[go: up one dir, main page]

RU2331923C2 - Information processing device - Google Patents

Information processing device Download PDF

Info

Publication number
RU2331923C2
RU2331923C2 RU2006134402/09A RU2006134402A RU2331923C2 RU 2331923 C2 RU2331923 C2 RU 2331923C2 RU 2006134402/09 A RU2006134402/09 A RU 2006134402/09A RU 2006134402 A RU2006134402 A RU 2006134402A RU 2331923 C2 RU2331923 C2 RU 2331923C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
data
memory
bus
output
Prior art date
Application number
RU2006134402/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006134402A (en
Inventor
Филипп Геннадьевич Нестерук (RU)
Филипп Геннадьевич Нестерук
Лес Геннадьевна Нестерук (RU)
Леся Геннадьевна Нестерук
Геннадий Филиппович Нестерук (RU)
Геннадий Филиппович Нестерук
Леонид Георгиевич Осовецкий (RU)
Леонид Георгиевич Осовецкий
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики"
Priority to RU2006134402/09A priority Critical patent/RU2331923C2/en
Publication of RU2006134402A publication Critical patent/RU2006134402A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2331923C2 publication Critical patent/RU2331923C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: this device contains the block for data input, data output block, ring bus, local pools of command packages each one consisting of command memory block, block of functional parameters memory, memory block of data readiness, memory block of readiness control, readiness scheme, decipher, block of accumulator memory, multiplier, summer, block of activation function and data package registry, blocks of stack data memory, priority chains, compare circuits, input clamping circuits, each of them is created by the address registers according the number of jack fields of data package and data registry.
EFFECT: increase of device efficiency due to implementation of data processing according to its place of storage in the multifunctional pools' memory of the command packages and time adjustment of the data input and converting processes.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении систем обработки информации в нейросетевом базисе.The invention relates to computer technology and can be used to build information processing systems in a neural network basis.

Известно устройство для обработки информации на базе регулярной структуры ЗУПВ, ориентированное на параллельное выполнение вычислений и содержащее взаимосвязанные посредством коммутатора операционные блоки, блоки памяти, и блоки ввода/вывода данных [Паттерсон Д., Андерсон Т., Кадвел Н., Фромм Р., Китон К., Козяракис К., Томас Р, Елик К. Доводы в пользу IRAM. - Компьютерра, №15, 1998, Приложение С.3-14].A device for processing information based on the regular structure of RAM, oriented to parallel computing and containing interconnected via a switch operating units, memory units, and data input / output blocks [Patterson D., Anderson T., Cadvel N., Fromm R., Keaton K., Kozyarakis K., Thomas R, Elik K. Arguments in favor of IRAM. - Computerra, No. 15, 1998, Appendix C.3-14].

Вследствие ограниченного числа процессорных блоков данное устройство не позволяет эффективно решать задачи нейросетевого базиса с высокой степенью распараллеливания вычислительного процесса.Due to the limited number of processor units, this device does not allow to efficiently solve the tasks of a neural network basis with a high degree of parallelization of the computing process.

Известно устройство для обработки информации, содержащее командные пулы, образованные блоками памяти команд, памяти данных и стековой памятью данных, операционные блоки, взаимосвязанные с командными пулами, а также блоки ввода и вывода данных, подключенные к параллельной шине [Компьютеры на СБИС: в 2-х кн. Кн. 1: Пер. с япон. / Мотоока Т., Томита С. и др. - М.: Мир, 1988, с.102-107].A device for processing information is known that contains command pools formed by blocks of command memory, data memory and a stack of data memory, operational blocks interconnected with command pools, as well as data input and output blocks connected to a parallel bus [VLSI Computers: 2- x kn. Prince 1: Trans. with japan. / Motooka T., Tomita S. et al. - M.: Mir, 1988, pp. 102-107].

Недостаток этого устройства - программное распараллеливание вычислений: с помощью компилятора определяется возможность одновременного выполнения ряда программных фрагментов и производится их закрепление за конкретными операционными блоками. Подобный подход не позволяет реализовать потенциальные возможности распараллеливания вычислительного процесса.The disadvantage of this device is software parallelization of calculations: with the help of the compiler, the ability to simultaneously execute a number of program fragments is determined and assigned to specific operating units. This approach does not allow to realize the potential for parallelizing the computing process.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, выбранным авторами за прототип, является устройство для обработки информации, содержащее пулы командных пакетов, каждый из которых образован из блоков локальной памяти команд, локальной памяти функциональных параметров, локальной памяти готовности данных и взаимосвязан с одноименным блоком стековой памяти результатов и кольцевой шиной, с которой соединены блоки ввода данных, блоки вывода данных [Патент 2179739 РФ, МПК G06F 15/00. Устройство для обработки информации. / Г.Ф.Нестерук, Ф.Г.Нестерук. - №2000108883/09; заявлено 10.04.2000; опубл. 20.02.2002. Бюл. №5. Приоритет от 10.04.2000].The closest technical solution to the present invention, chosen by the authors for the prototype, is an information processing device containing pools of command packets, each of which is composed of blocks of local command memory, local memory of functional parameters, local data availability memory and is interconnected with the same block of stack memory the results and the ring bus to which the data input units, data output units are connected [Patent 2179739 RF, IPC G06F 15/00. Device for processing information. / G.F. Nesteruk, F.G. Nesteruk. - No.2000108883 / 09; claimed 10.04.2000; publ. 02/20/2002. Bull. No. 5. Priority from 10.04.2000].

