南京大学王凯获国家专利权
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龙图腾网获悉南京大学申请的专利一种基于逐通道逐行的片上网络运算数据流传输方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120163190B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510647159.0,技术领域涉及:G06N3/0464;该发明授权一种基于逐通道逐行的片上网络运算数据流传输方法是由王凯;吴天泽;沈凡翔;李张南设计研发完成,并于2025-05-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于逐通道逐行的片上网络运算数据流传输方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于逐通道逐行的片上网络运算数据流传输方法,属于集成电路设计与人工智能硬件加速领域。该方法可以根据由图像传感器阵列逐通道逐行输入的原始图像数据或者特征图数据,进行单行数据的逐通道传输、缓存与计算,借助对网络中不同种计算所对应硬件计算单元的时分复用,实现逐通道逐行输入数据的片上传统卷积神经网络的运算。该数据流传输方法为基于图像传感器逐行产生的原始数据进行卷积神经网络计算提高了一种高效、实时的解决方案。
本发明授权一种基于逐通道逐行的片上网络运算数据流传输方法在权利要求书中公布了:1.一种基于逐通道逐行的片上网络运算数据流传输方法,其特征在于,所述方法包括:对于片上网络的卷积运算层和池化运算层,其输入数据流由上级网络运算层产生,数据流输入的方式为先逐通道后逐行;输出数据流由当前级的网络运算层产生,数据流输出的方式亦为先逐通道后逐行; 对于片上网络的激活函数运算层,其输入的数据流仅执行流水处理,即逐通道逐行输入的数据流经过所述激活函数运算层的流水处理后直接输出,即输出数据流的方式等同于输入数据流; 对于片上网络的全连接运算层,其输入的数据流执行流水乘法累加操作,即上级处理单元输入的逐通道逐行的数据流直接进入数量等同于全连接计算输出单元数的多级流水乘法累加树结构中进行并行计算,得到中间全精度计算结果进行累加和暂存,当所有行的所有输入通道的数据输入完成时,经过数量等同于全连接计算输出单元数的多级流水乘法累加树结构的时分复用,得到全连接的最终计算结果;多输入通道输入的数据流在进入多级流水乘法累加树结构时,与单个输入通道的数据相对应的权重也在时序上同步载入,即权重到达多级流水乘法累加树结构的时间和与权重所对应的单个输入通道的数据到达多级流水乘法累加树结构的时间在时序上对齐; 所述卷积运算层中:将输入的逐通道逐行的数据流并行输入至P个单输出通道卷积计算单元中; 在单个单输出通道卷积计算单元中,当第一行逐通道输入的数据流进来时将其与对应行的权重进行卷积计算得到第一行中间结果用第一寄存器R1暂存,并采用第一缓存单元将暂存在第一寄存器R1中的第一行中间结果进行缓存; 当第二行逐通道输入的数据流进来时,预先将其暂存至第二行数据缓存单元,同时将其与对应行的权重进行卷积计算得到第二行中间结果用第二寄存器R2暂存,并采用第二缓存单元将暂存在第二寄存器R2中的第二行中间结果进行缓存; 当第三行逐通道输入的数据流进来时,预先将其暂存至第一行数据缓存单元,同时将第三行的多输入通道的数据与对应行的权重进行卷积计算得到第三行中间结果用第三寄存器R3暂存,随后将第一寄存器R1、第二寄存器R2中的数据从各自缓存单元中取出,并将暂存在第一寄存器R1、第二寄存器R2和第三寄存器R3中的第一行中间结果、第二行中间结果和第三行中间结果进行累加,得到单输出通道卷积计算单元的最终结果Rout_Single;当P个单输出通道卷积计算单元的最终结果Rout_Single均生成时,会逐通道地输出; 当单行的卷积计算最终结果Rout_Single逐通道输出之后,在等待第四行逐通道输入的数据进来之前,将第二行数据缓存单元中的第二行的多输入通道的数据取出,将其与第一行的权重进行卷积计算得到的新的中间结果同样用第一寄存器R1暂存,并将暂存在第一寄存器R1中的卷积得到的新的中间结果缓存在第一缓存单元;将第一行数据缓存单元中的第三行数据取出,同时覆盖第二行数据缓存单元中原先第二行的多输入通道数据,第一行数据缓存单元中的数据取出后,将其与第二行的权重进行卷积计算得到新的中间结果用第二寄存器R2暂存,并将暂存在第二寄存器R2中的卷积得到的新的中间结果缓存在第二缓存单元;当第一寄存器R1和第二寄存器R2均准备就绪后,等待第四行多输入通道的数据进来,重复上述的操作,得到新的中间结果用第三寄存器R3暂存,重复上述操作,将暂存在第一寄存器R1、第二寄存器R2和第三寄存器R3中的第一行中间结果、第二行中间结果和第三行中间结果进行累加,得到单输出通道卷积计算单元的最终结果Rout_Single;同上所述,当P个单输出通道卷积计算单元的最终结果Rout_Single均生成时,将多个单输出通道卷积计算单元的最终结果Rout_Single逐通道输出。
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