什么是脈動陣列

脈動陣列，是現在某些智能加速芯片的一種架構；由一組處理單元 Processor Elements組成；處理單元簡稱是PE，也經常簡稱為Cell；所有的Cell是用Mesh結構互連起來；每個Cell處理一系列的流經自己的數據；之后傳遞給鄰居的Cell，大部分的Cell都是相同的操作。

SIMD和脈動陣列的區別

SIMD是和其相似的架構，但是SIMD如名字表達的那樣，控制指令是唯一的，數據是不同的，并且數據從內存加載到PE；脈動陣列的區別是可能從片上的RAM加載到PE，并且每個PE有自己的控制單元，這樣不僅僅是數據的并行了。

脈動陣列設計優勢點

脈沖陣列用在專用的加速芯片上的優勢是：1. 設計上比較規整，簡單；2. 通信或者傳遞信息的并發性好；3. 平衡了計算和IO，因為一般都是計算等待IO。

脈動陣列分類

一維：適合單一的IO，因此用處不是很大；二維：一般都是平面矩陣，放了很多的處理單元，但是只允許邊界的單元進行IO；三維：允許IO經過每個處理單元；

舉例：使用二維脈動陣列計算矩陣乘

使用三個計算單元計算這個矩陣乘的設計

下面是三個脈動陣列：

下面是每個步驟的過程數據：可以看出，五部步可以計算出三個維度的計算結果。推而廣之如果是平面矩陣的脈動陣列，其實可以計算兩個二維矩陣的乘積：*脈動陣列的設計：過程數據是：對脈動陣列的設計可以有很多種方式。

脈動陣列的優勢

對VLSI設計比較友好，適合模塊化的設計；速度快，成本低；使用本地化的互聯結構；減少了全局廣播等消耗；高維度的流水線；高維度的并行；簡單的IO子系統；

脈動陣列的劣勢

全局同步受限于時延；片上RAM的帶寬要求比較大；因為缺少互聯的協議子系統，而缺少軟件上的容錯；
參考文獻：http://web.cecs.pdx.edu/~mperkows/CLASS_VHDL_99/070-Systolic-Processors.pdf

總結

以上是生活随笔為你收集整理的芯片的Systolic Array 脉动阵列设计加速矩阵乘运算的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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