[发明专利]ReRAM卷积简化实现方法

说明书

本发明提供了一种ReRAM卷积简化实现方法，包括：依次获取待运算卷积中的各乘法运算公式；分别对各乘法运算公式中的输入数据和权重数据进行高低位拆分以将各乘法运算公式均转换为相应的乘法加和运算简化公式；通过所述乘法加和运算简化公式依次计算所述待运算卷积中的各乘法运算公式的计算结果；基于各乘法运算公式的计算结果实现所述待运算卷积的运算。本发明提供的ReRAM卷积简化实现方法能够解决现有的通过忆阻器实现卷积运算时精度低的问题。

技术领域

本发明涉及忆阻器数据存储设计技术领域，更为具体地，涉及一种ReRAM卷积简化实现方法。

背景技术

忆阻器(ReRAM)是一种有记忆功能的非线性电阻，通过控制电流的变化可改变其阻值，如果把高阻值定义为“1”，低阻值定义为“0”，则这种电阻就可以实现存储数据的功能。具体地，在实际使用过程中，通常使用对忆阻器进行卷积运算的方式实现不同数据的存储。如附图1所示，取忆阻器的电导G(电阻R倒数，R＝1/G)为卷积权重，输入数据通过DAC电路(数模转换电路)转换成电压，那么每个并联的ReRAM电路电流I＝V*G。如果将一系列的忆阻器进行并联，那么对应电流输出则为所有权重与数据的乘加结果I＝I1+I2+I3＝V1*G1+V2*G2+V3*G3，I最后通过ADC转换电路(模数转换电路)重新转换成数据输出。这种存算合一的架构可以大大提高性能，降低功耗损失。

但是相应的问题是，ReRAM对应的电导需要精确调控，才能做到用户可以设置任意权值的目的，一般经过量化后的权值也需要6～8Bit，甚至更多。但是ReRAM本身的工艺复杂度，并不能完全做到多Bit的权值精确调节。这是ReRAM用作为卷积运算的一大技术问题。同时ReRAM对ADC与DAC要求的精度也会随着计算精度要求的提高而提高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种ReRAM卷积简化实现方法，以解决现有的通过忆阻器实现卷积运算时精度低的问题。

本发明提供的ReRAM卷积简化实现方法包括：

依次获取待运算卷积中的各乘法运算公式；

分别对各乘法运算公式中的输入数据和权重数据进行高低位拆分以将各乘法运算公式均转换为相应的乘法加和运算简化公式；

通过所述乘法加和运算简化公式依次计算所述待运算卷积中的各乘法运算公式的计算结果；

基于各乘法运算公式的计算结果实现所述待运算卷积的运算。

此外，优选的方案是，各乘法运算公式中的输入数据和权重数据均为2进制数据。

此外，优选的方案是，分别对各乘法运算公式中的输入数据和权重数据进行高低位拆分以将各乘法运算公式均转换为相应的乘法加和运算简化公式包括：

对于任意一个乘法运算公式，获取其输入数据A和权重数据B；则所述乘法运算的结果则可记为：X＝AgB；

对所述输入数据A和所述权重数据B进行高低位拆分，以将所述输入数据A拆分为高位输入数据A_H和低位输入数据A_L并将所述权重数据B拆分为高位权重值B_H和低位权重值B_L；其中，A_L的位宽为L_A，B_L的位宽为L_B；

将拆分后的所述输入数据A和所述权重数据B代入相应的乘法运算公式中的得到相应的乘法加和运算简化公式：

此外，优选的方案是，对于任意一个乘法运算公式，先将矩阵数据类型的输入数据A转换为向量数据类型的输入数据A，然后再对所述输入数据A进行高低位拆分。