[发明专利]一种智能处理器

权利要求书

1.一种智能处理器，其特征在于，包括：控制单元、图像采集电路、多个卷积运算电路、权重存储器及输出电路，其中，

所述控制单元，用于控制处理器的基本操作和数据流向；

所述图像采集电路，用于采集图像信息的模拟值；

所述权重存储器，用于存储与所述模拟值的激活值一一对应的二值权重值；

多个所述卷积运算电路，用于对输入的模拟值和二值权重值进行多次卷积运算，得到输出模拟量；

所述输出电路，用于输出所述输出模拟量的数字量。

2.根据权利要求1所述的智能处理器，其特征在于，所述图像采集电路、多个所述卷积运算电路和所述输出电路依次连接形成3D堆叠结构，其中，所述图像采集电路与第一个卷积运算电路采用互连线连接，多个卷积运算电路之间以及最后一个卷积运算电路和输出电路之间采用开关电容阵列的极板互联。

3.根据权利要求2所述的智能处理器，其特征在于，所述开关电容阵列的上极板位于上层电路的背部，下极板位于下层电路的顶部，上下两个极板之间填充介质材料，使相邻的两层电路互联。

4.根据权利要求1所述的智能处理器，其特征在于，多个所述卷积运算电路为M个卷积运算电路，其中，

第一个卷积运算电路，用于对输入的模拟值和与其对应的二值权重值进行卷积运算，得到第一模拟量；

第j个卷积运算电路，用于对第j-1次卷积操作得到的模拟量和与模拟值对应的二值权重值进行卷积运算，得到相应的第j模拟量，直至j＝M时输出第M模拟量至所述输出电路，其中，j＝2，3，…M。

5.根据权利要求1所述的智能处理器，其特征在于，所述输出电路包括A/D转换电路，用于将得到的所述输出模拟量转换为数字量。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的智能处理器，其特征在于，每个所述卷积运算电路包括：开关电容神经元电路，用于对输入的模拟量和二值权重值进行卷积运算。

7.根据权利要求6所述的智能处理器，其特征在于，所述开关电容神经元电路包括：开关电容阵列、偏置电路和运算放大器，其中，

所述开关电容阵列，用于向所述运算放大器提供分压；

所述偏置电路，用于修正所述分压；

所述运算放大器，基于所述偏置电路修正后的分压对模拟量的激活值进行宽矢量求和，输出模拟电压值。

8.根据权利要求7所述的智能处理器，其特征在于，所述开关电容阵列：包括2*N+1个开关、N+1个容值相同的电容，其中1个为终端电容，该终端电容的一个极板始终接地，另一个极板接运算放大器的正向输入端；所述开关基于获取的二项非重叠时钟信号，控制N+1个电容的连接状态，其中，

所述二项非重叠时钟信号为φ1时，所述N+1个电容的两个基板均与参考地相连，电容清零；

所述二项非重叠时钟信号为φ2时，基于与模拟量的激活值对应的二值权重值，确定是否将得到的模拟电压作用到除终端电容之外的N个电容的一个极板上，N个电容的另一极板与所述运算放大器正向输入端相连。

9.根据权利要求8所述的智能处理器，其特征在于，基于与模拟量的激活值对应的二值权重值，确定是否将得到的模拟电压作用到除终端电容之外的N个电容的一个极板上，包括：

所述与模拟量的激活值对应的二值权重值为1时，通过所述开关将得到的模拟电压作用到其对应电容的一个极板上；

所述与模拟量的激活值对应的二值权重值为0时，其对应电容的一个极板通过所述开关与参考地相连。

10.根据权利要求6所述的智能处理器，其特征在于，每个所述卷积运算电路还包括：锁存电路，用于锁定并存储所述开关电容神经元电路得到的卷积运算结果。