CN107332789B - 基于click控制器的全异步人工神经元网络的通讯方法 - Google Patents

基于click控制器的全异步人工神经元网络的通讯方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于click控制器的全异步人工神经元网络的通讯方法，该方法通过二级的微流水控制模块对整个模块进行管控，二级微流水控制模块为一条异步微流水线控制模块对交换节点模块中的数据流通进行控制；一级微流水控制模块中包含五条同构的异步微流水线，每条微流水线的fire_0～fire_3对四级缓冲数据流通进行控制，fire_4，fire_6，fire_8对仲裁器的数据流通进行控制，fire_5，fire_7作为仲裁器优先级跳变的触发信号。本发明通过全异步微流水控制的通讯方法，使通讯过程中无时钟信号，减少等待时间，加快运行速度，提高运算速度，从而提高基于click控制器的全异步人工神经元网络芯片的通讯电路数据流通速率；该方法具有路径可预计性，性能稳定。

Description

基于click控制器的全异步人工神经元网络的通讯方法
技术领域
本发明属于通讯技术领域，尤其涉及一种基于click控制器的全异步人工神经元网络的通讯方法。
背景技术
采用Mesh结构的路由算法是NoC片上路由模块的核心算法部分，由于现有的NoC的通讯机制采用全局异步、局部同步的技术，因而基于NoC片上路由XY路由算法是采用时钟信号控制，由于每次都要受到时钟边沿的触发，则存在等待时间，这样会浪费大量的时间，运算速度慢，造成NoC片上路由模块数据流通速率低，且该算法的路径可预计性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于click控制器的全异步人工神经元网络的通讯方法，旨在解决上述已有技术中存在的基于NoC片上路由XY路由算法是采用时钟信号控制，由于每次都要受到时钟边沿的触发，则存在等待时间，浪费大量的时间，运算速度慢，造成NoC片上路由模块数据流通速率低，且该算法的路径可预计性差的问题。
本发明是这样实现的，一种基于click控制器的全异步人工神经元网络的通讯方法，该方法包括：
(1)二级微流水线微流水控制模块为一条异步微流水线控制模块，对交换节点模块中的数据流通进行控制；所述二级微流水线微流水控制模块通过Local_in、East_in、West_in、North_in、South_in五个方向上的使能信号Local_in_R、East_in_R、West_in_R、North_in_R、South_in_R共同影响in_R_0来触发，触发机制为任意方向使能信号均能影响in_R_0触发；
(2)流水线通过计数器模块对输入的所述五个方向上的使能信号Local_in_R，East_in_R，West_in_R，North_in_R，South_in_R进行奇偶计数；
(3)当in_R_0触发时，流水线控制模块开始工作，Local_in、West_in、East_in、North_in、South_in通过32位选择器模块，接收仲裁器仲裁结果，实现对五向输入的选择输出，输出结果为Total_in，然后通过三级fire信号对触发器进行触发作用，实现数据流的流通；
(4)五个方向数据进入通讯节点模块以后，通过一级微流水线微流水控制模块中设置的五条同构的异步微流水线数据流进行管控；首先每条微流水线的fire_0～fire_3对四级缓冲数据流通进行控制，其次fire_4将请求信号通过触发器传入仲裁器中，仲裁器对请求信号进行仲裁，将输出结果送入触发器当中，随后fire_5触发仲裁器，使其优先级进行跳变，接着通过fire_6将仲裁结果通过触发器传入通讯节点内部处理模块，作为内部的二级微流水线微流水控制模块的使能信号，当数据处理完毕，一级微流水线的fire_7使得仲裁器优先级跳变，最终数据在fire_8对触发器的触发后，从通讯节点模块输出结果。
进一步地，所述二级微流水线微流水控制模块的三级fire信号中数据传输方法如下：
第一级fire信号将所述Total_in数据通过触发器传入32位选择器模块；数据进入通讯节点模块后对数据在X轴东西方向的流向进行判断，随后将数据传入X轴方向数据判断模块；传入X轴方向数据判断模块的地址数据信息对X轴方向上数据进行分析，判定X轴方向上数据是否为空；当X轴方向上数据为空时，数据将会送入Y轴方向数据判断模块；传入Y轴方向数据判断模块的地址数据信息对Y轴方向上的正负方向进行判断输出North_message，South_message；
第二级fire信号将所述North_message，South_message数据通过触发器传入下一级数据判断模块；传入数据判断模块的地址数据信息对Y轴方向上数据进行分析，判定Y轴方向上数据是否为空；当Y轴方向上数据为空时，数据传入触发器，最终将会通过第三级fire信号触发由本地输出端口Local_out输出。
进一步地，所述第一级fire信号中的数据传输过程中，当X轴方向上数据不为空时，数据将会传入触发器最终将会通过第三级fire信号触发，由West_out，East_out输出。
