[发明专利]卷积运算装置、方法和芯片

权利要求书

1.一种卷积运算装置，应用于芯片，其特征在于，所述卷积运算装置包括卷积数据预处理单元、卷积计算单元及卷积结果缓存单元，其中，

所述卷积数据预处理单元，用于将至少两个输入特征组和与每个所述输入特征组对应的卷积核组交替输入所述卷积计算单元，其中，所述输入特征组为待运算的全部输入特征进行分割得到，每个所述输入特征包括多个输入特征值；

所述卷积计算单元，包括乘累加单元和处理单元，其中，所述乘累加单元用于在每个预设的时钟周期内，利用预设的乘加器阵列对一个所述输入特征组和与所述输入特征组对应的所述卷积核组进行卷积计算，生成临时输出特征，所述处理单元用于基于所述临时输出特征进行生成输出特征的后处理，其中，所述后处理至少包括以下其中一项：读取包括前一时钟周期内对应生成的临时输出特征的第一输出特征、暂存包括前一时钟周期内对应生成的临时输出特征的第二输出特征、读取当前时钟周期之前缓存于所述卷积结果缓存单元的历史输出特征、暂存包括前一时钟周期内读取的所述历史输出特征的第三输出特征、对所述第一输出特征和在前一时钟周期内暂存的所述第二输出特征与所述第三输出特征进行求和、将前一时钟周期内求和后得到的缓存输出特征写入所述卷积结果缓存单元；

所述卷积结果缓存单元，用于存储求和后得到的缓存输出特征。

2.根据权利要求1所述的卷积运算装置，其特征在于，所述输入特征组包括多个第一输入特征分片组，所述乘累加单元在相邻两个时钟周期内，分别读取对应的两个所述输入特征组的所述第一输入特征分片组，并在对应的时钟周期内，利用所述乘加器阵列对所述第一输入特征分片组和与对应的所述输入特征组所对应的所述卷积核组进行卷积计算，生成对应的临时输出特征，直至对至少两个所述输入特征组所有的所述第一输入特征分片组完成卷积计算，其中，所述第一输入特征分片组的第一输入特征分片的个数与对应的所述输入特征组的输入特征的个数相同，所述第一输入特征分片包括第一数据量的输入特征值，所述第一数据量根据所述乘加器阵列中乘加器的数目和所述输入特征组的个数确定。

3.根据权利要求1所述的卷积运算装置，其特征在于，在当前时钟周期内的所述乘累加单元完成卷积计算后，所述处理单元读取所述历史输出特征以及对所述第一输出特征和在前一时钟周期内暂存的所述第二输出特征与所述第三输出特征进行求和，得到与当前时钟周期对应的所述缓存输出特征。

4.根据权利要求1所述的卷积运算装置，其特征在于，所述卷积运算装置还包括输入特征组缓存单元和卷积核缓存单元，所述输入特征组缓存单元和所述卷积核缓存单元分别与所述卷积数据预处理单元电连接，其中，

所述输入特征组缓存单元，用于将至少两个所述输入特征组所对应的第二输入特征分片组，交替输入至所述卷积数据预处理单元，直至所述输入特征组的全部第二输入特征分片组输入至所述卷积数据预处理单元，其中，所述第二输入特征分片组的第二输入特征分片的个数与对应的所述输入特征组的输入特征的个数相同，所述第二输入特征分片包括第二数据量的输入特征值，所述第二数据量根据所述乘加器阵列中乘加器的数目和所述输入特征组中所述输入特征的个数确定；

所述卷积核缓存单元，用于在顺序排列的多个卷积核中按组读取多个第一卷积核组，并将每个第一卷积核组输入至所述卷积数据预处理单元，其中，每个所述第一卷积核组中所述卷积核的个数与每个所述输入特征组的输入特征的个数相同；

所述卷积数据预处理单元，用于交替读取一个所述第一卷积核组，将一个所述第一卷积核组配置为一个所述输入特征组的多个所述第二输入特征分片组所对应的卷积核，以及将配置好的一个所述第二输入特征分片组和对应的一个所述第一卷积核组输入所述卷积计算单元。