[发明专利]加法器装置、数据累加方法及数据处理装置

说明书

技术领域

本发明属于数据数据处理系统的领域，涉及加法器装置的数据处理，特别涉及一种加法器装置、数据累加方法及包括该加法器装置的数据处理装置。

背景技术

近年来，基于M-P神经元模型的神经网络算法广泛用于产品推荐、图像识别等领域。M-P神经元模型是一种加型神经元模型，神经元输出值等于神经元输入的加权和值再累加偏置值后经过非线性变换的结果。即，神经网络算法中需要大量的累加运算以及加法运算。同时，在神经网络算大的训练过程中，不仅包含大量累加运算，还包含减法运算。

采用传统通用处理处理器运算神经网络算法或者是对一个神经网络训练时，每次只能对两个数据相加，这种方法效率较低。而且若是采用定点数据进行运算时还需处理加法溢出的情况。

发明内容

本发明的目的在于，解决上述传统处理器在运行神经网络算法或训练神经网络时存在的缺陷，提供一种加法器装置、数据累加方法及包括该加法器装置的数据处理装置，能够进行快速累加以及对批量数据向量进行加/减操作。从而使程序员可快速实现神经网络算法中的累加运算以及加/减法运算，同时能够同一时钟周期内实现加法溢出判断以及溢出处理从而既不影响神经网络算法执行速度又提高神经网络算法的预测结果的正确率。

本发明提供的加法器装置，用于对输入数据流进行快速累加，包括：

第一加法器模块，包括至少一个由多级加法器阵列构成的加法树单元和第一控制单元，所述多级加法器阵列的每一级加法器阵列包含多个加法器构成的加法器组，每一所述加法器组对输入数据进行累加而构成一组部分和数据并作为下一级加法器阵列的输入数据，所述加法树单元基于来自所述第一控制单元的控制信号采用逐级累加的方式将每一级的输入数据累加为一个累加和数据作为所述第一加法器模块的输出数据；

第二加法器模块，包括两输入加减操作单元和第二控制单元，所述两输入加减操作单元基于第二控制单元的控制信号选择性地对输入数据进行加法或减法运算，并将加减运算结果作为所述第二加法器模块的输出数据；

连接于所述第一加法器模块的移位操作模块，用于对所述第一加法器模块的输出数据进行左移位操作，从而使所述第一加法器模块的输出数据具有与所述第二加法器模块的输出数据相同的位宽度并将移位后的结果作为所述移位操作模块的输出数据；

与操作模块，连接于所述移位操作模块和所述第二加法器模块，用于对所述移位操作模块的输出数据和所述第二加法器模块的输出数据进行与操作，并将所述与操作结果作为所述加法器装置的输出数据；

控制器模块，用于控制所述第一加法器模块及所述第二加法器模块的数据输入，控制所述移位操作模块的移位操作，以及控制所述第一控制单元及所述第二控制单元的控制信号的发射。

本发明的加法器装置，其中，在所述加法树单元中，在所述多级加法器阵列中的位于中间级位置的加法器阵列的输出端设置一寄存器，用于对来自所述位于中间级位置的加法器阵列的输出端的输出数据进行缓存。

本发明的加法器装置，其中，所述第一加法器模块还具有多个用于寄存所述加法器组算出的部分和数据的寄存器，根据所述第一控制单元的控制信号确定所述部分和数据寄存在哪一个寄存器中，并确定从所述多个寄存器中选择一个部分和数据与所述加法树单元的所述累加和数据相加并作为所述第一加法器模块的输出数据。

本发明的加法器装置，其中，还包括溢出检测及溢出处理的电路，用于检测定点数的累加结果是否发生向上溢出或向下溢出，若发生向上溢出，则将运算结果置为该定点数格式能表达的最大正数，若发生向下溢出，则将运算结果置为该定点数格式能表达的最小负数；

其中，所述向上溢出是指，对多个定点正数进行加法运算时，运算结果超出了该定点数格式的正数表达范围；所述向下溢出是指，对多个定点负数进行 加法运算时，运算结果超出了该定点数格式的负数表达范围。

本发明的加法器装置，其中，所述控制器模块进一步包括：

操作码控制单元，用于控制所述第一加法器模块及所述第二加法器模块的数据输入；

设备号控制单元，用于确定所述移位操作模块的移位值；

累加源操作数序号控制单元，用于确定从多个部分和寄存器选择一个与加法树输出结果相加；

使能信号控制单元，用于使所述加法器装置在当前有效；

标志信号控制单元，用于将所述第一加法器模块的输出数据作为所述加法器装置的输出数据。

另外，本发明还提供一种使用上述加法器装置对输出数据流进行快速累加的方法，包括以下步骤：