[发明专利]一种卷积神经网络指令数据存储系统及方法

权利要求书

1.一种卷积神经网络指令数据存储系统，其特征在于，该系统包括计算单元模块、输入缓冲模块、输出缓冲模块、输出选择模块、指令分发模块、数据存储模块一、数据存储模块二和中央控制模块，中央控制模块分别连接并控制计算单元模块、输入缓冲模块、输出缓冲模块、输出选择模块、指令分发模块、数据存储模块一和数据存储模块二；

输入缓冲模块、计算单元模块、输出缓冲模块、输出选择模块、数据存储模块和输入缓冲模块依次连接且相邻两模块之间进行数据传输组成封闭的单向数据传输网；数据存储模块一传输数据到输入缓冲模块；其中，计算单元模块用于完成单词卷积神经网络中任意一层特征图与卷积核的卷积计算；计算单元模块包括卷积模块、池化模块、累加激活模块和数据量化模块；

指令分发模块分别发送指令到输入缓冲模块、计算单元模块、输出缓冲模块和输出选择模块；数据存储模块一发送指令到指令缓冲模块；

其中，数据存储模块一与输入缓冲模块之间设置有DMA模块一，中央控制模块连接并控制DMA模块一；数据存储模块一传输数据到DMA模块一，DMA模块一传输数据到输入缓冲模块；

输出选择模块与数据存储模块二之间设置有DMA模块二，中央控制模块连接并控制DMA模块二；输出选择模块传输数据到DMA模块二，DMA模块二传输数据到数据存储模块二；

中央控制模块用于整个卷积神经网络流程控制，填充指令缓冲模块，发送卷积核权重数据及特征图输入数据并对特征图输出数据进行存储及运算；

输入缓冲模块用于缓冲来自数据存储模块一、数据存储模块二及输出选择模块的卷积核权重数据及特征图输入输出数据；

输出缓冲模块用于缓冲来自计算单元模块的卷积结果并输入输出选择模块；

输出选择模块用于根据指令分发模块分发的指令，将卷积结果输送到数据存储模块一、数据存储模块二或输入缓冲模块；

数据存储模块一用于存储卷积核权重数据、特征图输入数据及特定特征图输出数据，数据存储模块一是由中央控制模块直接控制存储访问；

数据存储模块二用于存储卷积神经网络特征图输出中间结果，数据存储模块二是由计算单元模块经输出缓冲模块直接控制存取访问；

DMA模块用于完成数据的发送和接收。

2.根据权利要求1所述的卷积神经网络指令数据存储系统，其特征在于，所述指令缓冲模块用于缓冲来自中央控制模块发来的指令；

指令分发模块用于根据各个模块指令执行反馈信号，将指令缓冲模块中的指令分发到输入缓冲模块、计算单元模块、输出缓冲模块和输出选择模块。

3.根据权利要求1或2所述的卷积神经网络指令数据存储系统，其特征在于，所述中央控制模块向指令缓冲模块发送的指令包括计算指令和存储指令，计算指令包括卷积指令、池化指令和累加激活指令；存储指令包括输入缓冲指令、输出缓冲指令、输出选择指令和指令分发指令。

4.一种卷积神经网络指令数据存储方法，其特征在于，用于实现权利要求1-3中任一项所述的卷积神经网络指令数据存储系统的方法，包括如下步骤：

（1）、中央控制模块发送指令到指令缓冲模块；

（2）、指令分发模块将指令缓冲模块中的指令分发到输入缓冲模块、计算单元模块、输出缓冲模块和输出选择模块；

（3）、输入缓冲模块、计算单元模块、输出缓冲模块和输出选择模块根据指令内容分别完成各自计算存储操作，并在指令缓冲模块空间足够时给出新指令反馈；

（4）、当输入缓冲模块、计算单元模块、输出缓冲模块和输出选择模块的计算指令执行完成后，所得数据结果根据指令内容传输到不同存储模块存储：

①、若当前数据结果无需返回中央控制模块，则直接存入计算单元模块对应的数据存储模块二或输送到输入端作为下一次计算输入；

②、若当前数据结果需要返回中央控制模块，则直接存入中央控制模块对应的数据存储模块一；

（5）、当指令存储空间为空且无取新指令反馈时，表明当前神经网络计算完成，计算结果存入中央控制模块对应的数据存储模块一。