Недостатком прототипа является разнесение процессов обработки и хранения информации во времени и в структуре устройства, что снижает общую производительность вычислений вследствие интенсивного обмена данными между памятью и операционными блоками.The disadvantage of the prototype is the diversity of the processing and storage of information in time and in the structure of the device, which reduces the overall performance of the calculations due to the intensive exchange of data between memory and operating units.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности вычислений за счет организации обработки информации по месту ее хранения в пулах командных пакетов и совмещения во времени процессов занесения и преобразования данных.The objective of the present invention is to increase the productivity of calculations by organizing the processing of information at the place of its storage in the pools of the command packages and combining in time the processes of recording and data conversion.

Поставленная задача достигается тем, что в каждый из пулов командных пакетов устройства для обработки информации введены блок памяти управления готовностью, схема готовности, дешифратор, блок аккумуляторной памяти, умножитель, сумматор, блок функции активации и регистр пакетов данных, а каждый из блоков стековой памяти данных взаимосвязан с приоритетной цепью, схемами сравнения и входным фиксатором, образованным адресными регистрами по числу коммуникационных полей пакета данных и регистром данных, причем входные фиксаторы взаимосвязаны с кольцевой шиной и входной шиной соответствующего из блоков стековой памяти данных, а адресные регистры - с входами соответствующих схем сравнения и первыми выходами приоритетной цепи, первые входы каждой из которых соединены с выходами схем сравнения, а второй вход и второй выход - с выходом и входом одноименного блока стековой памяти данных, выходная шина адреса каждого из блоков стековой памяти данных взаимосвязана с адресными шинами блоков памяти команд, аккумуляторной памяти, памяти готовности данных, памяти управления готовностью, адресным регистром блока памяти функциональных параметров и дешифратором, а выходная шина каждого из блоков стековой памяти данных - с шинами данных блоков памяти команд, памяти функциональных параметров и входной шиной умножителя, вторая входная и выходная шины которого соединены соответственно с выходной шиной блока памяти функциональных параметров и входной шинной сумматора, вторая входная шина которого соединена с выходной шиной блока аккумуляторной памяти, а выходная шина - с входным регистром блока аккумуляторной памяти и входной шиной блока функции активации, выходные шины блока функции активации и блока памяти команд взаимосвязаны с входной шиной регистра пакетов данных, выходная шина которого соединена с кольцевой шиной, выходные шины одноименных блоков памяти готовности данных, памяти управления готовностью и дешифратора поразрядно объединены и взаимосвязаны с входным регистром блока памяти готовности данных и с входной шиной соответствующей схемы готовности, выход каждой из которых соединен с первым управляющим входом соответствующих входного регистра блока памяти готовности данных, входного регистра блока аккумуляторной памяти, адресного регистра блока памяти функциональных параметров и регистром пакетов данных, а вторые выходы всех приоритетных цепей объединены логическим элементом ИЛИ, взаимосвязанным со вторыми управляющими входами всех регистров пакетов данных.The task is achieved by the fact that in each of the pools of command packets of the device for processing information, a readiness control memory block, a readiness circuit, a decoder, a battery memory, a multiplier, an adder, an activation function block and a data packet register are introduced, and each of the data stack memory blocks interconnected with a priority circuit, comparison circuits, and an input latch formed by address registers by the number of communication fields of the data packet and the data register, and the input latch interconnections They are connected with the ring bus and the input bus of the corresponding data stack memory block, and the address registers are with the inputs of the corresponding comparison circuits and the first outputs of the priority circuit, the first inputs of each of which are connected to the outputs of the comparison circuits, and the second input and second output are connected to the output and the input of the same block of the stack data memory, the output bus address of each of the blocks of the stack data memory is interconnected with the address buses of the command memory blocks, battery memory, data ready memory, readiness control memory by the address register of the functional parameter memory block and the decoder, and the output bus of each of the blocks of the stacked data memory with data buses of the command memory blocks, functional parameter memory and the input bus of the multiplier, the second input and output buses of which are connected respectively to the output bus of the functional memory block parameters and the input bus adder, the second input bus of which is connected to the output bus of the battery unit, and the output bus to the input register of the battery unit and in one bus of the activation function block, the output buses of the activation function block and the command memory block are interconnected with the input bus of the data packet register, the output bus of which is connected to the ring bus, the output buses of the data readiness memory blocks, the availability control memory and the decoder are bitwise combined and interconnected with the input the register of the data readiness memory block and with the input bus of the corresponding readiness circuit, the output of each of which is connected to the first control input of the corresponding input istra block of memory data is ready, the input register of the storage memory unit, the memory unit address register and functional parameters register data packets and the second outputs of all the priority circuits are combined by the OR gate, interconnected with the second control inputs of all data packets registers.

Кроме того, в заявляемом устройстве для обработки информации приоритетная цепь содержит двухвходовые логические элементы И-НЕ и последовательно включенные двухвходовые логические элементы И, первые входы двухвходовых логических элементов И-НЕ соединены с соответствующими первыми входами приоритетной цепи, выходы двухвходовых логических элементов И-НЕ - с соответствующими первыми выходами приоритетной цепи, входами многовходового логического элемента И и первыми входами одноименных двухвходовых логических элементов И, второй вход приоритетной цепи соединен со вторым входом первого двухвходового логического элемента И-НЕ и вторым входом первого двухвходового логического элемента И, а вторые входы остальных двухвходовых логических элементов И-НЕ и двухвходовых логических элементов И - с выходами предыдущих двухвходовых логических элементов И.In addition, in the inventive device for processing information, the priority circuit contains two-input logic elements NAND and sequentially connected two-input logic elements AND, the first inputs of two-input logic elements AND are connected to the corresponding first inputs of the priority circuit, the outputs of two-input logic elements AND with the corresponding first outputs of the priority circuit, inputs of the multi-input logic element AND and the first inputs of the same two-input logic elements AND, the second input take priority circuit coupled to the second input of the first two-input AND gate and a second NOR input of the first two-input AND gate, and the second inputs of the remaining two-input AND gates and two-input NOR gates and - to the outputs of the previous two-input AND gates I.

