[发明专利]一种基于循环展开的卷积神经网络硬件加速器

权利要求书

1.一种基于循环展开的卷积神经网络硬件加速器，包括单通道数据流硬件结构，其特征在于，在所述单通道数据流硬件结构中，CSC缓冲器在不同的通道中将缓冲器互连，令它们可以实现移位；通过移位，让原本重用的数据放在下一次窗口滑动的位置。

2.根据权利要求1所述的基于循环展开的卷积神经网络硬件加速器，其特征在于，所述CSC缓冲器中数据的存储采取一维的方式；依次按照通道、卷积图、行的顺序将本来是三维的数据展开成一维数据，依次存放在缓冲器中。

3.根据权利要求1或2所述的基于循环展开的卷积神经网络硬件加速器，其特征在于，所述单通道数据流硬件结构中PE阵列由PE行构成，每个PE行由n个乘法器组成，总共有m个PE行，用来计算乘累加，随着数据流的流动得出最终的结果；所述CSC缓冲器将不同的神经元传递给PE阵列，并使用卷积图进行乘法和加法。

4.根据权利要求3所述的基于循环展开的卷积神经网络硬件加速器，其特征在于，多个PE行组成PE阵列，激活值入口接收的数据相同；来自SB的权重数据是不一样的；最终PE阵列随着数据流的推进完成计算工作。

5.根据权利要求4所述的基于循环展开的卷积神经网络硬件加速器，其特征在于，激活值通过Activation数据总线将对应的数据送入寄存器中，而另外一边通过SB也接收到数据；然后进行乘累加，在一个周期内完成计算。

6.根据权利要求4所述的基于循环展开的卷积神经网络硬件加速器，其特征在于，所述单通道数据流硬件结构中采取每个PE行9个乘累加器的方式。

7.根据权利要求1或2所述的基于循环展开的卷积神经网络硬件加速器，其特征在于，所述单通道数据流硬件结构中数据流并行n个卷积图的突触和神经元数据和m个输出通道；Activation in作为第一级缓冲器，用来存储当前层所有的神经元，CSC缓冲器作为第二级缓冲器承担两个功能，一是缓冲卷积图滑动上的神经元，第二个是承担和计算阵列的通信任务，是流水线时刻保持忙碌状态。

8.根据权利要求1或2所述的基于循环展开的卷积神经网络硬件加速器，其特征在于，所述CSC缓冲器包含了n个缓冲器；每个缓冲器间还有互联，用于数据的重用。

9.根据权利要求8所述的基于循环展开的卷积神经网络硬件加速器，其特征在于，所述单通道数据流硬件结构中SB存储器负责存储当前卷积层的权重数据，然后配合CSC缓冲器送入阵列进行运算；所述SB存储器包含m*n个缓冲器，分为m组，每组负责缓冲一个权重内核数据；在每一个组内有n个缓冲器，每个缓冲器缓冲不同通道的突触；在每个时钟周期，CSC缓冲器向PE阵列输出的是一张卷积图的不同突触。