VLSI DSP之脉动阵列

本节主要介绍了VLSI DSP中脉动阵列基本概念与设计方法。

脉动阵列的基本概念

• 脉动架构是在规则依赖图（DG）上，利用线性映射技术来设计的

• 规则DG：若在DG中的任意节点沿某方向的一个边代表DG中所有节点沿相同方向的边，称为规则DG

• 二维坐标系中，节点标号为$(i,j)$，$[1,0]$表示$x$方向，$[0,1]$表示$y$方向

  

• 矢量定义：

  • 节点标号矢量：$I^T=(i,j)$
  • 投影矢量（迭代矢量）：$d^T=(d_1,d_2)$给出投影方向，长度为该方向上节点间距
  • PE空间矢量（处理器矢量）：$p^T=(p_1,p_2)$，节点$I^T=(i,j)$被分配到标号为$p^TI=(p_1i+p_2j)$的PE执行
  • 调度矢量：$S^T=(s_1,s_2)$，节点$I$在时刻$s^TI$被PE执行
  • 选择$d^T=(1,0),p^T=(0,1),s^T=(1,0)$，使得$s^Td=1$时，硬件利用率$HUE=\frac1{|s^|}$可以达到100%
  

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脉动阵列的设计方法

• 绘制算法的规则依赖图（Regular DC）
• 添加投影、PE空间矢量和调度矢量
• 边缘映射
• 构造最终脉动阵列电路

1.绘制算法的规则DG

2.添加投影、PE空间矢量和调度矢量

• PE分配：
  $$
  p^T=(0,1)
  $$

  $$
  p^TI=j
  $$

  • 则说明每个节点的纵坐标就决定着处理器的编号
  

• 调度分配：
  $$
  S^T=(1,0)
  $$

  $$
  S^TI=i
  $$

  • 则说明每个节点的横坐标就决定着调度的时刻

3.边缘映射

• 例：

  

• 边缘映射表

4.构造最终脉动阵列