專利名稱：一種面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列，適用于計(jì)算密集型應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
可重構(gòu)計(jì)算陣列，按其應(yīng)用領(lǐng)域一般分為通用型和面向計(jì)算型兩種。
目前，一般通用型的可重構(gòu)計(jì)算陣列，其過(guò)于龐大的連線資源浪費(fèi)了相當(dāng)可觀的有效面積，并且其面向邏輯的單元計(jì)算功能影響其在面向計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域的性能；而面向計(jì)算密集應(yīng)用領(lǐng)域的可重構(gòu)計(jì)算陣列，其固定的計(jì)算寬度以及有限的計(jì)算功能又導(dǎo)致其只能在極小的專屬領(lǐng)域之內(nèi)表現(xiàn)出較好的性能，沒(méi)有很好的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有較好靈活性的面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列。
本發(fā)明的面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列由可重構(gòu)計(jì)算單元和其東南西北4個(gè)方向上的相鄰可重構(gòu)計(jì)算單元分別通過(guò)2路輸入數(shù)據(jù)通路和2路輸出數(shù)據(jù)通路連接而成，每個(gè)可重構(gòu)計(jì)算單元包括輸入路由模塊、計(jì)算模塊、輸出路由模塊和用于存放可重構(gòu)計(jì)算單元配置信息的配置模塊，其中，輸入路由模塊包括三個(gè)2選1輸入多路復(fù)選器和三個(gè)8選1輸入多路復(fù)選器，輸出路由模塊包括八個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器；輸入路由模塊中的三個(gè)8選1輸入多路復(fù)選器的輸入端均和該可重構(gòu)計(jì)算單元東南西北四個(gè)方向上的輸入數(shù)據(jù)通路相連，每個(gè)8選1輸入多路復(fù)選器的輸出端分別和一個(gè)2選1輸入多路復(fù)選器的一輸入端相連，每個(gè)2選1輸入多路復(fù)選器的另一個(gè)輸入端和配置模塊中的常數(shù)存儲(chǔ)單元相連，每個(gè)2選1輸入多路復(fù)選器的輸出端連接到計(jì)算模塊的輸入端，計(jì)算模塊的輸出端和輸出路由模塊中的八個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器的輸入端相連，八個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器分別分布在該可重構(gòu)計(jì)算單元東南西北四個(gè)方向上，每個(gè)方向上有兩個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器，其中每個(gè)方向上的第一5選1輸出多路復(fù)選器和該可重構(gòu)計(jì)算單元其他三個(gè)方向上的第一輸入數(shù)據(jù)通路相連，每個(gè)方向上的第二5選1輸出多路復(fù)選器和該可重構(gòu)計(jì)算單元其他三個(gè)方向上的第二輸入數(shù)據(jù)通路相連。八個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器的輸出端和該可重構(gòu)計(jì)算單元的東南西北四個(gè)方向上的輸出數(shù)據(jù)通路相連，配置模塊和可重構(gòu)計(jì)算單元中2選1輸入多路復(fù)選器、8選1輸入多路復(fù)選器以及輸出多路復(fù)選器相連。
本發(fā)明中所說(shuō)的可重構(gòu)計(jì)算單元中的計(jì)算模塊包括與、與非、或、或非、異或、比較、判零、判一、多路復(fù)選、動(dòng)態(tài)路由、移位、全加和全減計(jì)算電路，即每個(gè)可重構(gòu)計(jì)算單元支持上述13種計(jì)算功能。
本發(fā)明具有以下技術(shù)效果1.面向計(jì)算且兼顧通用性在考慮通用性的前提下，根據(jù)計(jì)算密集型應(yīng)用特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)單元計(jì)算模塊，使其既能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單邏輯控制功能，又涵蓋了常用高頻計(jì)算功能。
