[发明专利]一种电脑加速系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种电脑加速系统及方法。

背景技术

实时矩阵运算是过程控制、实时图像处理、实时数字信号处理以及网络控制等系统中最常见且计算量大的运算，其计算性能直接影响到系统性能。

目前大部分矩阵运算都是利用软件来实现，但是随着矩阵维数的增长，软件处理的速度也会大幅变慢。例如在模型预测控制(model predictive control,MPC)应用中，特别是其嵌入式实现，控制器计算负担最大、耗时最多部分就是矩阵运算操作。例如文献在汽车电子MPC控制器系统中，矩阵计算实时性要求很高，实时矩阵计算性能成为MPC控制器在快速系统应用中的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电脑加速系统，能够使得电脑在进行矩阵运算的时候，速度更快，效率更高。

本发明的另一目的在于提供一种电脑加速方法，具有相应效果。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种电脑加速系统，其特征在于，所述系统包括：

任务逻辑功能模块，用于实现矩阵运算的基本功能；

主接口模块，用于从片上存储器中读取数据，将其传递给任务逻辑功能模块进行运算，并将运算结果写到片上存储器中；

从接口模块，用于接收处理器发送过来的地址和控制字，并传递给主接口模块，同时从从主接口模块读取任务逻辑功能模块的工作状态，提供给处理器读取；

片上存储器，用于存放矩阵运算数据；

处理器，用于发送动作指令以及读取任务逻辑功能模块的工作状态。

进一步的，所述任务逻辑功能模块包括：

第一目标矩阵存储模块，用于存储进行计算的第一目标矩阵；

第二目标矩阵存储模块，用于存储进行计算的第二目标矩阵；

寄存器模块，用于暂存指令、数据和地址；

高性能点乘计算单元，用于进行矩阵的点乘计算；

缓存器，用于缓存数据信息

高性能求和计算单元，用于进行矩阵的求和计算。

进一步的，所述主接口模块包括：

状态机，用于指导各个功能模块间的工作时序；

总线读写器，用于从总线中读写数据；

结果存储器，用于存储结果数据；

数据存储器，用于存储中间数据；

逻辑读写器，用于从逻辑单元中读写数据。

进一步的，所述处理器包括：

状态表：用于记载系统中的状态；

第一矩阵表：用于记载第一矩阵的状态；

第二矩阵表：用于记载第二矩阵的状态；

结果地址表：用于记载结果的地址信息。

一种电脑加速方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：向电脑加速系统写入矩阵在片上存储器中的存储地址,包括数据地址和结果地址；

步骤2：向电脑加速系统写使能控制字；

步骤3：循环读取电脑加速系统工作状态,判断是否运算结束；

步骤4：运算完成后,处理器向电脑加速系统写结束控制字。

进一步的，所述电脑加速系统进行矩阵运算的方法包括：

步骤A：对矩阵进行分块处理，然后对各个矩阵块进行并行运算；

步骤B：对矩阵完成分块处理后，各矩阵块并行点乘计算，将结果存入缓存器中，然后进行求和计算，完成矩阵并行计算。。

采用上述技术方法，本发明实现的有益效果是：

本发明实施例提供的一种电脑加速系统及方法，针对复杂算法中矩阵运算量大，计算复杂，耗时多，制约算法在线计算性能的问题，从硬件实现角度，设计了电脑加速系统进行矩阵并行计算的方案。首先根据矩阵算法分析，设计了矩阵运算并行计算结构。并通过主接口模块挂在处理器上,作为硬件加速器。能够使得电脑在进行矩阵运算的时候，速度更快，效率更高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种电脑加速系统的系统结构示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种电脑加速方法的方法流程示意图。