[发明专利]一种类脑计算系统

权利要求书

1.一种类脑计算系统，其特征在于，包括算术/逻辑运算和控制单元、类脑协处理单元、存储单元、外部接口以及连接各单元和外部接口的总线；所述算术/逻辑运算和控制单元，用于对类脑协处理单元进行编程和配置，执行算术运算或逻辑运算，通过总线控制其它各所述单元的运行和数据交换；所述类脑协处理单元，具有人工神经网络处理功能和脉冲神经网络处理功能，用于根据所述算术/逻辑运算和控制单元的指令执行人工神经网络计算和脉冲神经网络计算，并将计算结果保存到所述存储单元；所述外部接口，用于提供所述类脑计算系统与外界环境的交互信息；

所述类脑协处理单元包括与所述总线连接的接口模块以及与所述接口模块连接的类脑协处理器组件，所述类脑协处理器组件包括至少一个人工神经网络协处理器和至少一个脉冲神经网络协处理器；或，所述类脑协处理组件包括至少一个同时支持人工神经网络和脉冲神经网络计算的混合协处理器；或，所述类脑协处理组件包括至少一个人工神经网络协处理器、至少一个脉冲神经网络协处理器以及至少一个同时支持人工神经网络和脉冲神经网络计算的混合协处理器；

所述接口模块包括数据暂存单元、指令暂存单元、数据格式转换单元和协处理器接口单元；所述数据暂存单元包括若干组存储区间，所述存储区间的组数与接口模块所连接的协处理器数量一致，用于暂存各所述协处理器与所述存储单元之间交换数据、各协处理器与外部接口之间交换数据以及各协处理器之间交换数据；所述指令暂存单元具有先入先出存储结构，用于暂存从算术/逻辑运算和控制单元发送的需要执行的多个指令。

2.如权利要求1所述的计算系统，其特征在于，所述算术/逻辑运算和控制单元为CPU、GPU、DSP和/或单片机；

所述外部接口根据所述算术/逻辑运算和控制单元的指令从所述外界环境获取信息，或在所述外界环境发送特定数据时控制所述类脑计算系统执行相应的处理过程，或将所述类脑计算系统的运行结果发送到所述外界环境。

3.如权利要求1所述的计算系统，其特征在于，当所述类脑协处理器组件包括多个所述人工神经网络协处理器、多个所述脉冲神经网络协处理器或多个所述混合协处理器时，不同种类的协处理器通过所述接口模块进行数据信息交互传输。

4.如权利要求1-3任一项所述的计算系统，其特征在于，所述人工神经网络协处理器包括多个并行的人工神经网络计算单元，各所述人工神经网络计算单元之间通过内部总线互相连接进行数据信息交互传输；所述人工神经网络计算单元包括依次连接的权重存储单元、矩阵计算单元、向量计算单元和中间值存储单元，所述中间值存储单元连接所述矩阵计算单元。

5.如权利要求1-3任一项所述的计算系统，其特征在于，所述脉冲神经网络协处理器包括多个并行计算的脉冲神经网络计算单元和与脉冲神经网络计算单元数量一致的多个路由通信单元，每个所述脉冲神经网络计算单元都连接一个所述路由通信单元，各所述路由通信单元之间互相连接形成片上路由网络进行数据信息交互传输；所述脉冲神经网络计算单元包括轴突输入单元、突触权重存储单元、控制单元、树突计算单元和神经元计算单元，所述轴突输入单元、突触权重存储单元、控制单元和神经元计算单元均连接树突计算单元，所述控制单元分别连接所述轴突输入单元和所述神经元计算单元。

6.如权利要求1-3任一项所述的计算系统，其特征在于，所述类脑协处理器组件的各所述协处理器根据接口模块的逻辑和自身运行状态在计算状态和低功耗空闲状态之间切换。

7.如权利要求1所述的计算系统，其特征在于，所述存储区间包括第一输入暂存、第二输入暂存和输出暂存，所述第一输入暂存和第二输入暂存交替执行从总线接收数据和将暂存数据发送给协处理器两个任务，所述输出暂存将协处理器处理后的数据输出至存储单元、外部接口或另一协处理器。