Устройство для вычисления свертки

(1% (и) СОЮЗ СОВЕТСНИХсоцидлистичеснРЕСПУБЛИН С 06 У 15/347 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпо изоБРетениям и ОтнРытиямпРи Гннт сссР АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ 24 ра У 14 (54) (57) НИЯ СВЕР ЯВ Р 0 у Особе ется а я анизаычислиспольчислиобра Изобретение относитсяой технике и может быт т ов 1)вано в. специализиро ных в ствах ерт 1.Р ельных машин и устро .Цель из цион альнь бре тени х возмож игнало разме + 1такто отк 2,рение фун устройств с числения а .счет и сте Изобретение ельной техникек вычислить исполь тноситс и можетлизирова ых вычислиах цифроя вычисления ов ано в специа строиств алов дл тельных машинахвой обработки с свертки, опредеалгоритмом,иодсивн емои бретени- расширение фуностей за счет вынальных возмож и тки по рекурсивном ения оритму. На фи.1 предс ройства учая Р и входйых иг,2-ф лена структу ртвычисления св Р, = 2 и 1= и выходных дансхема ус и для пото циональная схема ых: на,8)Вычисления на СВИС.льной обработки; Пеод ред. Д.Ивенса,с.348,рис.16.8,идетельство СССР свертки по рекурсивному алгоритмуУстройство содержит матрицы Р хвычислительных модулей (1, Р - рмерности соответственно выходноговектора у, вектора весовых коэффиентов (д) и 1 регистров. В основуботы устройства положен алгоритмчисления свертки, который задан рнуррентньмн Ооотноееннямн у.= 0;(Ро Р,+Р, -1, у =у; нностями работы устройс параллельно-поточная ор ычислений. Время вычисл ки для 1 входных вектор О+ 1 1) "де (Р 0+ 1 рность входного вектора 1), равно Р 0 + Р 1 + 21(1 у)-го вычислительного модуля; н фиг.3 - схема (К,1)-го вычислительного модуля (т 2 Р е 1, 1 щ 1,1; К р, т 2, Ре е р, + 1; Ре, р размерности векторов весовых коэфф циентов г .и ю, 1 - размерность вых ного вектора); на фиг.4 - картина распространения вычислительных фрон тов устройства; на фиг.5 - временные диаграммы работы устройства.Устройство для вычисления свертк (фиг,1) содержит первую группу инт ф ационных входов 1, вторую групинформационных входов 2, третьюпу информационных входов 3, четр ую группу информационных входов4, пятую группу информационных входов 5, синхровход б, регистры 7,вычислительные модули 8 и 9, группувыходов 10 устройства,(К,3)-й вычислительный модульсодержит первый 23, второй 24 и тре".тий 25 информационные входы, синхровход 26, регистры 27-30, умножитель31, сумматор 32, первый выход 33,второй выход 34, третий выход 35.В основу работы устройства положен рекурсивный алгоритм вычисления свертки, который задан рекуррентными соотношениями для х=0,1-1 10 15- 0 у(р) +Их Р д ОРР 1 Р У УЭРо+ Р( 1 фР,- )1 30 На входы 1 1 и 1 постоянно подаются нулевые значения, на входы 34, 3 и 3 постоянно подаются со 50 ответственно значения элементов юг, со, и (о на входы 4 и 4 постоянно подаются соответственно значения эле- МЕНТОВ Г И ГгНа нулевом такте на вход 2 пода55И ется элемент х . При этом в вычислиотельном модуле 9 , формируется значе- ние При описании работы устройства в обозначении У" ) в скобках указывается номер -го рекуррентного шага, а в обозначении Уномер указывает номер такта работы устройстваа,Устройство работает следующим образом.40В исходном состоянии регистры 15-17, 27-30 устанавливаются в нулевое состояние.Рассмотрим работу устройства при вычислении свертки для входного век тора Х (1,5) и начальных значений У (1,2) .+ (д)о хо Формула изобретения Устройство для вычисления свертки, содержащее матрицу Ро х 1 (Ро, 1 размерности соответственно вектора весовых коэффициентов ь 1) и выходного вектора у) вычислительных модулей, причем первый информационный вход (1,3) -го вычислительного модуля подключен к первому выходу (,1-1)-го вычислительного модуля (Г = Р, + 2, Р + Ро+ 1, 1 = 2 1; РУ - РазмеР- ность вектора весовых коэффициентов г), второй информационный вход На первом такте на вход 2: подается элемент хПри этом в вычислительном модуле9) формируется значение у) = уо ++ х 1 Ы 1, на втором такте на входй2 +1 и 2 г подаются соответственноэлементы х г и х ПРи этом в вычислительном модуле 9 , формируетсязначение у о = у( +(д х , в вычислительном модуле 9 6,1 - значениеу(о) у(-1) + (, хоНа третьем такте в вычислительном модуле 8 З 1 формируется значение3у( = у(ф + г у, в вычислительномо й -гфмодуле 9 сформируется значение у(",О 1+(, хо,На чертвертом такте на вход 2 Мподается значение элемента х . При4этом в вычислительном модуле 81формируется значение уГ) = у( +( 17 значение У о = Уф подается навыход устройства 10 в вычислительном модуле 8 формируется значениеу 1 = у 1 + ггу ., в вычиыительночмодуле 9 з - значение у= у ++И 1 ХНа последующих тактах аналогичнымобразом Формируются остальные элементы У,(1 = 2, 1-1). Картина рас-.пространения вычислительных фронтов показана на фиг.4, временные диаграммы работы устройства на фиг,5Период ввода соответствующих элементов очередного входного векторах(1,Ч) равен одному такту работыустройства,(К = Р+ 2, Рр + Р,) подключен квторому выходу (К+1, З) -го вычислительного модуля, третий информационный вход (К 1) -го вычислительного модуля подключен к третьемувыходу (К+1,1)-го вычислительногомодуля (1 = 1,1), третьи информационные входы (Р + Р+ 1,1) -х вычислительных модулей образуют первую группу информационных входовустройства, вторую группу информационньм входов которого образуют вторые информационные входы (п,щ -хвычислительных модулей (и = Р, + 2,Ро+Р, +1, еслиш=1 ип=Р ++ Р, + 1, если в =. 2, .), первые информационные входы (,1) -х вычислительных модулей образуют третьюгруппу информационных входов устройства, синхровход которого подключенк синхровходам (,1)-х вычислительных модулей, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функцио -нальных возможностей устройства засчет вычисления свертки по рекурсивному алгоритму, в устройство введеныматрица Р х 1 вычислительных моду 539 6лей и 1 регистров, выходы которыхобразуют группу выходов устройства,четвертая и пятая группы информационных входов которого образованысоответственно первыми и вторыми инФормационными входами (Р, 1)-х вычислительных нодулей (Р 2, Р,1),первый информационный вход (ц,) -го 10 вычислительного модуля подключен кпервому выходу (ц,1 - 12-го вычислительного модуля (с 1 = 2, Р + 1), вто"рой информационный вход (з 1)-го вычислительного модуля подключен к вто-рому выходу (з 1, 3 1)-го вычислительного модуля (з = 3, Р 1 + 1),третий информационный вход (1,1) -говычислительного модуля подключен ктретьему выходу (ц+1,1)-го вычисли тельного модуля, третий выход (2,1)-го вычислительного модуля подклнгчен к информационному входу (1,1)- го регистра, выход (1,1-1)-го регистра подключен к второму информаци онному входу (2,1)-го вычислительного модуля, синхровходы всех регистров и вычислительных модулей подключены к синхровходу устройства,сное рытиям при ГКНТ ССС