(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210152573.0 (22)申请日 2022.02.18 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100089 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 康旺　黄炜亮　赖勋秦　 (74)专利代理 机构 北京慕达星云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11465 专利代理师 崔自京 (51)Int.Cl. G06F 15/78(2006.01) G06F 9/445(2018.01) (54)发明名称 一种自适应配置存算一体阵列SOC芯片及配 置方法 (57)摘要 本发明公开了一种自适应配置存算一体阵 列SOC芯片及配置方法， 该自适应配置存算一体 阵列SOC芯片的存算一体阵列包括用于分别执行 运算功能与存储功能的存算一体子阵列； 存算控 制模块读取实际执行任务信息， 根据预先设置的 配置方案， 计算出阵列存算功能具体占比， 并发 出配置指令； 阵列配置器从总线上读取存算控制 模块发出的存算模式配置指令， 根据指令配置存 算一体阵列中的部分子阵列为存模式， 部分子阵 列为算模式。 实现了芯片中存算一体阵列的自适 应配置， 使芯片能够根据实际任务灵活调节存算 一体阵列各子阵列的存算功能选 取， 且ADC、 DA C、 CPU、 内存、 存储器等部件能够实现复用， 进而减 小芯片面积， 适应集成化、 小型化的需要， 有效降 低芯片成本 。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114564439 A 2022.05.31 CN 114564439 A 1.一种自适应配置存算一体阵列SOC芯片， 其特征在于， 包括： 存算一体阵列、 阵列配置 器和存算控制模块； 所述存算 一体阵列包括若干存算 一体子阵列； 所述阵列配置器包括地址译码单元和模式配置单元； 地址译码单元， 用于选中待设置 工作模式的存算一体子阵列； 模式配置单元， 用于将选中存算一体子阵列配置成存储模式 或计算模式； 所述存算控制模块， 读取实 际执行任务信息， 结合配置方案计算出阵列存算功能具体 占比， 并发出配置指令 。 2.根据权利要求1所述的一种自适应 配置存算 一体阵列SOC芯片， 其特 征在于， 还 包括： 总线， 作为传送数据信息的公共通信干线； 存储器， 用来存 储程序和数据信息； 中央处理器， 负责读取SOC芯片所有指令， 对指令译码并执 行指令， 发出存取指令； 内存， 暂时存放中央处理器 中的运算数据， 以及与外部存储器交换的数据； 所述运算数 据包括指令译码以及获取的操作数； 数模转换模块， 输入端连接总 线， 输出端连接所述存算一体阵列， 用于将总 线上的运算 数据转换为模拟信号并传输至所述存算一体阵列， 所述存算一体阵列对于所述模拟信号进 行模拟向量 ‑矩阵乘法运 算并输出运 算结果； 模数转换模块， 输入端连接所述存算一体阵列， 输出端连接所述总 线， 用于将所述运算 结果转换为数字信号并输 至所述总线上。 3.根据权利要求2所述的一种自适应配置存算一体 阵列SOC芯片， 其特征在于， 所述阵 列配置器中的所述地址译码单元， 连接所述存算一体阵列以及总线， 通过总线接 收存算控 制模块发出的配置指 令与中央处理器发出的存取指 令， 并选中需要工作在 存储模式的存算 一体子阵列； 所述阵列配置器中的所述模式配置单元， 连接所述存算一体阵列以及总线， 通过总线 接收存算控制模块发出 的配置指令， 并输出配置阵列工作模式的电平信号， 修改地址译码 单元选中的存算 一体子阵列为对应工作模式。 4.一种根据权利要求1所述的自适应配置存算一体阵列SOC芯片的配置方法， 其特征在 于， 包括两种配置方案， 其具体 配置过程 为： S1： 当SOC芯片未 执行卷积运算时， 执行配置方案一： S11： 在单位时间内， S OC芯片的存算控制模块读取计算指令与存取指令， 记录计算指令 数与存取指令数； S12： 依据存取指令数与计算指令数的比例获得计存比， 计存比包括当前计存比与工作 计存比； S13： 计算下一状态配置情况， 当工作计存比与当前计存比的差值绝对值小于或等于 10％， 判断存算一体阵列配置情况无需更新， 工作计存比不变； 当工作计存比与当前计存比 的差值绝对值大于10％， 更新存算 一体阵列配置情况， 将工作计存比值更新 为当前计存比； S14： 存算控制模块获取当前存算一体阵列配置情况， 根据当前配置情况与下一状态配 置情况输出配置指令一； S2： 当SOC芯片执 行卷积神经网络的卷积运 算时， 执行配置方案二：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114564439 A 2S21： 存算控制模块读取卷积核行列大小， 计算下一状态配置情况； 当行列数相等时， 则 下一状态配置 工作在计算模式的存算 一体子阵列数为卷积核行 数； 当行列数不相等 时， 下一状态配置工作在计算模式的存算一体子阵列 数应为卷积核行 数与列数中的最大值； S22： 存算控制模块获取当前存算一体阵列的配置情况， 根据当前工作模式情况和下一 状态配置情况， 输出存算 一体阵列的配置指令二。 5.根据权利要求4所述的一种自适应配置存算一体阵列SOC芯片配置方法， 其特征在 于， 所述配置信息一包括应工作在计算模式的存算一体子阵列和应工作在 存储模式的存算 一体子阵列， 其中工作在计算模式的存算一体子阵列数目占存算一体阵列数目的比例与工 作计存比相同。 6.根据权利要求4所述的一种自适应配置存算一体阵列SOC芯片配置方法， 其特征在 于， 配置信息二包括应工作在计算模式的存算一体子阵列和应工作在 存储模式的存算一体 子阵列， 其中工作在计算模式的存算一体子阵列的数目与卷积核行数或列数相同， 其余存 算一体子阵列工作在存储模式； 阵列配置器根据配置信息 设置相应阵列工作在计算模式或 存储模式。 7.根据权利要求4所述的一种自适应配置存算一体阵列SOC芯片配置方法， 其特征在 于， SOC芯片的阵列配置器通过两条地址信号线的电平设置实现存算一体子阵列的工作模 式配置； 采用n线 ‑2n线译码器对所述 地址信号线 进行电平控制。 8.一种根据权利要求2所述的自适应配置存算一体阵列SOC芯片的配置方法， 其特征在 于， 配置方案具体包括： 在所述存算控制模块监听总线中的指 令信息时， 如果在若干个时钟 周期内连续内存地址空间取数据操作指令的密集度大于 设定的阈值， 则将所述存算一体阵 列中部分存算一体子阵列转化为存储模式， 并将对应地址空间的数据按照设定数量映射到 处于存储模式的所述存算 一体子阵列中存 储。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114564439 A 3