При реализации устройств для обработки информации в соответствии с заявляемым изобретением возникает технический результат - повышение оперативности расчетов вследствие снижения времени эмуляции вычислительного процесса, выполняемого нейронной сетью. Дополнительным важным техническим результатом является повышение защищенности данных в устройстве для обработки информации вследствие того, что:When implementing devices for processing information in accordance with the claimed invention, a technical result arises - an increase in the efficiency of calculations due to a decrease in the time of emulation of a computing process performed by a neural network. An additional important technical result is to increase the data security in the device for processing information due to the fact that:

- операция записи данных производится не по конкретному адресу блоков памяти, а по содержанию полей пакета данных;- the data recording operation is performed not at the specific address of the memory blocks, but according to the content of the data packet fields;

- отсутствует операция считывания данных из памяти и, следовательно, непосредственный доступ к хранимой информации;- there is no operation of reading data from memory and, therefore, direct access to stored information;

- готовые к обработке данные, представленные в виде пакетов данных, извлекаются из памяти автоматически - без управления извне.- data ready for processing, presented in the form of data packets, is automatically extracted from the memory - without external control.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для обработки информации, а на фиг.2 - один из возможных вариантов построения приоритетной цепи.Figure 1 presents the structural diagram of the proposed device for processing information, and figure 2 is one of the possible options for building a priority chain.

Устройство для обработки информации содержит пулы командных пакетов 1, каждый из которых образован из блоков памяти команд 2, памяти функциональных параметров 3, памяти готовности данных 4 и взаимосвязан с одноименным блоком стековой памяти данных 5 и кольцевой шиной 6, с которой соединены блоки ввода данных 7, блоки вывода данных 8. В каждый из пулов командных пакетов введены блок памяти управления готовностью 9, схема готовности 10 и дешифратор 11, блок аккумуляторной памяти 12, умножитель 13, сумматор 14, блок функции активации 15 и регистр пакетов данных 16, а каждый из блоков стековой памяти данных 5 взаимосвязан с приоритетной цепью 17, которая соединена со схемами сравнения 18 и входным фиксатором 19, образованным адресными регистрами 20 по числу коммуникационных полей пакета данных и регистром данных 21, причем входные фиксаторы 19 взаимосвязаны с кольцевой шиной 6 и входной шиной соответствующего из блоков стековой памяти данных 5, а адресные регистры 20 - с входами соответствующих схем сравнения 18 и первыми выходами 22 приоритетной цепи 17, первые входы 23 каждой из которых соединены с выходами схем сравнения 18, а второй вход 24 и второй выход 25 - с выходом и входом одноименного блока стековой памяти данных 5, выходная шина адреса 26 каждого из блоков стековой памяти данных 5 взаимосвязана с адресными шинами блоков памяти команд 2, аккумуляторной памяти 12, памяти готовности данных 4, памяти управления готовностью 9, адресным регистром 27 блока памяти функциональных параметров 3 и дешифратором 11, а выходная шина 28 каждого из блоков стековой памяти данных 5 - с шинами данных блоков памяти команд 2, памяти функциональных параметров 3 и входной шиной умножителя 13, вторая входная и выходная шины которого соединены соответственно с выходной шиной блока памяти функциональных параметров 3 и входной шинной сумматора 14, вторая входная шина которого соединена с выходной шиной блока аккумуляторной памяти 12, а выходная шина - с входным регистром 29 блока аккумуляторной памяти 12 и входной шиной блока функции активации 15, выходные шины блока функции активации 15 и блока памяти команд 2 взаимосвязаны с входной шиной регистра пакетов данных 16, выходная шина которого соединена с кольцевой шиной 6, выходные шины одноименных блоков памяти готовности данных 4, памяти управления готовностью 9 и дешифратора 11 поразрядно объедены и взаимосвязаны с входным регистром 30 блока памяти готовности данных 4 и с входной шиной соответствующей схемы готовности 10, выход каждой из которых соединен с управляющим входом соответствующих входного регистра 30 блока памяти готовности данных 4, входного регистра 29 блока аккумуляторной памяти 12, адресного регистра 27 блока памяти функциональных параметров 3 и первым управляющим входом 31 регистра пакетов данных 16, а вторые выходы 25 всех приоритетных цепей 17 объединены логическим элементом ИЛИ 32, взаимосвязанным со вторыми управляющими входами 33 всех регистров пакетов данных 16.The information processing device contains pools of command packets 1, each of which is composed of memory blocks of teams 2, memory of functional parameters 3, memory of data readiness 4 and is interconnected with the same block of stack data memory 5 and a ring bus 6 to which data input blocks 7 are connected , data output blocks 8. A readiness control memory 9, a readiness circuit 10 and a decoder 11, a battery 12, a multiplier 13, an adder 14, an activation function block 15 and a packet register are entered into each of the command packet pools data 16, and each of the blocks of the stack data memory 5 is associated with a priority circuit 17, which is connected to the comparison circuits 18 and the input latch 19 formed by address registers 20 by the number of communication fields of the data packet and data register 21, and the input latches 19 are interconnected with a ring bus 6 and the input bus corresponding from the blocks of the stack data memory 5, and the address registers 20 with the inputs of the respective comparison circuits 18 and the first outputs 22 of the priority circuit 17, the first inputs 23 of each of which are connected to odes of comparison circuits 18, and the second input 24 and second output 25 with the output and input of the same name block of the stack data memory 5, the output bus address 26 of each of the blocks of the stack data memory 5 is interconnected with the address buses of the memory blocks of the teams 2, battery 12, memory data readiness 4, readiness control memory 9, address register 27 of the functional parameter 3 memory block and decoder 11, and the output bus 28 of each of the data stack 5 memory blocks with data buses of command memory blocks 2, functional parameter memory 3 and a running bus of the multiplier 13, the second input and output buses of which are connected respectively to the output bus of the memory block of the functional parameters 3 and the input bus adder 14, the second input bus of which is connected to the output bus of the battery 12 and the output bus to the input register 29 of the battery memory 12 and the input bus of the activation function block 15, the output buses of the activation function block 15 and the command memory block 2 are interconnected with the input bus of the data packet register 16, the output bus of which is connected to the ring 6th bus, output buses of the same blocks of readiness data memory 4, readiness control memory 9 and decoder 11 are bitwise interconnected and interconnected with the input register 30 of the data readiness memory block 4 and with the input bus of the corresponding readiness circuit 10, the output of each of which is connected to the control input corresponding to the input register 30 of the data readiness memory 4, the input register 29 of the battery 12, the address register 27 of the functional parameter memory 3 and the first control input 31 of the register register data networks 16, and the second outputs 25 of all priority circuits 17 are combined by an OR 32 logic element, interconnected with the second control inputs 33 of all data packet registers 16.

