[发明专利]一种运算装置和方法

权利要求书

1.一种运算装置，其特征在于，所述运算装置包括存储器、控制器单元、互联模块和运算单元，其中，

所述存储器，用于存储数据块，所述数据块包括n维数据，n为大于等于1的整数；

所述互联模块，用于连接运算单元中的计算器以使得所述运算单元构成第一计算拓扑结构，以及接收数据块，将数据块发送至运算单元；

所述控制器单元，用于从寄存器单元内提取运算指令，将运算指令译码成执行指令，执行指令用于控制运算单元执行运算操作，将运算指令对应的操作域传输至数据访问单元；

所述运算单元，用于根据所行指令调用所述运算单元中的计算器对运算指令对应的操作域对应的数据块执行运算操作得到运算结果，将运算结果传输至所述数据访问单元以及存储在所述存储器内；

所述运算单元包括主运算模块和多个从运算模块，所述多个从运算模块用于将接收输入数据和运算指令对应的操作域对应的数据块执行卷积运算得到的中间向量，将所述中间向量通过所述互联模块转发至所述主运算模块；所述主运算模块用于将所有中间向量拼接成中间结果，并对所述中间结果执行非线性函数运算得到指令结果；

所述主运算模块包括：

查表部，用于存储有多个线性函数的斜率值和截距值，其中，所述多个线性函数由所述非线性函数分段线性拟合而得到，所述查表部根据所述中间结果的元素值获取相应的斜率值k和截距值b；

线性拟合部，用于根据查表部得到的斜率值k和截距值b，得到所述元素值对应的线性函数y＝kx+b，并将所述中间结果的元素值代入所述元素值对应的线性函数计算得到函数值y；

子主运算模块，用于将中间结果的所有元素值对应的函数值y组合起来得到指令结果；

所述查表部包括：

斜率截距存储部，用于存储多个线性函数所对应的斜率值和截距值；

选择部，用于根据浮点数在所述斜率截距存储部中选择并获取相应的斜率值k和截距值b；

所述查表部还包括：

配置部，用于将所述非线性函数的自变量分段为N个区间，在每个区间内，将非线性函数拟合为一个线性函数，分别得到N个线性函数，并获取所述N个线性函数的斜率值和截距值，其中，将N个线性函数的斜率值和截距值存储于所述斜率截距存储部，每组斜率值和截距值一一对应于N个区间中一个区间的序号index，并将所述序号index存储于选择部，其中，序号index的取值范围为[0，N-1]；

所述配置部，还用于设定所述非线性函数自变量取值范围为(-r，r)，并将边界值r的指数部分作为一偏移值bias输入至所述选择部，所述选择部根据所述浮点数及所述偏移值bias，确定序号index，并根据所述序号index得到对应的斜率值和截距值；

所述配置部，还用于当bias-exp＜0时，在所述浮点数为正数情况下，index取N-1，在所述浮点数为负数情况下序号index取0，其中，exp为所述浮点数的指数部分；

当0≤bias-exp＜W-1时，

index＝2^W-1+2^W-1-m-1+frac[F-1：F-(W-1-m-1)+1]其中，frac为所述中间结果元素值的尾数部分，W为序号index的位宽，并且，W＝log₂N，m＝bias-exp，F为所述中间结果元素值的尾数的位宽，然后将index的每一位和所述中间结果元素值的符号位进行异或运算；

当bias-exp≥W-1，index最高位为所述中间结果元素值的符号位取反，低W-1位均为所述浮点数的符号位。

2.根据权利要求1所述的运算装置，其特征在于，所述装置还包括：

寄存器单元，用于存储运算指令、数据块在存储介质的地址、运算指令对应的计算拓扑结构；

数据访问单元，用于从所述存储器中提取运算指令对应的操作域对应的数据块，并将运算指令对应的操作域对应的数据块输至所述互联模块。

3.根据权利要求1所述的运算装置，其特征在于，所述主运算模块，用于将中间结果与偏置数据相加，然后执行非线性函数运算。