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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：本发明通过网络安全领域的方法，实现了一种基于ReRAMCrossbar的矩阵乘法计算设备。整体架构逻辑上分为：计算层、连接层、汇聚层三层；计算层为Crossbar模块，由ReRAMCrossbar阵列以及进行模拟计算所需电子器件组成；连接层为Bank模块，负责计算模块的连接与数据缓冲，由多个计算层的Crossbar模块聚合而成；汇聚层为Node模块，汇总Bank层的计算结果。还实现了与上述设备配合的运算方法，分为三个阶段，数据预处理、计算和后处理实现矩阵的乘法。本发明提供的设备三层模块化架构，模块化保证了架构的水平伸缩性，使得整体架构可以随IO总线带宽调整而增减计算模块。而分层结构加缓冲buffer的设计可以尽可能使得数据写入与计算并行，以提高总线利用率，方法则提高了运算效率。

主权项：1.一种基于ReRAMCrossbar的矩阵乘法计算设备，其特征在于：整体架构逻辑上分为：计算层、连接层、汇聚层三层；所述计算层为Crossbar模块，由ReRAMCrossbar阵列以及进行模拟计算所需电子器件组成，是架构进行计算的底层单元，也是使得整体架构能完成矩阵乘法运算的核心模块；所述连接层为Bank模块，负责计算模块的连接与数据缓冲，由多个计算层的Crossbar模块聚合而成，使用IO总线进行计算模块间的数据传输和通信，并辅以eDRAM用于输入输出数据缓存；所述汇聚层为Node模块，汇总Bank层的计算结果，并负责数据与外部接口间的输入输出，由多个Bank模块、IO总线以及外部IO接口组成，还包含用于将计算层输出结果相加得到最终结果的加法器；所述Crossbar模块由固定大小的ReRAMCrossbar阵列封装而成，单个所述Crossbar模块内阵列大小应为256×256，所述Crossbar模块内部配有进行模拟运算相应的电子元件，所述电子元件包括：模数转换器、数模转换器、移位加法器、采样保持电路和输入输出寄存器，ReRAMCrossbar阵列的每条行线连接一个DAC，用于将输入的数字信号转化为模拟信号；DAC的输入端连接输入寄存器，输入数据暂存至输入寄存器，后续直接从寄存器中读取每一次计算所需的数据，直到本次输入数据全部计算完毕才请求下一次IO；阵列的每一条列线都连接到采样保持电路，用于暂存列线输出电平，以方便后续ADC进行转换，采样保持电路的另一端连接ADC，计算结果经过ADC转换之后使用移位加法单元进行移位和加法操作，最终计算结果存入输出寄存器，以备通过总线读出。

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百度查询： 北京航空航天大学 一种基于ReRAM Crossbar的矩阵乘法计算设备和匹配的方法