Приоритетная цепь 17 может содержать двухвходовые логические элементы И-НЕ и последовательно включенные двухвходовые логические элементы И, первые входы 34 логических элементов И-НЕ соединены с соответствующими первыми входами 23 приоритетной цепи 17, выходы логических элементов И-НЕ - с соответствующими первыми выходами 22 приоритетной цепи 17, входами многовходового логического элемента И и первыми входами 35 одноименных логических элементов И, второй вход 24 приоритетной цепи соединен со вторым входом 36 первого логического элемента И-НЕ и вторым входом 37 первого логического элемента И, а вторые входы остальных логических элементов И-НЕ и логических элементов И - с выходами предыдущих логических элементов И.The priority circuit 17 may contain two-input logic gates AND AND NOT and sequentially connected two-input logic gates AND, the first inputs 34 of the logic gates AND are NOT connected to the corresponding first inputs 23 of the priority circuit 17, the outputs of the logic gates AND are NOT connected to the corresponding first outputs 22 of the priority circuit 17, the inputs of the multi-input logic element AND and the first inputs 35 of the same logical elements AND, the second input 24 of the priority circuit is connected to the second input 36 of the first logical element AND NOT torym input 37 of the first AND gate, and the second inputs of the remaining AND gates and NOR gates and - to the outputs of the preceding gates I.

Рассмотрим функционирование устройства для обработки информации, изображенного на фиг.1, в котором использована приоритетная цепь, выполненная в соответствии с фиг.2.Consider the operation of the device for processing the information depicted in figure 1, which uses the priority circuit, made in accordance with figure 2.

В соответствии со значениями сигналов с выходов схем совпадения 18, поступающих на первые входы 23 приоритетной цепи 17, первые выходы 22 приоритетной цепи 17 обеспечивают выбор одного из адресных регистров 20 входного фиксатора 19 и запрет выбора остальных регистров 20. В случае полного заполнения блока стековой памяти данных 5 уровень логического нуля на втором входе 24 приоритетной цепи 17 блокирует передачу адресного поля из регистра 20 и значения данных из регистра 21 входного фиксатора 19. Если же в блоке стековой памяти данных 5 освобождается хотя бы один уровень, то на втором входе 24 приоритетной цепи 17 появляется уровень логической единицы, который разрешает выдачу унитарного кода выборки на первые выходы 22 приоритетной цепи 17. Если ни одна из схем сравнения 18 не сформировала сигнала совпадения на первых входах 23 приоритетной цепи 17 или на второй вход 24 приоритетной цепи 17 поступил уровень логического нуля (в случае полного заполнения блока стековой памяти данных 5), то на втором выходе 25 приоритетной цепи 17 формируется сигнал запрещения загрузки блока стековой памяти данных 5.In accordance with the values of the signals from the outputs of matching circuits 18 supplied to the first inputs 23 of the priority circuit 17, the first outputs 22 of the priority circuit 17 provide the choice of one of the address registers 20 of the input latch 19 and the prohibition of selecting the remaining registers 20. In the case of a full block of the stack memory 5, the logic zero level at the second input 24 of the priority circuit 17 blocks the transmission of the address field from register 20 and the data value from register 21 of the input latch 19. If, however, the If there is one level, then the logical unit level appears on the second input 24 of the priority circuit 17, which allows the unitary code to be sent to the first outputs 22 of the priority circuit 17. If none of the comparison circuits 18 generated a match signal on the first inputs 23 of the priority circuit 17 or the second input 24 of the priority circuit 17 received a logic zero level (in the case of a full block of the stack of data memory 5), then the second output 25 of the priority circuit 17 generates a signal to prohibit loading of the stack of the data memory 5.

При вводе исходные данные в блоках ввода 7 представляют в виде пакетов данных в формате:When entering the source data in the input blocks 7 are presented in the form of data packets in the format:

Номер командного пулаTeam Pool Number Адрес командной ячейкиCommand Cell Address Адрес в ячейкеCell address ЗначениеValue

