KR102509472B1 - Neural processing device and Method for using shared page table thereof - Google Patents

Neural processing device and Method for using shared page table thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102509472B1
KR102509472B1 KR1020220068955A KR20220068955A KR102509472B1 KR 102509472 B1 KR102509472 B1 KR 102509472B1 KR 1020220068955 A KR1020220068955 A KR 1020220068955A KR 20220068955 A KR20220068955 A KR 20220068955A KR 102509472 B1 KR102509472 B1 KR 102509472B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
memory
shared
physical
neural
data
Prior art date
Application number
KR1020220068955A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
윤석주
Original Assignee
리벨리온 주식회사
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 리벨리온 주식회사 filed Critical 리벨리온 주식회사
Priority to KR1020220068955A priority Critical patent/KR102509472B1/en
Priority to KR1020230025123A priority patent/KR20230168574A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102509472B1 publication Critical patent/KR102509472B1/en
Priority to US18/312,500 priority patent/US11789791B1/en
Priority to US18/463,238 priority patent/US20230418695A1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F12/00Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
    • G06F12/02Addressing or allocation; Relocation
    • G06F12/08Addressing or allocation; Relocation in hierarchically structured memory systems, e.g. virtual memory systems
    • G06F12/0802Addressing of a memory level in which the access to the desired data or data block requires associative addressing means, e.g. caches
    • G06F12/0806Multiuser, multiprocessor or multiprocessing cache systems
    • G06F12/084Multiuser, multiprocessor or multiprocessing cache systems with a shared cache
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F12/00Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
    • G06F12/02Addressing or allocation; Relocation
    • G06F12/08Addressing or allocation; Relocation in hierarchically structured memory systems, e.g. virtual memory systems
    • G06F12/10Address translation
    • G06F12/1009Address translation using page tables, e.g. page table structures
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F15/00Digital computers in general; Data processing equipment in general
    • G06F15/76Architectures of general purpose stored program computers
    • G06F15/78Architectures of general purpose stored program computers comprising a single central processing unit
    • G06F15/7807System on chip, i.e. computer system on a single chip; System in package, i.e. computer system on one or more chips in a single package
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/48Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
    • G06F7/52Multiplying; Dividing
    • G06F7/523Multiplying only
    • G06F7/53Multiplying only in parallel-parallel fashion, i.e. both operands being entered in parallel
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/48Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
    • G06F7/544Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices for evaluating functions by calculation
    • G06F7/5443Sum of products
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02Neural networks
    • G06N3/06Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Multi Processors (AREA)

Abstract

Disclosed are a neural processing device and a method for using a shared page table thereof. The neural processing device comprises: one or more neural processors; a shared memory shared by the one or more neural processors; and a global interconnection exchanging data between the one or more neural processors and the shared memory. Also included are: a processing unit included in the neural processors, and providing a logical address; a memory management unit receiving the logical address and converting the logical address into a physical address; and a physical memory which can be accessed through the physical address. The memory management unit includes a shared page table having the conversion information between the logical address and the physical address, and shared by one or more processes. Therefore, storage efficiency of a physical memory can be increased.

Description

뉴럴 프로세싱 장치 및 그의 공유 페이지 테이블 사용 방법{Neural processing device and Method for using shared page table thereof} Neural processing device and method for using shared page table thereof

본 발명은 뉴럴 프로세싱 장치 및 그의 공유 페이지 테이블 사용 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 본 발명은 멀티 프로세스 환경에서 페이지 테이블을 공유하여 변환 색인 버퍼의 히트 레이트를 높이는 뉴럴 프로세싱 장치 및 그의 공유 페이지 테이블 사용 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a neural processing apparatus and a method of using the shared page table. Specifically, the present invention relates to a neural processing apparatus that increases a hit rate of a conversion lookaside buffer by sharing a page table in a multi-process environment and a method of using the same page table.

