[发明专利]面向二值化神经网络的基于电压调制的计算阵列

权利要求书

1.面向二值化神经网络的基于电压调制的计算阵列，计算阵列由多个并行的计算模块扩展而来，每个计算模块包括：数字计算单元、模拟计算单元、数字模拟转换器、模拟数字转换器、总线；数字计算单元直接通过总线与静态随机存取存储器进行数字数据交换以实现标准卷积运算；静态随机存取存储器存储的标准卷积结果通过总线输入数字模拟转换器，数字模拟转换器将标准卷积结果转换为模拟数据后再输入至模拟计算单元；模拟计算单元通过堆叠电压值的方式实现乘加运算；模拟计算单元输出的模拟数据由模拟数字转换器转换为数字数据后，再通过总线输入到静态随机存取存储器，其特征在于：

所述数字计算单元是一个n×n阵列，包括n²个数字计算子单元；

所述模拟计算单元是一个m×m阵列，包括m²个模拟计算子单元；

所述模拟计算子单元包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管……第J晶体管和第J+1晶体管；其中，第一晶体管的漏极、第二晶体管的漏极、第三晶体管的漏极……第J晶体管的漏极均与第J+1晶体管的源极相连接；第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管……第J晶体管的源极均直接接地；第J+1晶体管的栅极和漏极连接于同一点；

第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管……第J晶体管的栅极分别从模拟计算单元的输入数据集中接收第一电压信号、第二电压信号、第三电压信号……第J电压信号，并转换为第一电流信号、第二电流信号、第三电流信号……第J电流信号，各电流信号在输出节点上求和，最后，通过输出阻抗将总电流转换成输出电压信号。

2.根据权利要求1所述的面向二值化神经网络的基于电压调制的计算阵列，其特征在于：计算阵列包括：数字计算阵列、模拟计算阵列、数字模拟转换阵列、模拟数字转换阵列、总线；

其中，数字计算阵列包括：第一先入先出阵列、数字计算单元阵列，数字模拟转换阵列包括：第二先入先出阵列、数字模拟转换器阵列，模拟计算阵列包括：第三先入先出阵列、模拟计算单元阵列，模拟数字转换阵列包括：第四先入先出阵列、模拟数字转换器阵列，

所述数字计算单元阵列包括N个相互独立、并行工作的数字计算单元，所述模拟计算单元阵列包括N个相互独立、并行工作的模拟计算单元，所述数字模拟转换器阵列包括N个相互独立、并行工作的数字模拟转换器，所述模拟数字转换器阵列包括N个相互独立、并行工作的模拟数字转换器；

第一先入先出阵列、第二先入先出阵列、第三先入先出阵列和第四先入先出阵列均有N个输入输出接口；

第一先入先出阵列的一个输入输出接口与一个数字计算单元的输入输出接口对应，第二先入先出阵列的一个输入输出接口与一个模拟计算单元的输入输出接口对应，第三先入先出阵列的一个输入输出接口与一个数字模拟转换器的输入输出接口对应，第四先入先出阵列的一个输入输出接口与一个模拟数字转换器的输入输出接口对应。

3.根据权利要求1所述的面向二值化神经网络的基于电压调制的计算阵列，其特征在于：所述数字模拟转换器是由级联PMOS恒流源组成的电流型数模转换器，所述模拟数字转换器是流水型模拟数字转换器。