[发明专利]一种支持多种工作模式的可重构运算单元及其工作方式

摘要

本发明公开了一种支持多种工作模式的可重构单元及其工作方式，其特征是：可重构运算单元包括控制层、运算层和存储层；其中控制层包括状态层接口、配置层接口、数据层接口、地址生成器和控制器；运算层包括运算器；存储层包括源操作数缓存单元、目的操作数缓存单元。可重构运算单元的工作模式包括存储运算模式、脉动运算模式和流运算模式三种，为计算系统的算法映射提供了更强的灵活性。在计算系统中进行任务映射时，可以根据待映射算法的具体特征及其算法瓶颈，结合计算系统中网络通信和存储带宽的具体情况，选择可重构运算单元的具体工作模式，从而兼顾运算吞吐量和网络通信与存储访问压力，提高整个系统的工作效率。

主权项

1.一种支持多种工作模式的可重构运算单元，是挂接在片上网络的任意两个路由节点上，其特征是，所述可重构运算单元包括：控制层、运算层和存储层；所述控制层包括：状态层接口、配置层接口、数据层接口、地址生成器和控制器；所述运算层包括：运算器；所述存储层包括：源操作数缓存单元、目的操作数缓存单元；所述可重构运算单元的工作模式包括存储运算模式、脉动运算模式和流运算模式；所述可重构运算单元的配置层接口接收所述片上网络发送的配置信息，判断为何种工作模式；若为存储运算模式，则表示所述配置信息中包含数据分块信息，所述状态层接口根据所述数据分块信息，通过所述片上网络发送数据请求信息给源节点；所述数据层接口通过所述片上网络接收一个数据块作为当前数据块并存储到所述源操作数缓存单元中；当所述数据块存储完成后，所述运算器在所述控制器的控制下，根据所述地址生成器所生成的地址，读取所述源操作数缓存单元中的当前数据块并送入所述运算器执行运算，得到的运算结果存入所述目的操作数缓存单元中；当一个数据块全部被送入所述运算器后，所述状态层接口根据所述数据分块信息，通过所述片上网络再次发送数据请求信息给源节点，用于接收下一个数据块；当所述配置层接口接收所述片上网络传来的目的节点请求，且当前数据块已经完成运算，所述状态层接口从所述目的操作数缓存单元中读取运算结果，并通过所述片上网络发送给目的节点，从而完成当前数据块的处理；若为脉动运算模式，则表示所述配置信息中包含数据分块信息，所述状态层接口根据所述数据分块信息，通过所述片上网络发送数据请求信息给源节点；所述数据层接口通过所述片上网络接收一个数据块作为当前数据块并存储到所述源操作数缓存单元中；当所述源操作数缓存单元非空时，所述运算器在控制器的控制下，读取所述源操作数缓存单元中的当前数据块并进行运算，得到的运算结果存入所述目的操作数缓存单元中；若所述源操作数缓存单元为空，立即停止从所述源操作数缓存单元中读取数据，并对所述运算器进行现场保护，直到所述源操作数缓存单元非空；当一个数据块全部被送入所述运算器后，所述状态层接口根据所述数据分块信息，通过所述片上网络再次发送数据请求信息给源节点用于接收下一个数据块；当所述配置层接口接收所述片上网络传来的目的节点请求，且所述目的操作数缓存单元非空时，所述状态层接口从所述目的操作数缓存单元中读取运算结果，并通过所述片上网络发送给目的节点，从而完成当前数据块的处理；若为流运算模式，表示所述配置信息中包含数据总量信息，所述状态层接口根据所述数据总量信息，通过所述片上网络发送数据请求信息给源节点；所述数据层接口通过所述片上网络接收数据流并通过所述源操作数缓存单元缓存；当所述源操作数缓存单元中的数据量超过其存储量上阈值时，则所述数据层接口通过所述片上网络发送源挂起信号给所述源节点；当所述源操作数缓存单元中的数据量低于其储量下阈值时，所述数据层接口通过所述片上网络撤销所述源挂起信号给所述源节点，从而继续接收数据流，直到完成所述数据总量的接收；当所述源操作数缓存单元非空时，所述运算器在控制器的控制下，读取所述源操作数缓存单元中的数据流并送入所述运算器进行运算，得到的运算结果存入所述目的操作数缓存单元中；在所述数据流的运算过程中，若所述源操作数缓存单元为空，则所述运算器进行现场保护操作，直到所述源操作数缓存单元非空时，撤销现场保护操作并继续对数据流进行运算；当所述配置层接口接收所述片上网络传来的目的节点请求，且所述目的操作数缓存单元非空时，所述状态层接口从所述目的操作数缓存单元中读取运算结果，并通过所述片上网络发送给目的节点；当所述目的操作数缓存单元中的数据量超过其存储量上阈值，所述源操作数缓存单元在控制器的控制下，暂停数据流的读取；当所述源操作数缓存单元中的数据量低于其储量下阈值时，在控制器的控制下，继续数据流的读取；当数据层接口通过所述片上网络接收到目的节点发送的目的挂起信号时，数据层接口暂停从所述目的操作数缓存单元中读取运算结果，直到所述目的挂起信号撤销时，继续读取运算结果；从而完成数据流的处理。