[发明专利]神经网络计算装置和系统及其方法

权利要求书

1.一种神经网络计算装置，包括：

控制单元，被配置为控制所述神经网络计算装置；

多个存储器单元，每个存储器单元被配置为输出连接属性和神经元属性；以及

计算单元，被配置为利用从每个所述存储器单元输入的连接属性和神经元属性计算新神经元属性，并将所述新神经元属性反馈给每个存储器单元。

2.根据权利要求1所述的神经网络计算装置，其中，所述控制单元包括：

时钟周期计数器，被配置为在一个神经网络计算周期内提供时钟周期；以及

控制存储器，被配置为存储控制信号的时序和控制信息，并根据来自所述时钟周期计数器的时钟周期将所述时序和控制信息输出到所述神经网络计算装置。

3.根据权利要求1所述的神经网络计算装置，其中，所述控制单元由主计算机控制。

4.根据权利要求1所述的神经网络计算装置，还包括设置于所述计算单元的输出和所述多个存储器单元之间的切换单元，所述切换单元被配置为根据所述控制单元的控制选择来自所述控制单元的输入数据和来自所述计算单元的新神经元属性中的任一个，并将所选择的数据或属性切换到所述多个存储器单元。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的神经网络计算装置，其中，每个存储器单元包括：

第一存储器，被配置为存储连接属性；

第二存储器，被配置为存储神经元的唯一编号；

第三存储器，其地址输入连接到所述第二存储器的数据输出，并被配置为存储神经元属性；以及

第四存储器，被配置为存储通过所述计算单元计算的新神经元属性。

6.根据权利要求5所述的神经网络计算装置，其中，每个存储器单元还包括：

第一寄存器，与系统时钟同步运作，设置于所述第一存储器的地址输入端并被配置为临时存储输入到所述第一存储器的连接束编号；以及

第二寄存器，与所述系统时钟同步运作，设置于所述第三存储器的地址输入端并被配置为临时存储从所述第二存储器输出的神经元的唯一编号，并且

所述第一存储器、所述第二存储器和所述第三存储器根据所述控制单元的控制以管线方式运作。

7.根据权利要求5所述的神经网络计算装置，还包括：

多个第三寄存器，与系统时钟同步运作，设置于各个存储器单元的输出与所述计算单元的输入之间，并被配置为临时存储连接属性和神经元属性；以及

第四寄存器，与所述系统时钟同步运作，设置于所述计算单元的输出端，并被配置为临时存储从所述计算单元输出的新神经元属性，

其中，所述多个存储器单元和所述计算单元根据所述控制单元的控制以管线方式运作。

8.根据权利要求5所述的神经网络计算装置，其中，所述控制单元通过下面的步骤在每个存储器单元内的存储器中存储数据：

a.搜索神经网络中输入连接个数最大的神经元的输入连接的个数Pmax；

b.当存储器单元的个数用p表示时，增加虚拟连接，使得神经网络内的所有神经元中的每个神经元具有[Pmax/p]*p个连接，虽然所述虚拟连接被连接到任何神经元，但是所述虚拟连接的连接属性对相邻神经元没有影响：

c.按任意顺序对神经网络内的所有神经元进行排序并为排序后的神经元分配连续编号；

d.将所有神经元的连接除以p个连接，以将连接分为[Pmax/p]个连接束，并以任意顺序对所述连接束排序；

e.为从第一神经元的第一连接束至最后一个神经元的最后一个连接束的各个连接束分配连续编号k；

f.将第k个连接束的第i个连接的属性存储在所述存储器单元的第i个存储器单元的第一存储器的第k个地址中；

g.将第j个神经元的属性存储在所述多个存储器单元的第三存储器的第j个地址中；以及

h.将连接到第k个连接束的第i个连接的神经元的编号值存储在所述存储器单元的第i个存储器单元的第二存储器的第k个地址中。

9.根据权利要求8所述的神经网络计算装置，其中，在步骤b中，

根据如下任一方法增加所述虚拟连接：增加属性对任何神经元的属性都没有影响的多个虚拟连接，即使所述多个虚拟连接被连接到所述神经元；以及增加属性对神经网络中的任何神经元都没有影响的一个虚拟神经元，即使所述虚拟神经元被连接到所述神经元，并将所有虚拟连接都连接到所述虚拟神经元。