[发明专利]存算一体存储阵列及其卷积运算方法

权利要求书

1.一种存算一体存储阵列，可用于输入矩阵X与权重矩阵W的卷积运算，所述输入矩阵X具有i行j列，所述权重矩阵W具有n行n列，i＝n＞1，j≤2n-1，其特征在于，至少包括p行q列存储单元，其中，p≥n(2n-1)，q＝n；

每列中相邻的n个存储单元构成一运算块，所述运算块中的n个存储单元的输出端均连接至同一开关管的一端，所述开关管的另一端作为所述运算块的输出端，同一列运算块的输出端相连后作为该列存储单元的输出端，同一行的存储单元的输入端相连后作为该行存储单元的输入端；

在行方向上相邻的n个运算块构成一斜向块，所述斜向块中的n个运算块的开关管位于同行且同步开闭，所述斜向块中第k列的运算块与第k+1列的运算块向下错位一个存储单元，其中，1≤k≤n-1；

在列方向上相隔(2n-1)行的斜向块为同组斜向块，同组斜向块中的开关管同步开闭。

2.如权利要求1所述的存算一体存储阵列，其特征在于，每个所述斜向块具有(2n-1)行存储单元及n列存储单元。

3.如权利要求2所述的存算一体存储阵列，其特征在于，从上至下第m个斜向块中的n个所述运算块的开关管均位于第m·n行，其中m为正整数，且m·n≤p。

4.如权利要求3所述的存算一体存储阵列，其特征在于，第m个斜向块中的n个所述运算块的开关管均由一条控制线控制。

5.如权利要求1或2所述的存算一体存储阵列，其特征在于，每个所述斜向块中均具有n²个存储单元。

6.如权利要求1所述的存算一体存储阵列，其特征在于，所述存储单元输出的数据为所述存储单元存储的数据与输入端输入的数据的乘积，所述运算块的输出端输出的数据为其包括的n个存储单元输出的数据的叠加。

7.如权利要求6所述的存算一体存储阵列，其特征在于，每列存储单元的输出端输出的数据为该列中所述开关管开启的运算块输出的数据的叠加。

8.如权利要求1所述的存算一体存储阵列，其特征在于，所述存储单元包括闪存、阻变存储器或忆阻器中的任一种。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的存算一体存储阵列的卷积运算方法，其特征在于，包括：

打开n个同组斜向块中的开关管，关闭其余的开关管；

在n个同组斜向块的第f个斜向块中，按照从上往下的顺序逐行向每行存储单元的输入端输入输入矩阵X中的x_f1～x_fj元素，向每个所述运算块的n个存储单元对应输入权重矩阵W中的w_f1～w_fn元素；

将n列存储单元的输出端输出的数据组合为结果矩阵Y。

10.如权利要求9所述的存算一体存储阵列的卷积运算方法，其特征在于，所述结果矩阵Y具有一行及j-n+1列，每列存储单元的输出端输出的数据为所述结果矩阵Y中对应列的元素。