[发明专利]一种基于四相双轨编码协议的异步路由器电路

说明书

本发明公开了一种基于四相双轨编码协议的异步路由器电路，包括第一级路由器、第二级路由器以及第三级路由器，并为该路由器设定了相应的通信协议。第一级路由器用于实现神经网络芯片核心模块和第二级路由器之间的连接，第二级路由器用于实现第一级路由器和第三级路由器之间的连接，第三级路由器实现第二级路由器和其他芯片之间的连接。本发明具有低功耗，高频率特点，能够直接应用于采用四相双轨编码协议的神经网络芯片中，用于扩展二维神经网络规模。

技术领域

本发明涉及一种异步工作的路由器电路领域，尤其是基于四相双轨编码协议异步路由器电路。

背景技术

随着人工智能的快速发展，越来越多的神经网络算法被广泛运用于模式识别，语音分析，感觉处理等方面，但是这些算法需要消耗大量的硬件资源。为了使神经网络范式应用于更加有效的神经网络系统中，实现专用神经网络芯片显得格外重要。

由于单个芯片中的神经元数目有限，在神经网络芯片中，路由器电路被广泛采用以实现不同神经元之间的信息传递以及神经网络扩展。传统的数字路由器电路主要为同步电路，采用全局时钟信号来控制整体电路的工作，该实现方式功耗大，并且工作频率受时钟信号的约束，除此之外，由于生物神经网络信息的处理传递为异步事件驱动，同步数字路由器电路与生物神经网络处理方式相违背。相较于同步电路，异步电路具有高生物相似性、低功耗、高频率等特点，越来越多的人工智能芯片采用异步电路实现路由器电路。

发明内容

为了克服上述传统同步路由器电路的不足，本发明提供了一种基于四相双轨编码的异步路由器电路。

本发明所采用的技术方案是：

本发明的基于四相双轨编码协议的异步路由器电路包括第一级路由器电路、第二级路由器电路以及第三级路由器电路，所述电路均采用四相双轨异步数字电路思想设计，并且为该路由器设计了相应的脉冲事件通信协议。

所述的第一级路由器电路包括减法器模块、首部添加模块、汇入模块、分裂模块、选择过滤模块，选择分裂模块以及异步SRAM模块。首部添加模块负责为接受到的输入数据添加首部信息；汇入模块将两输入数据信号仲裁输出到单个输出通道；分裂模块将单输入通道数据分别复制输出到两个输出数据通道；选择过滤模块根据数据首部信息将数据过滤输出；选择分裂模块根据控制信号将输入数据输出到不同的输出数据通道；满足通信协议的脉冲事件数据包存储在异步 SRAM模块中。首部添加模块输入与神经网络核心计算模块相连，为接受到的数据添加首部信息，输出给汇入模块1，汇入模块1将减法器模块输出与首部添加模块输出数据仲裁输出给分裂模块，分裂模块将接受到的汇入模块1输入分发输出给异步SRAM模块以及选择过滤模块，选择过滤模块输出与减法器模块相连，异步SRAM模块输出与选择分裂模块相连，选择分裂模块根据选择信号将数据信号输出给第二级路由器或汇入模块2，汇入模块2输入端与第二级路由器以及选择分裂模块相连，汇入模块2将输入结果仲裁输出给神经网络核心处理模块。第一级路由器连接在神经网络芯片核心处理块和第二级路由器之间。

所述第二级路由器电路包括汇入模块，汇入数模块、选择分裂模块以及选择分裂树模块。汇入树模块是由多个汇入模块以二叉树形状进行连接所得；选择分裂树模块是由多个选择分裂模块以二叉树形状连接所得。汇入树模块输入端与四个第一级路由器输出端相连，仲裁选择一个输入进行输出传递给选择分裂模块，选择分裂模块将数据选择输出到第三级路由器或选择分裂树1模块，选择分裂树2 模块负责与第三级路由器相连，这两个选择分裂树模块分别与四个汇入模块相连，用于将数据传递给不同的神经网络核心处理模块。第二级路由器连接在第一级路由器和第三级路由器之间。