[发明专利]面向滑动窗口向量处理的方法及装置

说明书

本发明涉及高效能处理器设计、数字信号处理和智能计算领域，公开了一种面向滑动窗口向量处理的方法，包括一组向量指令，向量指令指定第一源向量根据操作类型与第二源向量进行相应操作，滑动窗口操作跳步数由第三标量寄存器内值指定，操作取得的结果元素按顺序写入结果向量寄存器中，本发明还公开了一种面向滑动窗口向量处理的装置。本发明面向滑动窗口向量处理的方法及装置，把传统向量和窗口式向量操作统一表示，以统一的向量指令和控制方法实现该种向量处理，提高了向量处理装置的性能，且能灵活表示各种滑动窗口向量操作，满足众多新型的带有窗口操作的任务的需要。

技术领域

本发明涉及高效能处理器设计、数字信号处理和智能计算领域，具体涉及一种面向滑动窗口向量处理的方法及装置。

背景技术

机器学习、数字信号处理等计算密集型应用在信息化迅猛发展的促进下应用需求极大增长，使用向量的处理方式来支持大数据量批量处理在这些应用中发挥着重要的作用，是提升计算装置性能的关键。

向量是存储在计算装置中的一组数据，如图4所示，在处理中，一个向量由N个元素组成(N为大于或等于1的正整数)，如果向量连续存储，其存储位置由向量首地址和向量长度指定，如果向量不连续存储，则向量存储位置指定还包含向量跨步，表示相邻向量元素存储地址的间隔。一般地，为加快向量处理速度，向量在被处理时均加载到向量处理器装置内部，一个向量由特定的存储装置(如向量寄存器)连续存储。参见图4，典型的向量操作可以是两个源向量A和B进入向量运算单元PE，对应元素进行一定的操作(典型的包含加、减、比较、乘、乘加、除、逻辑操作等)，结果写入结果向量C对应元素存储位置。向量操作还可以包含单个源向量的计算，例如累加(累减、乘加、取最大值等)源向量各元素，得到一个聚合结果存入结果向量C。

向量运算单元可以以各种并行度来处理一个向量操作。例如，向量运算单元PE可以只包含一个运算部件，每次处理一个向量元素，使用N次迭代完成向量处理；向量运算单元PE也可以把运算部件流水化，使向量元素流水地在向量运算单元PE中处理，加速向量操作的处理速度；向量运算单元PE亦可以包含多个运算部件(≤N)，同时读取多个向量元素进行处理，提升处理速度。

基于人工智能的机器学习算法和图像视频处理算法中包含着大量计算密集型的运算任务，如矩阵乘、矩阵加、矩阵求逆、卷积、池化、字符串比对、数据搜索等，这些运算任务在映射到计算装置上时，可开发很大的数据并行性。在机器学习、图像处理等应用中广泛涉及的卷积、数据比对等，如图5所示，这些应用中经常涉及一个较小窗口向量B与一个源向量A的运算，窗口向量B按照一定的跳步滑动，分别与源向量A的对应元素进行一定操作，生成结果向量C中的若干元素。但现在传统的向量处理装置一般用来处理等长的两个源向量，向量中的每个元素进行相同的操作(例如加、减、乘等)，具有窗口处理特征的操作在传统向量处理装置中通常需要把窗口向量和源向量扩展成能进行对应元素直接计算的向量，才能使用传统的向量指令进行处理，增大了对存储空间的需求，也增加了数据转换的计算量。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种面向滑动窗口向量处理的方法及装置，把传统向量和窗口式向量操作统一表示，以统一的向量指令和控制方法实现该种向量处理，提高了向量处理装置的性能，且能灵活表示各种滑动窗口向量操作，满足众多新型的带有窗口操作的任务的需要。