进一步地，所述第二级fire信号中的数据传输过程中，当Y轴方向上数据不为空时，数据将会传入触发器最终将会通过第三级fire信号触发，由South_out，North_out输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供的基于click控制器的全异步人工神经元网络的通讯方法，由于通过纯异步信号控制实现网络通讯，异步电路由于采用握手协议产生各流水段局部时钟，取代了目前NoC片上路由实现中的全局异步、局部同步的控制机制，因而数据传输过程中消除了时钟信号，节约时间，加快运行速度，从而提高运算速度，最终提高NoC片上路由模块数据流通速率；另外，该算法具有路径可预计性，性能稳定，可重用性和鲁棒性好。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于异步控制的片上路由网通信模块的一种结构示意图。
图2是本发明实施例提供的交换节点(Router_node_module)模块的示意图。
图3是本发明实施例提供的异步微流水线(Pipeline)控制模块的电路图。
图4是本发明实施例提供的二级微流水线(Pipeline_module_0)微流水控制模块的控制示意图。
图5是本发明实施例提供的一级微流水线(Pipeline_module_1)微流水控制模块的控制示意图。
图6是本发明实施例提供的二级微流水线(Pipeline_module_0)微流水控制下的组合逻辑(Router_logic_module)模块的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
基于异步控制的片上路由网通信模块如图1所示，图1为4乘4路由网状结构，每个路由节点通过网络连接，每个资源节点通过本地输入Local_in，输出Local_out与之匹配的交换节点交互，通过发送带有地址与数据的32bit信息流，传送给交换节点，通过路由网中的交换节点之间的通信，实现资源节点之间的数据流通。并且在边缘节点上，在路由网的四周也挂载了资源节点。
每个交换节点的结构如图2所示，每个交换节点中包括东南西北四个方向的数据流通通道，并含有本地输入输出的数据流通通道，以便与本地的资源节点进行数据流通，实现资源节点与交换节点的交互，其路由节点的模块化层级与图2中所展示的一样。
异步微流水线(Pipeline)控制模块的电路图如图3所示，当一个组合功能模块之间通过寄存器来对输出数据进行寄存，通过异步微流水线(Pipeline)控制电路对寄存器进行触发，使得数据能流入下一级的组合功能模块，从而达到数据流通，并对数据的输出输入正确性进行的合理的管控，达到组合功能模块输出结果可控化的效果。
数据传输过程如下：
二级微流水线(Pipeline_module_0)微流水控制模块为一条异步微流水线(Pipeline)控制模块对交换节点(Router_node_module)模块中的数据流通进行控制，所述流水线控制模块通过Local_in、East_in、West_in、North_in、South_in五个方向上的使能信号Local_in_R、East_in_R、West_in_R、North_in_R、South_in_R共同影响in_R_0来触发，触发机制为任意方向使能信号均能影响in_R_0触发；图4所示模块后续微流水线的使能信号由选择器select对输入信号的特征进行判断，随后流水线通过count计数器模块对输入的五个方向上的使能信号Local_in_R，East_in_R，West_in_R，North_in_R，South_in_R进行奇偶计数，实现对后续微流水的触发，由于异步微流水线(Pipeline)的使能信号是上升下降沿都可以对流水线进行触发，从而达到流水线对数据流管理的目的。当in_R_0触发时，流水线控制模块开始工作，通过三级fire信号对触发器进行触发作用，实现数据流的流通。
五个方向数据进入通讯节点模块以后，通过一级微流水线(Pipeline_module_1)微流水控制模块中设置的五条同构的异步微流水线数据流进行管控；首先每条微流水线的fire_0～fire_3对四级缓冲数据流通进行控制，其次fire_4将请求信号通过触发器传入仲裁器中，仲裁器对请求信号进行仲裁，将输出结果送入触发器当中，随后fire_5触发仲裁器，使其优先级进行跳变，接着通过fire_6将仲裁结果通过触发器传入通讯节点内部处理模块，作为内部的二级微流水线(Pipeline_module_0)微流水控制模块的使能信号，当数据处理完毕，一级微流水线的fire_7使得仲裁器优先级跳变，最终数据在fire_8对触发器的触发后，从通讯节点模块输出结果。
Local_in、West_in、East_in、North_in、South_in通过32位选择器(Mux_32bit_module)模块，接收仲裁器仲裁结果，实现对五向输入的选择输出，输出结果为Total_in；二级微流水线(Pipeline_module_0)微流水控制模块的第一级fire信号将Total_in数据通过触发器传入32位选择器(Mux_32bit_module)模块；当数据进入通讯节点模块后对数据在X轴东西方向的流向进行判断，随后将数据传入X轴方向数据判断(Data_X_Dispose_32bit_module)模块；传入X轴方向数据判断(Data_X_Dispose_32bit_module)模块的地址数据信息对X轴方向上数据进行分析，如果X轴方向上数据不为空，数据将会传入触发器最终将会通过流水线模块的第三级fire信号触发，由West_out，East_out输出，如果X轴方向上数据为空，数据将会送入Y轴方向数据判断(Data_Y_Dispose_32bit_module)模块；传入Y轴方向数据判断(Data_Y_Dispose_32bit_module)模块的地址数据信息对Y轴方向上的正负方向进行判断输出North_message，South_message；