Вводимые пакеты данных с кольцевой шины 6 поступают во входные фиксаторы 19, причем поле "Значение" заносится в регистр 21, а коммуникационные поля в составе "Номер командного пула", "Адрес командной ячейки", "Адрес в ячейке" - в соответствующие адресные регистры 20. Схемы сравнения 18 осуществляют сравнение адреса АВi (1≤I≤r), r - количество пулов командных пакетов в устройстве, i-го блока стековой памяти данных 5, с полями "Номер командного пула" всех адресных регистров 20. Совпадение хотя бы в одной схеме сравнения 18 адреса АВi с содержимым регистра 20 устанавливает уровень логической единицы на соответствующем первом входе 23 приоритетной цепи 17, что приводит к формированию на соответствующем втором выходе 22 приоритетной цепи 17 уровня логического нуля сигнала выборки адресного регистра 20 и на втором выходе 25 приоритетной цепи 17 сигнала разрешения загрузки блока стековой памяти данных 5. В блок стековой памяти данных 5 загружаются коммуникационное поле из выбранного адресного регистра 20 и значение данных из регистра данных 21, коды которых затем появляются, соответственно, на выходной шине адреса 26 и выходной шине данных 28. Поле "Значение" хi по шине данных 28 поступает в пул командных пакетов 1. Причем в командном пуле 1 фиксируется не вводимый по шине 28 код значения хi, а выбранное (в соответствии с адресной информацией на шине 26) из блока памяти функциональных параметров 3 значение весового коэффициента wi, которое при передаче через умножитель 13 преобразуется в значение произведения xiwi, и складывается на сумматоре 14 с ранее накопленным значением, выбранным из того же адресного сечения блока аккумуляторной памяти 12. На выходе сумматора формируется новое значение, которое через входной регистр 29 фиксируется по тому же адресу в блоке аккумуляторной памяти 12. Другими словами, в ячейке командного пула 1 хранятся не значения хi, а производится накопление произведений xiwi, ассоциированных со всеми поступившими к настоящему времени входными значениями хi. Одновременно в том же адресном сечении блока памяти готовности данных 4 устанавливается в нуль соответствующий бит готовности за счет выполнения поразрядной операции "монтажное ИЛИ" между выбранным из памяти 4 текущим значением слова готовности, считанным из блока памяти управления готовностью 9 словом и унитарным кодом, формируемым дешифратором 11 в соответствии с кодом из поля "Адрес в ячейке" пакета данных. Результат поразрядной операции через входной регистр 30 фиксируется в том же адресном сечении блока памяти готовности данных 4 в качестве текущего слова готовности данных. Установка в нуль всех битов готовности в некотором адресном сечении блока памяти готовности данных 4 отслеживается схемой готовности 10, которая инициирует выдачу в регистр пакетов данных 16 и далее на кольцевую шину 6 пакетов данных, в коммуникационные поля которых заносится адресная информация о командных ячейках - приемниках результата (поля "Номер командного пула", "Адрес командной ячейки", "Адрес в ячейке") из блока памяти команд 2, а в поле "Значение" - цифровой код с выхода блока функции активации 15, который выполняет сравнение накопленной в блоке аккумуляторной памяти 12 суммы всех поступивших к данному моменту произведений хiwi с порогом срабатывания формального нейрона w0, выбранного из блока памяти функциональных параметров 3, и автоматическое масштабирование результата. Выдача w0 обеспечивается обнулением адресного регистра 27, через который на адресную шину блока памяти функциональных параметров 3 поступает поле "Адрес в ячейке" пакета данных. После фиксации пакета данных в регистре 16 командная ячейка переводится в исходное состояние путем обнуления входного регистра 29 и соответствующего адресного сечения блока аккумуляторной памяти 12 и записи слова из всех единиц через входной регистр 30 в то же адресное сечение блока памяти готовности данных 4 заявляемого устройства для обработки информации.The input data packets from the ring bus 6 go to the input latches 19, and the "Value" field is entered into register 21, and the communication fields consisting of "Command pool number", "Command cell address", "Address in the cell" are sent to the corresponding address registers 20. Comparison schemes 18 compare the address AB i (1≤I≤r), r is the number of instruction packet pools in the device, the ith block of the data stack 5, with the "Command pool number" fields of all address registers 20. Coincidence though at least one comparison circuit 18 addresses the AV contents from the register i 20 sets the level of the logical unit at the corresponding first input 23 of the priority circuit 17, which leads to the formation on the corresponding second output 22 of the priority circuit 17 of the logic zero level of the sample signal of the address register 20 and at the second output 25 of the priority circuit 17 of the load enable signal of the stack data storage unit 5. The communication field from the selected address register 20 and the data value from the data register 21, the codes of which then appear, respectively, on the output bus, are loaded into the stacked data memory block 5 no address 26 and output data bus 28. The field "Value" x i on the data bus 28 enters the pool of command packets 1. Moreover, in the command pool 1 is fixed not entered on the bus 28 value code x i , but the selected one (in accordance with the address information on the bus 26) from the functional parameter memory 3, the weight coefficient w i , which, when transmitted through the multiplier 13, is converted to the product value x i w i , and is added to the adder 14 with the previously accumulated value selected from the same address section of the battery 12. On in During adder new value is formed, which via an input register 29 is fixed at the same address in the storage memory unit 12. In other words, the value x i is stored in one cell command pool, and the accumulation of products produced w i x i, all associated with a Received present input values x i . At the same time, in the same address section of the data readiness memory block 4, the corresponding readiness bit is set to zero by performing the bitwise OR operation between the current readiness word value selected from memory 4, read out from the readiness control memory block by 9 words and the unitary code generated by the decoder 11 in accordance with the code from the "Address in cell" field of the data packet. The result of the bitwise operation through the input register 30 is fixed in the same address section of the data ready memory 4 as the current data ready word. The zeroing of all the readiness bits in a certain address section of the data readiness memory block 4 is monitored by the readiness circuit 10, which initiates the delivery of data packets 16 to the register and then on the ring bus 6 data packets, in the communication fields of which the address information about the command cells - result receivers is entered (the fields "Command pool number", "Command cell address", "Address in the cell") from the command memory block 2, and in the "Value" field - a digital code from the output of the activation function block 15, which compares the accumulated in the accumulator memory block 12, the sum of all the works x i w i received at this time with the threshold of operation of the formal neuron w 0 selected from the memory of functional parameters 3, and the automatic scaling of the result. The issuance of w 0 is ensured by zeroing the address register 27, through which the field "Address in the cell" of the data packet arrives at the address bus of the memory block of the functional parameters 3. After fixing the data packet in the register 16, the command cell is initialized by resetting the input register 29 and the corresponding address section of the battery memory 12 and writing a word from all units through the input register 30 into the same address section of the data readiness memory 4 of the inventive device for processing information.