지난 몇년간, 인공지능(Artificial Intelligence) 기술은 4차 산업혁명의 핵심 기술로 전세계적으로 가장 유망한 기술로 거론되고 있다. 이러한 인공지능 기술의 가장 큰 문제는 컴퓨팅 성능이다. 인간의 학습능력과 추론능력, 지각능력, 자연언어의 이행능력 등을 실현해내는 인공지능 기술은 많은 데이터를 빠르게 처리하는 것이 가장 중요하다.In the past few years, artificial intelligence (AI) technology has been discussed as the most promising technology worldwide as a core technology of the 4th industrial revolution. The biggest problem with these artificial intelligence technologies is computing power. The most important thing in artificial intelligence technology that realizes human learning, reasoning, perception, and natural language implementation is to process a lot of data quickly.

초기 인공지능의 딥러닝 학습과 추론에는 기성 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU; Central processing unit)나 그래픽처리장치(GPU; Graphics Processing Unit)가 쓰였지만, 높은 워크 로드를 가지는 딥러닝 학습 및 추론의 작업에는 한계가 있어 구조적으로 딥러닝 작업에 특화된 신경망 처리 장치(NPU; Neural Processing Unit)가 각광받고 있다. Although the central processing unit (CPU) or graphics processing unit (GPU) of an off-the-shelf computer was used for deep learning learning and reasoning of early artificial intelligence, deep learning learning and reasoning tasks with high workloads were used. has limitations, so a neural processing unit (NPU) structurally specialized for deep learning tasks is in the limelight.

일반적인 멀티 프로세스 환경은 서로 별도의 메모리 영역에 액세스하므로 당연히 서로 다른 페이지 테이블을 통해서 로지컬 어드레스와 피지컬 어드레스의 변환을 수행할 수 있다. 그러나, 만일 멀티 프로세스에서 페이지 테이블을 공유하는 경우 프로세스가 바뀌어도 계속 같은 페이지 테이블을 사용하여 효율성이 증가할 수 있다.Since a general multi-process environment accesses separate memory areas, logical address and physical address conversion can be performed through different page tables. However, if page tables are shared by multiple processes, efficiency can be increased by continuing to use the same page tables even when processes change.

등록특허공보 제10-2258566호Registered Patent Publication No. 10-2258566

본 발명의 과제는, 공유 페이지 테이블을 통해 효율성을 향상시킨 뉴럴 프로세싱 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a neural processing apparatus with improved efficiency through a shared page table.

본 발명의 다른 과제는, 공유 페이지 테이블을 통해 효율성을 향상시킨 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of using a shared page table in a neural processing apparatus with improved efficiency through the shared page table.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned above can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 뉴럴 프로세싱 장치는 적어도 하나의 뉴럴 프로세서와, 상기 적어도 하나의 뉴럴 프로세서가 공유하는 공유 메모리와, 상기 적어도 하나의 뉴럴 프로세서 및 상기 공유 메모리 사이에서 데이터를 교환하는 글로벌 인터커넥션을 포함하는 뉴럴 프로세싱 장치에 있어서, 상기 뉴럴 프로세서에 포함되고, 로지컬 어드레스를 제공하는 프로세싱 유닛, 상기 로지컬 어드레스를 수신하고, 피지컬 어드레스로 변환하는 메모리 매니지먼트 유닛 및 상기 피지컬 어드레스로 액세스 가능한 피지컬 메모리를 포함하고, 상기 메모리 매니지먼트 유닛은, 상기 로지컬 어드레스와 상기 피지컬 어드레스의 변환 정보를 가지고, 적어도 하나의 프로세스가 서로 공유하는 공유 페이지 테이블을 포함한다.In order to solve the above problem, a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention provides at least one neural processor, a shared memory shared by the at least one neural processor, and between the at least one neural processor and the shared memory. A neural processing apparatus including a global interconnection for exchanging data, comprising: a processing unit included in the neural processor to provide a logical address; a memory management unit to receive and convert the logical address into a physical address; and the physical address and a physical memory accessible to , and the memory management unit includes a shared page table that has the logical address and conversion information of the physical address and is shared by at least one process.

