多个单比特MAC输出包括存储所述多个单比特MAC输出的所述加权平均值；以及将所述多个单比特MAC输出的所述加权平均值作为模拟电压输出到模数转换器，其中输出多比特MAC输出包括输出所述多个单比特MAC输出的所述加权平均值。13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：通过所述模拟加法器的第一指定电容器接收所述第一单比特MAC输出，其中所述第一指定电容器具有2
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的电容器额定值，其中r是在产生所述第一单比特MAC输出时使用的乘以激活值的各比特的比特在权重值中的位置；通过所述第一指定电容器对所述第一单比特MAC输出进行加权；以及通过所述第一指定电容器输出经加权的第一单比特MAC输出；其中：接收所述多个单比特MAC输出包括接收所述经加权的第一单比特MAC输出；以及将所述多个单比特MAC输出相加包括将所述经加权的第一单比特MAC输出相加。14.如权利要求10所述的方法，进一步包括：通过第一单比特MAC开关将所述多个单比特MAC中的第一单比特MAC和所述第一加法器电容器选择性地电连接，其中从多个单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出包括响应于将所述第一单比特MAC和所述第一加法器电容器选择性地电连接而从所述第一单比特MAC接收所述多个单比特MAC输出中的第一单比特MAC输出；
通过第一加法器开关经由所述第一单比特MAC开关来将所述第一加法器电容器选择性地电连接至所述第一单比特MAC；通过所述第一加法器电容器对所述第一单比特MAC输出进行加权；其中所述第一加法器电容器具有2
r
的电容器额定值，其中r是在由所述第一单比特MAC产生所述第一单比特MAC输出时使用的乘以激活值的各比特的比特在权重值中的位置；以及存储所述多个单比特MAC输出包括存储经加权的第一单比特MAC输出；通过所述第一加法器电容器输出所述经加权的第一单比特M...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：