Процесс обработки, как следует из изложенного выше, в устройстве для обработки информации производится непосредственно в пулах командных пакетов 1 и совмещен во времени с фиксацией вновь поступающих пакетов данных в блоке стековой памяти данных 5. Причем сам процесс обработки заключается в циклическом выполнении операций чтения, модификации и записи содержимого блока памяти готовности данных 4, блока аккумуляторной памяти 12 и блока памяти функциональных параметров 3, завершение которого контролируется схемами готовности 10, переводящими активные командные ячейки в исходное состояние и разрешающие формирование пакетов данных в 16. Сформированные пакеты данных поступают в кольцевую шину 6 и заносятся через входные фиксаторы 19 в соответствующие полям "Номер командного пула" блоки стековой памяти данных 5. Далее - аналогично процессу ввода исходных данных.The processing process, as follows from the above, in the device for processing information is carried out directly in the pools of the command packets 1 and is combined in time with the fixation of newly arriving data packets in the block of the stack data memory 5. Moreover, the processing process consists in the cyclic execution of read, modify and recording the contents of the data readiness memory 4, the battery 12 and the functional memory 3, the completion of which is controlled by the readiness 10, translating active command cell to its initial state and allow the formation of data packets in data packets 16. Formed received in ring bus 6 and entered via the input latches 19 into corresponding fields of "pool number command" data block of stack memory 5. Next - similar to the process data input.

При выводе результаты вычислений в виде пакетов данных, коммуникационные поля каждого из которых соответствует одному из адресов блоков вывода данных 8, поступают на кольцевую шину 6 и заносятся во входные фиксаторы блоков вывода данных 8.When outputting the results of the calculations in the form of data packets, the communication fields of each of which corresponds to one of the addresses of the data output blocks 8, enter the ring bus 6 and are entered into the input latches of the data output blocks 8.

Режим программирования устройства для обработки информации необходим для задания топологии реализуемой нейронной сети. При программировании необходимо для каждого командного пакета в соответствующее адресное сечение блока памяти команд 2 ввести коды адресов командных пакетов - приемников результата. В этом случае значение адреса командного пакета - приемника результата (поле "Значение") пакета данных, формируемого в блоке ввода 7, через кольцевую шину 6, входной фиксатор 19 заносится в блок стековой памяти данных 5 (поле "Номер командного пула"), а затем через шину 28 - в адресное сечение (поле "Адрес командной ячейки" и поле "Адрес в ячейке") блока памяти команд 2.The programming mode of the device for processing information is necessary to set the topology of the implemented neural network. When programming, it is necessary for each command package in the corresponding address section of the memory block 2 to enter the address codes of the command packages - the result receivers. In this case, the value of the address of the command packet - the receiver of the result (field "Value") of the data packet generated in the input unit 7, through the ring bus 6, the input latch 19 is entered in the block of the stack data memory 5 (field "number of the command pool"), and then, via bus 28, to the address section (the "Command cell address" field and the "Address in the cell" field) of command memory block 2.

Режим настройки функциональных параметров устройства для обработки информации необходим для задания весовых коэффициентов и порогов срабатывания формальных нейронов сети. Настройка функциональных параметров производится, как правило, после осуществления программирования заявляемого устройства. Процесс занесения значений функциональных параметров аналогичен вышерассмотренной последовательности программирования с той лишь разницей, что поле "Значение" пакета данных помещается в адресное сечение соответствующего блока памяти функциональных параметров 3. Выполнение процедуры настройки после программирования устройства существенно при решении задач в нейросетевом базисе, т.к. процесс программирования задает связи между элементами нейронной сети, а функциональные параметры подбираются в процессе обучения уже сформированной сети и заносятся в блоки памяти функциональных параметров 3. Если же нейронная сеть обучена и значения функциональных параметров заранее известны, то порядок программирования и настройки защищенного устройства для обработки информации может быть произвольным.The setting mode of the functional parameters of the device for processing information is necessary to set weight coefficients and thresholds for the operation of formal network neurons. Setting functional parameters is usually done after programming the inventive device. The process of entering the values of functional parameters is similar to the above programming sequence with the only difference being that the “Value” field of the data packet is placed in the address section of the corresponding memory block of functional parameters 3. Performing the setup procedure after programming the device is essential when solving problems in a neural network basis, because the programming process sets the connections between the elements of the neural network, and the functional parameters are selected in the learning process of the already formed network and stored in the memory blocks of the functional parameters 3. If the neural network is trained and the values of the functional parameters are known in advance, then the programming procedure and settings of the protected device for processing information may be arbitrary.

Реализуемость устройства для обработки информации обусловлена использованием в составе заявляемого устройства общепринятых технических решений блоков, узлов и элементов (см., например. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. - М.: Энергоатомиздат, 1991), а также следует из вышеприведенного описания работы устройства для обработки информации в различных режимах его функционирования.The feasibility of the device for information processing is due to the use of generally accepted technical solutions of blocks, nodes and elements as part of the claimed device (see, for example, Kagan BM Electronic computers and systems. - M .: Energoatomizdat, 1991), and also follows from the above descriptions of the operation of the device for processing information in various modes of its operation.

На основе вышеизложенного заявляемая совокупность компонентов устройства для обработки информации позволяет решить поставленную задачу повышения производительности защищенного устройства для обработки информации за счет совмещения во времени процесса загрузки значений операндов и процесса преобразования данных, а также организации обработки информации по месту ее хранения в локальных пулах командных пакетов, что говорит о достижении поставленной цели.Based on the foregoing, the claimed combination of components of an information processing device allows us to solve the problem of increasing the productivity of a protected device for processing information by combining in time the process of loading the values of the operands and the data conversion process, as well as organizing the processing of information at its storage location in local pools of command packages which indicates the achievement of the goal.