또한, 상기 공유 페이지 테이블은, 상기 로지컬 어드레스에 대응되는 상기 피지컬 메모리의 시작 위치를 기록한 PTE(Page Table Entry)와, 상기 로지컬 어드레스의 매핑 타입을 기록한 매핑 타입 데이터를 포함할 수 있다.Also, the shared page table may include a page table entry (PTE) recording a start position of the physical memory corresponding to the logical address and mapping type data recording a mapping type of the logical address.

또한, 상기 매핑 타입은, 상기 적어도 하나의 프로세스가 공유하는 공유 타입과, 상기 적어도 하나의 프로세스가 서로 공유하지 않는 프라이빗 타입 중 어느 하나를 포함할 수 있다.Also, the mapping type may include any one of a shared type shared by the at least one process and a private type not shared by the at least one process.

또한, 상기 공유 타입의 로지컬 어드레스는, 상기 적어도 하나의 프로세스 모두가 상기 피지컬 메모리 내의 동일한 공유 피지컬 페이지로 액세스될 수 있다.Also, in the shared logical address, all of the at least one process may access the same shared physical page in the physical memory.

또한, 상기 공유 피지컬 페이지에는 상기 적어도 하나의 프로세스가 속하는 컨텍스트의 컨텍스트 데이터가 저장될 수 있다.Also, context data of a context to which the at least one process belongs may be stored in the shared physical page.

또한, 상기 프라이빗 타입의 로지컬 어드레스는, 상기 적어도 하나의 프로세스 각각이 상기 피지컬 메모리 내의 서로 다른 프라이빗 피지컬 페이지로 액세스될 수 있다.Also, in the private type logical address, each of the at least one process may access a different private physical page within the physical memory.

또한, 상기 프라이빗 피지컬 페이지는 서로 연속되게 배치될 수 있다.Also, the private physical pages may be sequentially arranged.

또한, 상기 프라이빗 피지컬 페이지는, 상기 적어도 하나의 프로세스 각각의 입출력 데이터가 저장될 수 있다.In addition, the private physical page may store input/output data of each of the at least one process.

또한, 상기 적어도 하나의 프로세스는 제1 내지 제4 프로세스를 포함하고, 상기 제1 및 제2 프로세스는 서로 동시에 동작하고, 상기 제3 및 제4 프로세스는 서로 동시에 동작하고, 상기 제1 및 제2 프로세스와, 상기 제3 및 제4 프로세스는 서로 동시에 동작하지 않을 수 있다.In addition, the at least one process includes first to fourth processes, the first and second processes operate concurrently with each other, the third and fourth processes operate concurrently with each other, and the first and second processes operate concurrently with each other. process, and the third and fourth processes may not operate concurrently with each other.

또한, 상기 매핑 타입은, 상기 적어도 하나의 프로세스 중 일부가 공유하는 인터미디어트 타입을 더 포함할 수 있다.Also, the mapping type may further include an intermediate type shared by some of the at least one process.

또한, 상기 인터미디어트 타입의 로지컬 어드레스는, 상기 제1 및 제3 프로세스가 상기 피지컬 메모리 내의 동일한 제1 인터미디어트 피지컬 페이지로 액세스되고, 상기 제2 및 제4 프로세스가 상기 피지컬 메모리 내의 동일한 제2 인터미디어트 피지컬 페이지로 액세스될 수 있다.In addition, the intermediate type logical address is such that the first and third processes access the same first intermediate physical page in the physical memory, and the second and fourth processes access the same intermediate physical page in the physical memory. 2 Intermediate physical pages can be accessed.

또한, 상기 제1 및 제2 인터미디어트 피지컬 페이지는 연속되게 배치될 수 있다.Also, the first and second intermediate physical pages may be continuously arranged.

