[发明专利]一种光子神经网络芯片以及数据处理系统

说明书

本发明提供了一种光子神经网络芯片以及数据处理系统，该光子神经网络芯片包括：控制单元、I/O接口、缓冲单元以及运算单元。其中，I/O接口用于接收输入光子神经网络芯片的输入信号，并将输入信号发送至缓冲单元以及运算单元。运算单元用于接收输入信号，并对输入信号进行计算，生成输出信号。缓冲单元用于存储输入信号以及输出信号。控制单元用于基于芯片控制指令，执行与芯片控制指令相对应的执行动作。可见，本方案中，光子运算的速度要快于电子运算的速度，进而能够提高大数据的计算能力，并且，光子之间无相互作用力，使得光子之间没有干扰，且光信号不受电磁场的干扰。除此，基于光学结构，光子可以在零能耗下进行运算，进而降低了功耗。

技术领域

本发明涉及数据计算技术领域，具体涉及一种光子神经网络芯片以及数据处理系统。

背景技术

随着大数据的快速发展，电子芯片在性能提升和功耗降低等方面均遇到了瓶颈。例如，无论是传统的中央处理器CPU还是后续开发的图形处理器GPU，均将受到摩尔定律失效，使得电子芯片无法支持更大规模的大数据计算。

因此，如何提供一种数据处理系统，能够提高大数据的计算能力的同时降低功耗，是本领域技术人员亟待解决的一大技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种光子神经网络芯片以及数据处理系统，能够提高大数据的计算能力的同时降低功耗。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种光子神经网络芯片，包括：控制单元、I/O接口、缓冲单元以及运算单元；

所述I/O接口用于接收输入所述光子神经网络芯片的输入信号，并将所述输入信号发送至所述缓冲单元以及所述运算单元；

所述运算单元用于接收所述输入信号，并对所述输入信号进行计算，生成输出信号；

所述缓冲单元用于存储所述输入信号以及所述输出信号；

所述控制单元用于基于芯片控制指令，执行与所述芯片控制指令相对应的执行动作。

可选的，所述运算单元包括：第一电处理模块、光处理模块以及第二电处理模块；

所述第一电处理模块的输入端与所述I/O接口相连，用于将所述输入信号进行数模转换，生成第一模拟信号；

所述光处理模块的输入端与所述第一电处理模块的输出端相连，用于对所述第一模拟信号进行线性计算，生成第二模拟信号；

所述第二电处理模块的输出端与所述光处理模块的输出端相连，用于对所述第二模拟信号进行模数转换，生成所述输出信号。

可选的，所述光处理模块包括：光输入单元、处理单元以及光输出单元；

所述光输入单元接收经过调制器处理的所述第一模拟信号；

所述处理单元对所述第一模拟信号进行线性处理，生成所述第二模拟信号；

所述光输出单元发送所述第二模拟信号至探测器，以使所述第二模拟信号经过所述探测器输出至所述第二电处理模块。

可选的，所述处理单元包括马赫增德尔干涉仪、多模干涉仪、直接耦合器、光子晶体以及微环谐振器中的一个或多个。

一种数据处理系统，包括电芯片以及任意一项上述的光子神经网络芯片；

待计算的数据通过所述电芯片发送至所述光子神经网络芯片；

所述光子神经网络芯片对所述待计算的数据进行线性运算，生成中间数据，并发送所述中间数据至所述电芯片；

所述电芯片对所述中间数据进行非线性运算，生成目标数据。

可选的，还包括：