[发明专利]一种目标检测卷积神经网络加速器

权利要求书

1.一种目标检测卷积神经网络加速器，其特征在于，包括控制器，片上存储器，多个算术计算单元，多个基于可变电阻式随机存储器的核心计算单元以及比较筛选单元，

所述控制器，用于控制程序进程，数据的读取写回操作，并划分目标检测卷积神经网络计算任务为4类子任务：卷积计算，比较排序，全连接计算，输出计算；

所述片上存储器，用于存储片外的输入数据以及目标检测卷积神经网络计算任务运行过程中的中间计算数据，待比较排序的数据和已完成比较筛选操作的数据；

所述算术计算单元，用于计算输出计算，即非卷积计算的算术运算；

所述基于可变电阻式随机存储器的核心计算单元，用于从片上存储器中读取待进行卷积计算的输入数据和权值矩阵，把权值矩阵存储到基于可变电阻式随机存储器的交叉阵列上，执行目标检测卷积神经网络中的卷积计算并将输出结果存储到片上存储器中；

所述比较筛选单元，用于从所述片上存储器读入待比较排序的数据，用比较筛选操作得到所需的前N个最大的数，并把比较筛选的结果写回片上存储器，包括数据寄存器，数据比较器，筛选存储器和地址寄存器；

所述数据寄存器，用于从所述片上存储器中读取存储当前待比较数据；

所述数据比较器，用于从所述数据寄存器内读取待比较数据，比较待比较数据和所述筛选存储器中最小的数据的大小，若待比较数据较大，则从所述地址寄存器内读取所述筛选存储器中最小数据的地址，将待比较数据存入该地址，并重新寻找所述筛选存储器内最小数据的地址存储到地址寄存器中，若所述筛选存储器中最小数据较大，则从数据寄存器中读取下一个待比较数据，包括待比较数据锁存器，比较电路和最小锁存器；

所述筛选存储器，用于存储当前已比较数据中前N个最大的数据的具体数值，所述筛选存储器内的最小数据的存储地址将被存储到地址寄存器；

所述地址寄存器，用于存储所述筛选存储器内最小数值在所述筛选存储器内的地址；

所述基于可变电阻式随机存储器的目标检测卷积神经网络加速器的4级流水线，用于提升目标检测卷积神经网络内卷积计算和比较排序操作之间的处理效率，所述基于可变电阻式随机存储器的目标检测卷积神经网络加速器的4级流水线，包含4个流水段：

第一段流水段是卷积计算流水段，由所述基于可变电阻式随机存储器的核心计算单元完成卷积层，激活层和池化层运算，并把输出特征图结果传输至所述片上存储器；

第二段流水段是比较排序流水段，由比较筛选单元对所述片上存储器内待比较排序的数据进行比较排序操作，并把输出排序结果传输至所述片上存储器；

第三段流水段是全连接计算流水段，由所述基于可变电阻式随机存储器的核心计算单元从所述片上存储器读取第二段流水段的结果进行全连接运算，并把输出目标区域概率和坐标偏移量结果传输至所述片上存储器；

第四段流水线是输出计算流水段，由所述算术计算单元从所述片上存储器读取坐标偏移量，计算输出目标区域的坐标结果传输至所述片上存储器。

2.根据权利要求1所述的目标检测卷积神经网络加速器，其特征在于，所述控制器根据目标检测卷积神经网络的具体结构，把卷积计算与非卷积计算进行划分，使一个完整的目标检测卷积神经网络计算任务被划分为卷积计算任务和比较排序操作任务，所述控制器向所述基于可变电阻式随机存储器的核心计算单元和所述比较筛选单元发送指令，指定卷积计算任务在所述基于可变电阻式随机存储器的核心计算单元内执行，比较排序操作任务在所述比较筛选单元内执行。

3.根据权利要求1所述的目标检测卷积神经网络加速器，其特征在于，所述片上存储器为增强动态随机存储器。

4.根据权利要求1所述的目标检测卷积神经网络加速器，其特征在于，所述基于可变电阻式随机存储器的核心计算单元负责执行一个卷积层内的所有卷积计算和激活操作。

5.根据权利要求1所述的目标检测卷积神经网络加速器，其特征在于，所述比较筛选单元用于执行比较排序任务，通过比较筛选操作替代比较排序操作取出待排序数据中前N最大的数据。