또한, 상기 메모리 매니지먼트 유닛은, 최근에 사용한 로지컬 어드레스에 대한 피지컬 어드레스를 저장하는 변환 색인 버퍼를 더 포함할 수 있다.In addition, the memory management unit may further include a conversion lookaside buffer for storing a physical address for a recently used logical address.

또한, 상기 변환 색인 버퍼는, 저장된 로지컬 어드레스와 동일한 로지컬 어드레스가 수신되면 상기 저장된 로지컬 어드레스에 대한 상기 피지컬 어드레스로 변환하고, 상기 저장된 로지컬 어드레스와 동일하지 않은 로지컬 어드레스가 수신되면, 상기 공유 페이지 테이블을 참조하여 상기 수신된 로지컬 어드레스에 대한 피지컬 어드레스로 변환할 수 있다.In addition, the translation lookaside buffer converts the stored logical address into the physical address when a logical address identical to the stored logical address is received, and when a logical address not identical to the stored logical address is received, the shared page table is converted. Referring to the received logical address, it can be converted into a physical address.

또한, 상기 뉴럴 프로세서는, 적어도 하나의 뉴럴 코어를 포함하고, 상기 뉴럴 코어는, 상기 프로세싱 유닛과, 상기 프로세싱 유닛과 데이터를 송수신하는 L0 메모리와, 상기 L0 메모리로 데이터를 로드하고, 상기 L0 메모리에서 데이터를 전송하는 로드 스토어 유닛을 포함할 수 있다.The neural processor may include at least one neural core, and the neural core may transmit and receive data to and from the processing unit, an L0 memory, and load data into the L0 memory, and load data into the L0 memory. may include a load store unit that transmits data from

또한, 상기 로드 스토어 유닛은, 상기 변환 색인 버퍼를 포함할 수 있다.Also, the load store unit may include the conversion lookaside buffer.

상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법은, 제1 프로세스에서 공유 페이지 테이블을 참조하여 피지컬 메모리에 액세스하고, 상기 제1 프로세스에서 상기 제2 프로세스로 프로세스 스위칭이 있다면, 상기 제2 프로세스에서 상기 공유 페이지 테이블을 참조하여 상기 피지컬 메모리에 액세스하는 것을 포함한다.In order to solve the another problem, a method of using a shared page table of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention may access a physical memory by referring to a shared page table in a first process, and access the first process in the first process. If there is process switching to two processes, the second process accesses the physical memory by referring to the shared page table.

또한, 상기 피지컬 메모리에 액세스하는 것은, 상기 공유 페이지 테이블로부터 PTE 및 매핑 타입을 확인하고, 상기 매핑 타입이 공유 타입인 경우, 상기 PTE에 따라 피지컬 페이지에 액세스하는 것을 포함할 수 있다.Also, accessing the physical memory may include checking a PTE and a mapping type from the shared page table, and accessing a physical page according to the PTE when the mapping type is a shared type.

또한, 상기 피지컬 메모리에 액세스하는 것은, 상기 공유 페이지 테이블로부터 PTE 및 매핑 타입을 확인하고, 상기 매핑 타입이 프라이빗 타입인 경우, 상기 PTE에 프로세스 아이디를 오프셋으로 보정하여 피지컬 페이지에 액세스하는 것을 포함할 수 있다.Further, accessing the physical memory may include checking a PTE and a mapping type from the shared page table and, when the mapping type is a private type, correcting a process ID in the PTE with an offset to access the physical page. can

또한, 상기 피지컬 메모리에 액세스하는 것은, 상기 공유 페이지 테이블로부터 PTE 및 매핑 타입을 확인하고, 상기 매핑 타입이 인터미디어트 타입인 경우, 프로세스 아이디에 따른 최종 오프셋을 산출하고, 상기 PTE에 상기 최종 오프셋으로 보정하여 피지컬 페이지에 액세스하는 것을 포함할 수 있다.In addition, accessing the physical memory checks the PTE and mapping type from the shared page table, and when the mapping type is an intermediate type, calculates a final offset according to a process ID, and assigns the final offset to the PTE. It may include accessing the physical page by correcting with .