二级微流水线(Pipeline_module_0)微流水控制模块的第二级fire信号将North_message，South_message数据通过触发器传入下一级Data_Dispose_32bit_module模块；传入Data_Dispose_32bit_module模块的地址数据信息对Y轴方向上数据进行分析，如果Y轴方向上数据不为空，则数据将会从传入触发器最终将会通过流水线模块的第三级fire信号触发，由South_out，North_out输出，如果Y轴方向上数据为空，则数据传入触发器最终将会通过流水线模块的第三级fire信号触发由本地输出端口Local_out输出；
二级微流水线(Pipeline_module_0)微流水控制模块的第三级fire信号将Local_out，East_out，West_out，South_out，North_out数据通过触发器输出。图5是本发明实施例提供的一级微流水线(Pipeline_module_1)微流水控制模块的控制示意图。图6是本发明实施例提供的二级微流水线(Pipeline_module_0)微流水控制下的组合逻辑(Router_logic_module)模块的结构图。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于click控制器的全异步人工神经元网络的通讯方法，其特征在于，该通讯方法包括：
(1)二级微流水线微流水控制模块为一条异步微流水线控制模块，对交换节点模块中的数据流通进行控制；所述二级微流水线微流水控制模块通过Local_in、East_in、West_in、North_in、South_in五个方向上的使能信号Local_in_R、East_in_R、West_in_R、North_in_R、South_in_R共同影响in_R_0来触发，触发机制为任意方向使能信号均能影响in_R_0触发；
(2)流水线通过计数器模块对输入的所述五个方向上的使能信号Local_in_R，East_in_R，West_in_R，North_in_R，South_in_R进行奇偶计数；
(3)当in_R_0触发时，流水线控制模块开始工作，Local_in、West_in、East_in、North_in、South_in通过32位选择器模块，接收仲裁器仲裁结果，实现对五向输入的选择输出，输出结果为Total_in，然后通过三级fire信号对触发器进行触发作用，实现数据流的流通；
(4)五个方向数据进入通讯节点模块以后，通过一级微流水线微流水控制模块中设置的五条同构的异步微流水线数据流进行管控；首先每条微流水线的fire_0～fire_3对四级缓冲数据流通进行控制，其次fire_4将请求信号通过触发器传入仲裁器中，仲裁器对请求信号进行仲裁，将输出结果送入触发器当中，随后fire_5触发仲裁器，使其优先级进行跳变，接着通过fire_6将仲裁结果通过触发器传入通讯节点内部处理模块，作为内部的二级微流水线微流水控制模块的使能信号，当数据处理完毕，一级微流水线的fire_7使得仲裁器优先级跳变，最终数据在fire_8对触发器的触发后，从通讯节点模块输出结果。
2.根据权利要求1所述基于click控制器的全异步人工神经元网络的通讯方法，其特征在于，所述二级微流水线微流水控制模块的三级fire信号中数据传输方法如下：
第一级fire信号将所述Total_in数据通过触发器传入32位选择器模块；数据进入所述通讯节点模块后对数据在X轴东西方向的流向进行判断，随后将数据传入X轴方向数据判断模块；传入X轴方向数据判断模块的地址数据信息对X轴方向上数据进行分析，判定X轴方向上数据是否为空；当X轴方向上数据为空时，数据将会送入Y轴方向数据判断模块；传入Y轴方向数据判断模块的地址数据信息对Y轴方向上的正负方向进行判断输出North_message，South_message；
第二级fire信号将所述North_message，South_message数据通过触发器传入下一级数据判断模块；传入数据判断模块的地址数据信息对Y轴方向上数据进行分析，判定Y轴方向上数据是否为空；当Y轴方向上数据为空时，数据传入触发器，最终将会通过第三级fire信号触发由本地输出端口Local_out输出。
3.根据权利要求2所述基于click控制器的全异步人工神经元网络的通讯方法，其特征在于，所述第一级fire信号中的数据传输过程中，当X轴方向上数据不为空时，数据将会传入触发器最终将会通过第三级fire信号触发，由West_out，East_out输出。
4.根据权利要求2所述基于click控制器的全异步人工神经元网络的通讯方法，其特征在于，所述第二级fire信号中的数据传输过程中，当Y轴方向上数据不为空时，数据将会传入触发器最终将会通过第三级fire信号触发，由South_out，North_out输出。
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