2.節(jié)省資源根據(jù)面向計(jì)算應(yīng)用的特點(diǎn)，單元間采用相鄰單元連接，每個(gè)可重構(gòu)計(jì)算單元在實(shí)現(xiàn)計(jì)算功能的同時(shí)也可兼做路由，提高單元利用率，減少布線資源浪費(fèi)。


圖1是面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)框圖；圖2是面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列中的一個(gè)可重構(gòu)計(jì)算單元框圖；圖3是一個(gè)可重構(gòu)計(jì)算單元的具體結(jié)構(gòu)圖；具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列由可重構(gòu)計(jì)算單元和其東南西北4個(gè)方向上的相鄰可重構(gòu)計(jì)算單元分別通過(guò)2路輸入數(shù)據(jù)通路和2路輸出數(shù)據(jù)通路連接而成。
面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列中的每個(gè)可重構(gòu)計(jì)算單元結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括輸入路由模塊1、運(yùn)算模塊2、輸出路由模塊3、配置模塊4。配置模塊4用于存放單元配置信息以及計(jì)算常數(shù)，和單元中所有模塊相連。這里，配置模塊4可由基于雙端口D觸發(fā)器的寄存器堆文件構(gòu)成。
圖3為每個(gè)可重構(gòu)計(jì)算單元的具體結(jié)構(gòu)示意圖，輸入路由模塊1包括三個(gè)2選1輸入多路復(fù)選器5和三個(gè)8選1輸入多路復(fù)選器6，輸出路由模塊3包括八個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器7；輸入路由模塊1中的三個(gè)8選1輸入多路復(fù)選器6的輸入端均和該可重構(gòu)計(jì)算單元東南西北四個(gè)方向上的輸入數(shù)據(jù)通路ein1，ein2，sin1，sin2，win1，win2，nin1，nin2相連，每個(gè)8選1輸入多路復(fù)選器6的輸出端分別和一個(gè)2選1輸入多路復(fù)選器5的一輸入端相連，每個(gè)2選1輸入多路復(fù)選器5的另一個(gè)輸入端和配置模塊4中的常數(shù)存儲(chǔ)單元相連，三個(gè)2選1輸入多路復(fù)選器5的輸出端ain，bin，cin連接到計(jì)算模塊2的輸入端，計(jì)算模塊2的輸出端fout，cout和輸出路由模塊3中的八個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器7的輸入端相連。八個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器7分別分布在可重構(gòu)計(jì)算單元東南西北四個(gè)方向上，每個(gè)方向上有兩個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器7，其中每個(gè)方向上的第一5選1輸出多路復(fù)選器7和該可重構(gòu)計(jì)算單元其他三個(gè)方向上的第一輸入數(shù)據(jù)通路相連，每個(gè)方向上的第二5選1輸出多路復(fù)選器7和該可重構(gòu)計(jì)算單元其他三個(gè)方向上的第二輸入數(shù)據(jù)通路相連。例如，東面第一5選1輸出多路復(fù)選器7的輸入端分別和南、西、北方向上第一數(shù)據(jù)輸入信號(hào)sin1，win1，nin1相連，東面第二5選1輸出多路復(fù)選器7的輸入端分別和南、西、北方向上第二數(shù)據(jù)輸入信號(hào)sin2，win2，nin2相連，南面第一5選1輸出多路復(fù)選器7的輸入端分別和東、西、北方向上第一數(shù)據(jù)輸入信號(hào)ein1，win1，nin1相連，南面第二5選1輸出多路復(fù)選器7的輸入端分別和東、西、北方向上第二數(shù)據(jù)輸入信號(hào)ein2，win2，nin2相連，西面第一5選1輸出多路復(fù)選器7的輸入端分別和東、南、北方向上第一數(shù)據(jù)輸入信號(hào)ein1，sin1，nin1相連，西面第二5選1輸出多路復(fù)選器7的輸入端分別和東、南、北方向上第二數(shù)據(jù)輸入信號(hào)ein2，sin2，nin2相連，北面第一5選1輸出多路復(fù)選器7的輸入端分別和東、南、西方向上第一數(shù)據(jù)輸入信號(hào)ein1，sin1，win1相連，北面第二5選1輸出多路復(fù)選器7的輸入端分別和東、南、西方向上第二數(shù)據(jù)輸入信號(hào)ein2，sin2，win2相連。