[发明专利]集成单指令多数据流架构人工智能模块的系统芯片

说明书

一种集成FPGA和单指令多数据流架构的人工智能模块的FPGA系统芯片。系统芯片包括：至少一个FPGA模块；至少一个人工智能AI模块，采用单指令多数据流SIMD的架构；接口模块，用于将至少一个FPGA模块和至少一个AI模块连通，以便至少一个FPGA模块向至少一个AI模块发送指令并且相互交换数据；其中，FPGA模块则为AI模块提供单指令多数据流所用的指令和AI模块所需的数据；AI模块对所述数据执行和指令有关的运算。在芯片上同时集成FPGA模块和具有SIMD架构的AI模块的系统芯片可以用同一个框架胜任不同的应用需求。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种集成FPGA和单指令多数据流架构的人工智能模块的系统芯片。

背景技术

近年来，人工智能迎来一波发展浪潮。人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考、规划等)的学科，主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应用。

当前，人工智能模块由处理器通过总线来进行访问控制，而总线是有一定的带宽限制，这样的架构难以适应AI模块的大带宽需求。

发明内容

根据本发明实施例，提供一种系统芯片，包括：至少一个FPGA模块；至少一个人工智能AI模块，采用单指令多数据流SIMD的架构；接口模块，用于将至少一个FPGA模块和至少一个AI模块连通，以便至少一个FPGA模块向至少一个AI模块发送指令并且相互交换数据；其中，FPGA模块则为AI模块提供单指令多数据流所用的指令和AI模块所需的数据；AI模块对所述数据执行和指令有关的运算。

优选地，所述指令由FPGA内的存储模块提供。

优选地，AI模块包括多个执行单元，各执行单元的输入数据由FPGA模块内的存储单元经接口模块提供；执行单元的输出数据经接口模块传送到FPGA模块内的存储单元。

优选地，所述执行单元包括至少两个输入寄存器，用于接收输入数据；功能子模块，用于根据来自至少两个输入寄存器的输入数据执行由指令输入端输入的指令所选定的计算或逻辑运算；输出寄存器，用于暂存功能子模块的运算结果。

优选地，FPGA模块内的控制子模块经接口模块给AI模块提供控制信号，以便AI模块在控制信号的控制下进行操作。

优选地，AI模块的状态信号经接口模块提供给FPGA模块内的控制子模块。

在芯片上同时集成FPGA模块和具有SIMD架构的AI模块的系统芯片可以用同一个框架胜任不同的应用需求。

附图说明

图1是根据本发明实施例的系统芯片的电路结构示意图；

图2是单指令多数据流SIMD的架构实现示意图；

图3是FPGA电路的结构示意图；

图4是人工智能模块的结构示意图；

图5是执行单元EU的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的技术方案以及优点表达的更清楚，下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“东”、“南”、“西”、“北”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

图1是根据本发明实施例的系统芯片的电路结构示意图。如图1所示，系统芯片上集成有至少一个FPGA模块和至少一个人工智能模块。