[发明专利]一种面向稀疏二维卷积的运算方法和系统

权利要求书

1.一种面向稀疏二维卷积的运算方法，其特征在于，包括：

步骤1，获取运算单元中乘累加阵列的阵列行数和列数，以将输入特征图存储至输入特征缓存，将卷积核经过压缩处理后存储至卷积核缓存，并将初始化的输出特征图存储至输出特征图缓存，Pk指针指向该卷积核缓存中的第一行，Pi指针指向该输入特征图缓存中的第一行；

步骤2，根据卷积配置参数、该Pk指针指向的索引值、该Pk指针指向的地址和该Pi指针指向的地址，得到输出特征图缓存的地址，该卷积配置参数包括：该阵列行数、该阵列列数、该输入特征图的尺寸和该卷积核的尺寸；

步骤3，根据输出特征图缓存的地址，读取该输出特征图缓存中的数据，并将其存储至输出矩阵寄存器组；

步骤4，该Pk指针指向的数据值和该Pi指针指向的数据值进行标量矩阵乘法，所得结果再与该输出矩阵寄存器组中数据进行矩阵加法，所得结果根据输出特征图数据的地址写回至该输出特征图缓存；

步骤5，将Pk指向下一行，判断该Pk指针指向的缓存行是否存有卷积核数据，若是，则执行步骤2，否则将该Pk指针指向卷积核缓存中的第一行；

步骤6，将Pi指向下一行，判断该Pi指针指向的缓存行是否存储有输入特征图数据，若是，则执行步骤2，否则输出该输出特征图缓存，计算结束。

2.如权利要求1所述的面向稀疏二维卷积的运算方法，其特征在于，该步骤2还包括：

步骤21，根据该输入特征图的尺寸和该卷积核的尺寸，得到输出特征图高度和输出特征图宽度。

3.如权利要求1所述的面向稀疏二维卷积的运算方法，其特征在于，卷积核数据采用压缩编码的形式存储，该编码方式包括：记录卷积核中非零数据值；记录能够还原非零数据值在二维卷积核中坐标位置的信息。

4.如权利要求1所述的面向稀疏二维卷积的运算方法，其特征在于，该步骤2还包括：

步骤22，根据该卷积核缓存的索引信息、该卷积核缓存行中的地址信息和卷积配置参数，得到该卷积核缓存中当前缓存行的数据在卷积核中的第一坐标信息；

步骤23，根据该输入特征图缓存中缓存行指针的信息、卷积配置参数、该乘累加阵列的行数和列数，得到输入特征图当前缓存行存储数据在输入特征图的第二坐标信息；

步骤24，根据卷积配置参数、该第一坐标信息和该第二坐标信息，得到对应的输出特征图中的第三坐标信息；

步骤25，根据卷积配置参数、该第三坐标信息，得到输出特征图数据在输出特征图缓存中的地址。

5.如权利要求4所述的面向稀疏二维卷积的运算方法，其特征在于，

该步骤22具体包括，

计算该卷积核缓存中当前缓存行的值在卷积核中的坐标(r,s)：

其中floor()函数为向下取整，％为取余函数，I_i为该卷积核缓存中第(i+1)个缓存行存储的索引数据，S为该卷积核的宽度；

该步骤23具体包括，根据当前缓存行第一个数据的坐标(j,0)，计算(j,0)在输入特征图中的坐标记为(h,w)：

h＝floor(j/ceil(W/M))*N

w＝j％ceil(W/M)*N

其中ceil()函数为向上取整，M为乘累加阵列的列数，N为乘累加阵列的行数，W为输入特征图宽度；

根据(h,w)计算该第二坐标信息：

其中矩阵A代表该第二坐标信息，min()函数为取两个数的较小值，H为该输入特征图的高度；

步骤24中该第三坐标信息的计算公式为：

其中R为该卷积核的高度，S为该卷积核的宽度，矩阵B为该第三坐标信息；

该步骤25具体为，对于该矩阵B的任意元素(r,c)，计算其在输出特征图中缓存地址(x,y)：

y＝M×(r％N)+c％M

对该矩阵B中所有元素坐标进行上述运算，以求得所有输出特征图缓存的地址。