[发明专利]一种支持数据级并行和多指令融合的二维数据通路架构

权利要求书

1.一种支持数据级并行和多指令融合的二维数据通路架构，其特征在于，包括逐层依次设置的并行乘法单元、二维算术单元和后处理单元；

所述并行乘法单元由多个并行的乘法器构成，用于并行执行多路实数的相乘运算、指数运算或者旁路操作；

所述二维算术单元的输入端连接所述并行乘法单元的输出端，且所述二维算术单元包括多个呈二维排布的纵向多层、各层横向并行的算术逻辑单元，各纵向多层之间以及各层横向并行的算术逻辑单元之间通过数据交换网络进行连接；

所述后处理单元的输入端连接所述二维算术单元的输出端，用于执行后处理操作；

所述并行乘法单元由并行的2N个实数乘法器构成，其中，N表示所述数据通路架构的并行度，且N为2的整数次幂；

所述二维算术单元包括纵向的P层算术逻辑通道和各相邻两层算术逻辑通道间的数据交换网络，每层所述算术逻辑通道包括N个并行的算术逻辑单元，其中P为以2为底N的对数；

所述后处理单元包括N个并行的后处理单元；

所述算术逻辑单元用于执行加法运算、减法运算、比较运算、移位运算、绝对值计算或者旁路操作；所述P层算术逻辑通道中的第P层对应的算术逻辑单元还用于进行前一步计算结果的累加运算；

所述P层算术逻辑通道中的任一层算术逻辑通道的运算结果通过所述数据交换网络传递至相邻下一层算术逻辑通道，同一层算术逻辑通道中的任一算术逻辑单元的运算结果通过所述数据交换网络横向进位传递至相邻下一个算术逻辑单元。

2.根据权利要求1所述的数据通路架构，其特征在于，所述并行乘法单元进一步包括乘法器、寄存器和用于对输入向量做符号扩展的符号扩展模块，所述乘法器、所述寄存器和所述符号扩展模块的不同组合连接方式，可对应实现实数的相乘运算、指数运算或者旁路操作。

3.根据权利要求2所述的数据通路架构，其特征在于，在所述并行乘法单元中，通过将所述寄存器的输出连接至所述乘法器的输入，实现操作数转发，并进一步用于指数运算；通过将所述乘法器的输入连接至所述寄存器的输入，实现旁路操作。

4.根据权利要求1所述的数据通路架构，其特征在于，所述二维算术单元还包括进位选择组件或操作数转发组件，所述进位选择组件和操作数转发组件设于所述P层算术逻辑通道中的各层对应的算术逻辑单元之间；

所述算术逻辑单元通过所述操作数转发组件，将运算结果横向传递至同一层的相邻下一个算术逻辑单元，或者通过所述进位选择组件，将进位位Cin传递至所述相邻下一个算术逻辑单元。

5.根据权利要求1所述的数据通路架构，其特征在于，所述后处理单元进一步包括依次连接的缩放单元、舍入单元、饱和单元和标志位单元；

所述缩放单元用于将运算结果进行移位缩放操作，所述舍入单元用于将缩放结果进行舍入操作，所述饱和单元用于判断舍入结果是否发生溢出并将舍入结果进行取饱和操作，所述标志位单元用于保存数据结果的标志信息。

6.根据权利要求1所述的数据通路架构，其特征在于，所述P层算术逻辑通道中的第P层对应的各所述算术逻辑单元还包括累加寄存器，所述累加寄存器用于进行前一步计算结果的累加运算。

7.根据权利要求2所述的数据通路架构，其特征在于，可通过设置所述乘法器、所述寄存器和所述符号扩展模块与所述二维算术单元中算术逻辑单元的不同组合连接形式，实现不同的专用数字信号处理运算。