[发明专利]一种基于3D场景设计的硬件加速系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于3D场景设计的硬件加速系统及方法，包含所述加速装置、主处理器及主存储器，所述加速装置包括缓存模块、控制器模块、embedding计算模块、PE阵列模块、脉动阵列模块、标量计算模块、激活函数模块、softmax计算模块，所述缓存模块包括输入缓存模块和输出缓存模块，可有效的实现针对图片和文本的特征提取，注意力编码，外部知识库检索，图神经网络推理，布局优化，可实现高精度实时3D场景设计的加速处理。

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体涉及一种基于3D场景设计的硬件加速系统及方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高和视觉处理技术的发展，对3D场景可视化的服务的需求正不断提升，当前已有一系列方法可为3D场景设计人员提供场景设计与布局，然而，由于虚拟3D场景设计在计算过程中，涉及文本处理、图片处理、attention计算、知识库检索、图神经网络等计算，存在运算复杂、存储资源消耗大的问题，在团队设计或用户的自主场景构建中，终端设备不能实时快速展示与交互所设计的虚拟的3D场景作品，导致设计周期长，设计成本增高，用户体验不佳。同时，而目前对神经网络的加速装置难以高效实现3D场景设计的各类并行算法，以及多样化的网络运算，不能达到实时所设计3D场景展示体验。因此，本发明提供了一种3D场景设计的硬件加速系统及方法，可实现实时按照设计人员或用户需求实时展示所设计3D场景，节省设计者的设计时间成本与交互成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的虚拟3D场景设计在计算过程中，涉及文本处理、图片处理、attention计算、知识库检索、图神经网络等计算，存在运算复杂、存储资源消耗大的问题，在团队设计或用户的自主场景构建中，终端设备不能实时快速展示与交互所设计的虚拟的3D场景作品，导致设计周期长，设计成本增高，用户体验不佳。同时，而目前对神经网络的加速装置难以高效实现3D场景设计的各类并行算法，以及多样化的网络运算，不能达到实时所设计3D场景展示体验。目的在于提供一种基于3D场景设计的硬件加速系统及方法，可实现实时按照设计人员或用户需求实时展示所设计3D场景，节省设计者的设计时间成本与交互成本

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于3D场景设计的硬件加速系统，包括加速装置、主处理器和主存储器，所述加速装置包括缓存模块、控制器模块、embedding计算模块、PE阵列模块、脉动阵列模块、标量计算模块、激活函数模块和softmax计算模块，所述缓存模块包括输入缓存模块和输出缓存模块；可有效的实现针对图片和文本的特征提取，注意力编码，外部知识库检索，图神经网络推理，布局优化，可实现高精度实时3D场景设计的加速处理。

所述缓存模块包括输入缓存模块和输出缓存模块；

所述控制器模块为整个计算过程提供指令控制；

所述embedding计算模块用于计算给定单词的基于哈希的查找表索引，遍历查找表获取相应的向量，用于将文本中的单词转换成相应的单词嵌入；

所述PE阵列模块包含多个并行的PE阵列，所述PE阵列由多个PE组成二维矩阵；

所述脉动阵列模块由多个PE和多个缓存组成，在计算过程中的输出中间特征值被放到缓存中，并以脉动的方式写入到PE阵列中，用于加速图神经网络中的稀疏和稠密运算和基于attention编码运算；

所述标量运算模块，用于支持池化操作、布局优化算法以及和标量相关的运算；

所述激活函数模块，用于支持包括ReLU和tanh非线性激活函数；

所述softmax计算模块是由整数部分查找表、小数部分查找表和乘法器组成。

进一步，所述输入缓存模块用于存储特征映射、权重和频繁重复使用的数据；所述输出缓存模块用于接收结果数据和中间结果数据。