[发明专利]加速神经网络的计算-存储通信系统及通信方法

权利要求书

1.一种加速神经网络的计算-存储通信系统，包括以计算模块为中心，连接有存储模块、控制模块和时钟模块，时钟模块为其他模块提供时钟信号，控制模块为存储模块、时钟模块和计算模块提供控制信号；存储模块根据控制模块提供的控制信号为计算模块提供神经网络各层的输入数据和权重数据存储；计算模块接收来自存储模块的数据进行计算并将计算结果写回存储模块；其特征在于，还包括有路径切换模块，路径切换模块的控制端口与控制模块连接，输入端口与存储模块连接，输出端口与计算模块中的第一缓存队列的输入控制单元和第二缓存队列的输出控制单元连接；所述控制模块设有工作周期计数器；

所述存储模块为分布式存储群，分布式存储群的基本构成单元为存储模块，分布式存储群划分为第一存储群和第二存储群，共包括2×M×K个基本单元，第一存储群和第二存储群各包括M×K个基本单元，第一存储群和第二存储群中的M×K个基本单元按照K行M列分布，分布式存储群中的每个基本单元的控制端口与控制模块的输出端口连接，用于接收控制模块产生的存储控制信号，调控存储模块执行数据读取或数据写入操作，时钟端口与第一时钟模块的输出端口连接，用于为存储模块提供时钟信号，2×M×K个基本单元的数据端口与路径切换模块的2×M×K个输入端口连接，通过路径切换模块的2×M×K个输出端口分别与计算模块的M×K个输入端口和M×K个输出端口连接，其中M为分布式存储群中每个存储群的列基本单元的总个数，K为分布式存储群中每个存储群的行基本单元的总个数，M≥1，K≥1，M，K为正整数；

所述计算模块包括一个计算单元、M个设有输入和输出控制单元的第一缓存队列、M个设有输入和输出控制单元的第二缓存队列，每个第一缓存队列通过输入控制单元串行化接收经过路径切换模块转发的分布式存储群中K个存储模块的输出数据，并将缓存的数据通过输出控制单元送入计算单元进行计算，每个第一缓存队列可缓存数据的数量为D，D为正整数；每个第二缓存队列通过输入控制单元缓存计算单元的输出结果，并将缓存的数据通过输出控制单元并行化输出，经过路径切换模块转发后分别写回分布式存储群的K个存储模块中，每个第二缓存队列可缓存数据的数量为D；计算单元包括M个输入端口和M个输出端口，每个输入端口连接一个第一缓存队列，每个输出端口连接一个第二缓存队列，计算单元执行神经网络各层的计算操作；

所述时钟模块包括第一时钟模块和第二时钟模块，其中第一时钟模块为计算模块和分布式存储群中的各个存储模块提供时钟信号，时钟周期为T₁；第二时钟模块为计算模块提供时钟信号，时钟周期为T₂。

2.根据权利要求1所述一种加速神经网络的计算-存储通信系统，其特征在于，所述分布式存储群划分为第一存储群和第二存储群，初始状态下第一存储群经过路径切换模块向计算模块的第一缓存队列的输入控制单元传输权重数据和输入数据，第二存储群经过路径切换模块接收并存储来自于第二缓存队列的输出控制单元输出的数据；根据路径切换模块接收的控制信息，第一存储群和第二存储群进行读写转换。