八個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器7的輸出端和該可重構(gòu)計(jì)算單元的東南西北四個(gè)方向上的輸出數(shù)據(jù)通路eout1，eout2，sout1，sout2，wout1，wout2，nout1，nout2相連。配置模塊4和可重構(gòu)計(jì)算單元中2選1輸入多路復(fù)選器5、8選1輸入多路復(fù)選器6以及輸出多路復(fù)選器7相連。
其中，計(jì)算模塊2支持13種不同類別的計(jì)算，包括面向邏輯的——與(and)、與非(nand)、或(or)、或非(nor)；面向控制的——比較(＞)、判零(zero)、判一(one)、多路復(fù)選(merge)、動(dòng)態(tài)路由(split)；面向算術(shù)的——異或(xor)、移位(andor)、全加(+)、全減(-)。使得可重構(gòu)計(jì)算單元既具有面向計(jì)算的特性，又兼顧到了通用靈活性。這13種計(jì)算的具體實(shí)現(xiàn)邏輯如下表所示

本發(fā)明的面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列工作過(guò)程如下該面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列中各可重構(gòu)計(jì)算單元，根據(jù)其各自配置模塊4中的配置信息，選擇相應(yīng)的路由模式以及計(jì)算功能，開(kāi)始工作。各可重構(gòu)計(jì)算單元通過(guò)輸入路由模塊1，對(duì)相鄰單元連接輸入數(shù)據(jù)以及配置模塊存儲(chǔ)的常數(shù)進(jìn)行選擇，獲得待計(jì)算數(shù)據(jù)輸出給計(jì)算模塊2。其中，輸入路由模塊1中的8選1輸入多路復(fù)選器6用于對(duì)相鄰單元連接輸入數(shù)據(jù)ein1，ein2，sin1，sin2，win1，win2，nin1，nin2進(jìn)行選擇，并將選擇結(jié)果輸出到相應(yīng)的2選1輸入多路復(fù)選器7。2選1輸入多路復(fù)選器7則用于對(duì)8選1輸入多路復(fù)選器6的輸出以及配置模塊存儲(chǔ)的常數(shù)const進(jìn)行選擇，生成三個(gè)待計(jì)算數(shù)據(jù)ain，bin，cin。計(jì)算模塊2獲得待計(jì)算數(shù)據(jù)ain，bin，cin之后，根據(jù)配置信息決定的計(jì)算功能進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果fout，cout輸出到輸出路由模塊3。輸出路由模塊3中分布于東南西北四個(gè)方向的八個(gè)5選1的輸出多路復(fù)選器7，對(duì)計(jì)算結(jié)果fout，cout以及與其不在同一方向上的相鄰單元輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，產(chǎn)生該可重構(gòu)計(jì)算單元在東南西北四個(gè)方向上的八個(gè)相鄰單元輸出數(shù)據(jù)eout1，eout2，sout1，sout2，wout1，wout2，nout1，nout2，輸出到與其相鄰的可重構(gòu)計(jì)算單元作為相鄰單元輸入數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列中，各可重構(gòu)計(jì)算單元如上述方式協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)一定的計(jì)算功能。