Эффект защиты информации в заявляемом устройстве обусловлен описанной в предлагаемом изобретении взаимосвязью его компонентов, которая обеспечивает, во-первых, безадресное занесение пакетов данных в специализированные блоки памяти пулов командных пакетов, что затрудняет несанкционированную модификацию данных, во-вторых, выборка пакетов данных из пулов командных пакетов производится автоматически по мере формирования результата и не связана с инициацией процедуры считывания информации по заданному адресу извне, что исключает несанкционированный доступ к хранимым данным.The information protection effect in the claimed device is due to the interconnection of its components described in the present invention, which ensures, firstly, the addressless entry of data packets into specialized memory blocks of command packet pools, which complicates unauthorized modification of data, and secondly, the selection of data packets from command pools packets are automatically generated as the result is formed and is not associated with the initiation of the procedure for reading information at a given address from the outside, which eliminates unsan Access to stored data.

Claims (2)

1. Устройство для обработки информации, содержащее пулы командных пакетов, каждый из которых состоит из блока памяти команд, блока памяти функциональных параметров и блока памяти готовности данных, блоки стековой памяти данных, кольцевую шину, с которой соединены блоки ввода данных и блоки вывода данных, отличающееся тем, что в устройство введены входные фиксаторы, каждый из которых состоит из адресных регистров по числу коммуникационных полей пакета данных и регистра данных, схемы сравнения и приоритетная цепь, а в каждый из пулов командных пакетов введены блок памяти управления готовностью, схема готовности, выполняющая логическую операцию «ИЛИ», дешифратор, блок аккумуляторной памяти, умножитель, сумматор, блок функции активации и регистр пакетов данных, управляющий выход блока стековой памяти данных соединен со вторым входом приоритетной цепи, первые входы которой соединены с выходами схем сравнения, а первые выходы соединены с входами выбора адресных регистров, входы адресных регистров и регистра данных соединены с кольцевой шиной, выходы адресных регистров, на которые поступает коммуникационное поле «номер командного пула» соединены с первыми входами схем сравнения, на вторые входы которых поступает адрес i-го блока стековой памяти данных (i=l, r), где r-количество пулов командных пакетов в устройстве, выходы регистров адреса и регистра данных соединены с входной шиной блока стековой памяти данных, управляющий вход которого соединен со вторым выходом приоритетной цепи, выходная шина адреса блока стековой памяти данных соединена с адресными шинами блока памяти команд, блока аккумуляторной памяти, блока памяти готовности данных, блока памяти управления готовностью, дешифратора, адресным регистром блока памяти функциональных параметров, выходная шина данных блока стековой памяти данных - с шинами данных блока памяти команд, блока памяти функциональных параметров, входной шиной умножителя, вторая входная и выходная шины которого соединены с выходной шиной блока памяти функциональных параметров и первой входной шиной сумматора соответственно, вторая входная шина которого соединена с выходной шиной блока аккумуляторной памяти, а выходная шина - с входным регистром блока аккумуляторной памяти и первой входной шиной блока функции активации, вторая входная шина которого соединена с выходом блока памяти функциональных параметров, а выходная шина, на которой формируется цифровой код, представляющий поле «значение» в коммуникационном поле пакетов данных, и выходная шина блока памяти команд соединены с входной шиной регистра пакетов данных, выходная шина которого соединена с кольцевой шиной, выходные шины блоков памяти готовности данных, памяти управления готовностью и дешифратора поразрядно объединены и соединены с входным регистром блока памяти готовности данных и с входной шиной схемы готовности, выход которой соединен с управляющими входами входного регистра блока памяти готовности данных, входного регистра блока аккумуляторной памяти, адресного регистра блока памяти функциональных параметров и регистра пакетов данных, вторые выходы всех приоритетных цепей объединены логическим элементом ИЛИ, выход которого соединен со вторыми управляющими входами всех регистров пакетов данных.1. An information processing device comprising command pack pools, each of which consists of a command memory block, a functional parameter memory block and a data ready memory block, stacked data memory blocks, a ring bus to which data input units and data output units are connected, characterized in that input latches are introduced into the device, each of which consists of address registers by the number of communication fields of the data packet and data register, a comparison circuit and a priority circuit, and in each of the instruction pools of the received packets, the readiness control memory block, the readiness circuit performing the logical OR operation, the decoder, the accumulator memory block, the multiplier, the adder, the activation function block and the data packet register, the control output of the stack data memory block are connected to the second priority circuit input, the first the inputs of which are connected to the outputs of the comparison circuits, and the first outputs are connected to the inputs of the address register selection, the inputs of the address registers and the data register are connected to the ring bus, the outputs of the address registers, on The communication field “command pool number” is connected to the first inputs of the comparison circuits, the second inputs of which receive the address of the ith block of the data stack memory (i = l, r), where r is the number of pools of command packets in the device, the outputs of the address registers and the data register are connected to the input bus of the stacked data memory block, the control input of which is connected to the second output of the priority circuit, the output bus of the address of the stacked data memory block is connected to the address buses of the instruction memory block, the accumulator memory block data readiness memory, readiness control memory, decoder, address register of the memory block of functional parameters, the output data bus of the stack data memory block - with data buses of the command memory block, functional parameter memory block, the input bus of the multiplier, the second input and output buses of which are connected with the output bus of the functional parameter memory unit and the first input adder bus, respectively, the second input bus of which is connected to the output bus of the battery memory, and the output one bus - with the input register of the battery pack and the first input bus of the activation function block, the second input bus of which is connected to the output of the functional parameter memory block, and the output bus, on which a digital code is generated representing the “value” field in the communication field of the data packets, and the output bus of the instruction memory block is connected to the input bus of the data packet register, the output bus of which is connected to the ring bus, the output buses of the data readiness memory blocks, the readiness control memory and the decoders are bitwise integrated and connected to the input register of the data readiness memory block and to the input bus of the readiness circuit, the output of which is connected to the control inputs of the input register of the data readiness memory block, the input register of the battery storage unit, the address register of the functional parameters memory block and the data packet register the outputs of all priority circuits are combined by an OR gate, the output of which is connected to the second control inputs of all the data packet registers. 2. Устройство для обработки информации по п.1, отличающееся тем, что приоритетная цепь содержит двухвходовые логические элементы И-НЕ и последовательно включенные двухвходовые логические элементы И, первые входы двухвходовых логических элементов И-НЕ соединены с соответствующими первыми входами приоритетной цепи, выходы двухвходовых логических элементов И-НЕ - с соответствующими первыми выходами приоритетной цепи, первыми входами одноименных двухвходовых логических элементов И и входами многовходового логического элемента И, выход которого является вторым выходом приоритетной цепи, второй вход приоритетной цепи соединен со вторым входом первого двухвходового логического элемента И-НЕ и вторым входом первого двухвходового логического элемента И, а вторые входы остальных двухвходовых логических элементов И-НЕ и двухвходовых логических элементов И - с выходами предыдущих двухвходовых логических элементов И.2. The device for processing information according to claim 1, characterized in that the priority circuit contains two-input logic elements AND and NOT connected in series two-input logic elements AND, the first inputs of two-input logic elements AND are NOT connected to the corresponding first inputs of the priority circuit, the outputs are two-input logical gates AND NOT - with the corresponding first outputs of the priority circuit, the first inputs of the same two-input logic elements AND and the inputs of the multi-input logic element AND, the output to which is the second output of the priority circuit, the second input of the priority circuit is connected to the second input of the first two-input logic element AND AND the second input of the first two-input logic element AND, and the second inputs of the remaining two-input logic elements AND and the two-input logic elements AND - with the outputs of the previous ones two-input logic elements I.
RU2006134402/09A 2006-09-27 2006-09-27 Information processing device RU2331923C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006134402/09A RU2331923C2 (en) 2006-09-27 2006-09-27 Information processing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006134402/09A RU2331923C2 (en) 2006-09-27 2006-09-27 Information processing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006134402A RU2006134402A (en) 2008-04-10
RU2331923C2 true RU2331923C2 (en) 2008-08-20

