[发明专利]一种基于分段查找表的softmax函数计算方法及硬件系统

权利要求书

1.一种基于分段查找表的softmax函数计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立计算区间为[-10,0]的分段e指数查找表，所述分段e指数查找表由地址和真实值组成，建立步骤如下：

1.1)将[-10,0]区间的数据划分为N段，对应N种数据类别：{(-10～-1),(-1～-0.1),…,(-1*10^-(N-2)～-1*10^-(N-1))}，其中(-1*10^-(i-2)～-1*10^-(i-1))表示划分后所属的第i种数据类别；每一个数据仅保留三位有效数字；

1.2)将[-10,0]区间的数据定点化为十六位的定点数，定点数前六位的十进制数值对应其所属的数据类别，后十位由0000000000到1110000011从小到大依次表示三位有效数字100-999；

1.3)按照十六位定点数的十进制数值作为地址存储该定点数的真实结果，分段e指数查找表中的地址为1024*i+j(i≥0，0≤j≤1023)，当0≤j≤899时对应exp(-(999-j)*10-i-2)的真实值，在900≤j≤1023时对应0；得到分段e指数查找表；

2)数据预处理：筛选待计算数据集中的最大值，将待计算数据集中的每一个数值减去最大值，然后保留三位有效数字，得到非正数数据集；

3)将非正数数据集中的每一个数值定点化为十六位，以十六位的定点数的十进制数值作为地址，通过步骤S1得到的分段e指数查找表完成指数运算，累加所有定点数的运算结果，得到softmax函数运算结果的分母；

4)再次读取数据，通过分段e指数查找表得到softmax函数运算结果的分子；

5)将分子和分母相除，得到softmax函数运算的最终结果。

2.根据权利要求1所述的基于分段查找表的softmax函数计算方法，其特征在于，所述分段e指数查找表配置在存储器上。

3.一种基于分段查找表的softmax函数的硬件系统，其特征在于，所述硬件系统用于实现权利要求1所述的基于分段查找表的softmax函数计算方法，由PS端和PL端组成；所述PS端包含CPU和DDR，CPU工作时将待计算数据集预处理并定点化后写入DDR；所述PL端通过AXI总线对DDR进行读写操作，实现与PS端的数据交互；PL端还包括如下单元：

ROM：用于存储权利要求1得到的分段e指数查找表，在计算时根据输入得到对应的e指数值；

加法器：用于将计算得到的e指数值进行累加，得到softmax函数的分母；

除法器：用于将第二次读入数据的e指数值与累加得到的分母做除法得到softmax函数运算的最终结果；最终结果通过AXI总线传回DDR中并由CPU读取。