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申请/专利权人：湖北工业大学

摘要：本发明涉及计算机技术领域，且公开了一种基于算子复用的低成本矩阵运算FPGA实现方法，其系统包括MCU微控制单元、矩阵分块存储模块、矩阵算子模块和先进先出存储器模块，MCU微控制单元包括中央处理器、存储单元，矩阵分块存储模块包括存储单元与控制单元，矩阵算子模块包括乘法器、加法器和存储单元，先进先出存储器模块包括先进先出存储器，本发明通过在FPGA上对算子进行复用，本发明提升了大尺度矩阵运算的效率，同时减少了硬件资源的需求，从而降低了实现成本；还优化了计算效率和硬件资源的利用，使得即使是计算能力较弱的设备也能处理大规模矩阵运算；还可以利用算子复用和先进先出器传输机制，使其可扩展性强，实现难度低。

主权项：1.一种基于算子复用的低成本矩阵运算FPGA实现方法，其特征在于，其系统包括MCU微控制单元为控制单元、矩阵分块存储模块、矩阵算子模块和先进先出存储器模块，所述MCU微控制单元包括中央处理器、存储单元，所述矩阵分块存储模块包括存储单元与控制单元，所述矩阵算子模块包括乘法器、加法器和存储单元，所述先进先出存储器模块包括先进先出存储器；其具体实现方法包括以下三个步骤：S1：读取两个大尺度矩阵A和B，将两个大尺度矩阵A和B拆分并且编号后打包存储，根据编号构建大尺度矩阵计算结果表达式，先由矩阵算子模块计算拆分且编号的矩阵块的计算结果，再由该计算结果计算两个大尺度矩阵A和B乘积的计算结果；S2：初始化存储单元，接收MCU微控制单元已拆分且编号的矩阵块并计算存储单元深度，输入已拆分且编号的矩阵块，初始化矩阵算子模块的存储单元；S3：初始化先进先出存储器置为空状态，当拆分且编号的矩阵块的计算结果被写入，先进先出存储器变为非空状态，随即发出数据请求信号，同时暂停进一步拆分且编号的矩阵块的计算结果写入，判断前一级先进先出存储器是否为空状态，若前一级先进先出存储器为空状态，则接收后一级先进先出存储器通过结果输出信道传输的数据，若前一级先进先出存储器不为空状态，则不接收后一级先进先出存储器的拆分且编号的矩阵块的计算结果；其中，矩阵A,B拆分编号后，按照{行元素，行编号，列元素，列编号}打包存储，行编号用于乘数矩阵，由两部分构成：第一部分表示乘数矩阵的行数，第二部分表示行元素的编号，列编号用于被乘矩阵，也由两部分构成：第一部分表示被乘矩阵的列数，第二部分表示列元素的编号，然后各矩阵算子提取打包存储数据中的行元素与列元素进行计算，各矩阵算子计算完成后将计算结果和对应的行编号与列编号写入打包计算结果的数据结构{计算结果，行编号，列编号}中，最终矩阵的计算结果为多个对应的打包计算结果相加。

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百度查询： 湖北工业大学 一种基于算子复用的低成本矩阵运算FPGA实现方法