Family

ID=39748195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006134402/09A RU2331923C2 (en) 2006-09-27 2006-09-27 Information processing device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2331923C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2394274C2 (en) * 2008-06-02 2010-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" Neural network operational device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1424024A1 (en) * 1987-02-16 1988-09-15 Предприятие П/Я Г-4173 Data collection and processing system
RU2176815C1 (en) * 2000-05-06 2001-12-10 Омский государственный технический университет Digital information processing device
RU2179739C2 (en) * 2000-04-10 2002-02-20 Омский государственный технический университет Data processing device
WO2003096269A1 (en) * 2002-05-10 2003-11-20 Sony Corporation Information processing apparatus and method
RU2263964C1 (en) * 2004-04-07 2005-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет" "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Method for processing information in neuron networks

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1424024A1 (en) * 1987-02-16 1988-09-15 Предприятие П/Я Г-4173 Data collection and processing system
RU2179739C2 (en) * 2000-04-10 2002-02-20 Омский государственный технический университет Data processing device
RU2176815C1 (en) * 2000-05-06 2001-12-10 Омский государственный технический университет Digital information processing device
WO2003096269A1 (en) * 2002-05-10 2003-11-20 Sony Corporation Information processing apparatus and method
RU2263964C1 (en) * 2004-04-07 2005-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет" "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Method for processing information in neuron networks

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006134402A (en) 2008-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8281053B2 (en) Performing an all-to-all data exchange on a plurality of data buffers by performing swap operations
US9227318B1 (en) Optimal buffer space configuration and scheduling for single-arm multi-cluster tools
US7827385B2 (en) Effecting a broadcast with an allreduce operation on a parallel computer
US20100274997A1 (en) Executing a Gather Operation on a Parallel Computer
Song et al. Small universal spiking neural P systems with anti-spikes
JP7507304B2 (en) Clearing register data
US7512813B2 (en) Method for system level protection of field programmable logic devices
US20210342690A1 (en) Systems and methods for learning-based high-performance, energy-efficient, and secure on-chip communication design framework
US20080059677A1 (en) Fast interrupt disabling and processing in a parallel computing environment
RU2331923C2 (en) Information processing device
US6526500B1 (en) Data driven type information processing system consisting of interconnected data driven type information processing devices
US5890001A (en) Arbitration apparatus employing token ring for arbitrating between active jobs
JPH04352230A (en) Computing element and microprocessor
CN118869193A (en) A post-quantum cryptographic processor based on RISC-V extended instruction set
US20230342320A1 (en) Semi-programmable and reconfigurable co-accelerator for a deep neural network with normalization or non-linearity
US20080059676A1 (en) Efficient deferred interrupt handling in a parallel computing environment
CN113342719B (en) Operation acceleration unit and operation method thereof
KR20210009896A (en) Systolic array
US11650953B2 (en) Methods and systems for computing in memory
RU2263964C1 (en) Method for processing information in neuron networks
RU2179739C2 (en) Data processing device
RU2379751C2 (en) Parallel information processing device
US5542080A (en) Method for controlling execution of data driven type information processor
CN116992932A (en) Parameterized LSTM acceleration system for data off-chip block transmission and design method thereof
WO2022183789A1 (en) Data exchange system and method, and storage medium

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130928