上述實(shí)施例用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列，其特征是它由可重構(gòu)計(jì)算單元和其東南西北4個(gè)方向上的相鄰可重構(gòu)計(jì)算單元分別通過(guò)2路輸入數(shù)據(jù)通路和2路輸出數(shù)據(jù)通路連接而成，每個(gè)可重構(gòu)計(jì)算單元包括輸入路由模塊(1)、計(jì)算模塊(2)、輸出路由模塊(3)和用于存放可重構(gòu)計(jì)算單元配置信息的配置模塊(4)，其中，輸入路由模塊(1)包括三個(gè)2選1輸入多路復(fù)選器(5)和三個(gè)8選1輸入多路復(fù)選器(6)，輸出路由模塊(3)包括八個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器(7)；輸入路由模塊(1)中的三個(gè)8選1輸入多路復(fù)選器(6)的輸入端均和該可重構(gòu)計(jì)算單元東南西北四個(gè)方向上的輸入數(shù)據(jù)通路(ein1，ein2，sin1，sin2，win1，win2，nin1，nin2)相連，每個(gè)8選1輸入多路復(fù)選器(6)的輸出端分別和一個(gè)2選1輸入多路復(fù)選器(5)的一輸入端相連，每個(gè)2選1輸入多路復(fù)選器(5)的另一個(gè)輸入端和配置模塊(4)中的常數(shù)存儲(chǔ)單元相連，每個(gè)2選1輸入多路復(fù)選器(5)的輸出端連接到計(jì)算模塊(2)的輸入端，計(jì)算模塊(2)的輸出端和輸出路由模塊(3)中的八個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器(7)的輸入端相連，八個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器(7)分別分布在該可重構(gòu)計(jì)算單元東南西北四個(gè)方向上，每個(gè)方向上有兩個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器(7)，其中每個(gè)方向上的第一5選1輸出多路復(fù)選器(7)和該可重構(gòu)計(jì)算單元其他三個(gè)方向上的第一輸入數(shù)據(jù)通路相連，每個(gè)方向上的第二5選1輸出多路復(fù)選器(7)和該可重構(gòu)計(jì)算單元其他三個(gè)方向上的第二輸入數(shù)據(jù)通路相連，八個(gè)5選1輸出多路復(fù)選器(7)的輸出端和該可重構(gòu)計(jì)算單元的東南西北四個(gè)方向上的輸出數(shù)據(jù)通路(eout1，eout2，sout1，sout2，wout1，wout2，nout1，nout2)相連，配置模塊(4)和可重構(gòu)計(jì)算單元中2選1輸入多路復(fù)選器(5)、8選1輸入多路復(fù)選器(6)以及輸出多路復(fù)選器(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列，其特征在于所說(shuō)的可重構(gòu)計(jì)算單元中的計(jì)算模塊(2)，包括與、與非、或、或非、異或、比較、判零、判一、多路復(fù)選、動(dòng)態(tài)路由、移位、全加和全減計(jì)算電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列，其特征在于所說(shuō)的可重構(gòu)計(jì)算單元中的配置模塊(4)由基于雙端口D觸發(fā)器的寄存器堆文件構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的面向計(jì)算的通用型可重構(gòu)計(jì)算陣列由可重構(gòu)計(jì)算單元和其東南西北4個(gè)方向上的相鄰可重構(gòu)計(jì)算單元分別通過(guò)2路輸入數(shù)據(jù)通路和2路輸出數(shù)據(jù)通路連接而成。每個(gè)可重構(gòu)計(jì)算單元包括配置模塊、計(jì)算模塊、輸入路由模塊和輸出路由模塊。各可重構(gòu)計(jì)算根據(jù)配置信息工作，輸入路由模塊對(duì)相鄰單元連接通路上的輸入數(shù)據(jù)以及常數(shù)進(jìn)行選擇，產(chǎn)生待計(jì)算數(shù)據(jù)輸出到計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算，輸出路由模塊對(duì)輸入數(shù)據(jù)以及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行選擇產(chǎn)生相鄰單元連接通路上的輸出數(shù)據(jù)。本發(fā)明既能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單邏輯控制功能，又涵蓋了常用高頻計(jì)算功能，并且采用相鄰單元連接，有利于減少布線資源浪費(fèi)、提高單元利用率。
文檔編號(hào)G06F15/76GK1776662SQ200510061778
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者沈海斌, 季愛(ài)明 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)