본 발명의 뉴럴 프로세싱 장치 및 그의 공유 페이지 테이블 사용 방법은, 각 프로세스에서 공통적으로 사용하는 데이터를 개별적으로 저장하지 않아서 피지컬 메모리의 저장 효율성을 높일 수 있다.The neural processing apparatus and the method of using the shared page table according to the present invention can increase the storage efficiency of the physical memory by not individually storing data commonly used in each process.

또한, 프로세스 스위칭이 일어날 때, 페이지 테이블을 교체할 필요가 없어서 변환 색인 버퍼의 히트 레이트가 감소되지 않고 높게 유지될 수 있다.Also, when process switching occurs, there is no need to replace the page table, so that the hit rate of the translation lookaside buffer can be kept high without being reduced.

상술한 내용과 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above description, specific effects of the present invention will be described together while explaining specific details for carrying out the present invention.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 뉴럴 프로세싱 장치를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2의 뉴럴 코어 SoC를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3의 글로벌 인터커넥션을 세부적으로 설명하기 위한 구조도이다.
도 5는 도 3의 뉴럴 프로세서를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 계층적 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5의 뉴럴 코어를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 8는 도 7의 LSU을 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 도 7의 프로세싱 유닛을 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 도 7의 L0 메모리를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 도 10의 로컬 메모리 뱅크를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 도 1의 뉴럴 프로세싱 장치의 구조를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 13은 도 1의 뉴럴 프로세싱 시스템의 메모리 재구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 14는 도 1의 뉴럴 프로세싱 시스템의 메모리 재구성의 예시를 나타낸 블록도이다.
도 15는 도 13의 A부분을 확대한 블록도이다.
도 16은 도 15의 제1 메모리 뱅크를 세부적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 1의 뉴럴 프로세싱 장치의 소프트웨어 계층 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 18은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 멀티 프로세스를 설명하기 위한 블록도이다.
도 19는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 어드레스 변환을 설명하기 위한 블록도이다.
도 20은 도 19의 피지컬 메모리의 피지컬 페이지의 할당을 설명하기 위한 블록도이다.
도 21은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 피지컬 메모리의 피지컬 페이지의 할당을 설명하기 위한 블록도이다.
도 22는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 피지컬 메모리의 피지컬 페이지의 할당을 설명하기 위한 블록도이다.
도 23은 도 19의 매핑 타입 데이터를 설명하기 위한 개념도이다.
도 24는 도 1의 뉴럴 프로세싱 장치가 수행하는 딥 러닝 연산을 설명하기 위한 개념도이다.
도 25는 도 1의 뉴럴 프로세싱 장치의 뉴럴 네트워크의 학습 및 추론 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 26은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 27은 도 26의 피지컬 메모리에 액세스하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 28은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 29는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법의 피지컬 페이지 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 30은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법의 피지컬 페이지 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a block diagram illustrating a neural processing system according to some embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for explaining the neural processing apparatus of FIG. 1 in detail.
FIG. 3 is a block diagram illustrating the neural core SoC of FIG. 2 in detail.
FIG. 4 is a structural diagram for explaining the global interconnection of FIG. 3 in detail.
FIG. 5 is a block diagram for explaining the neural processor of FIG. 3 in detail.
6 is a diagram for explaining a hierarchical structure of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram for explaining the neural core of FIG. 5 in detail.
8 is a block diagram for explaining the LSU of FIG. 7 in detail.
FIG. 9 is a block diagram for explaining the processing unit of FIG. 7 in detail.
FIG. 10 is a block diagram for explaining the L0 memory of FIG. 7 in detail.
FIG. 11 is a block diagram for explaining the local memory bank of FIG. 10 in detail.
FIG. 12 is a block diagram for explaining the structure of the neural processing apparatus of FIG. 1 in detail.
FIG. 13 is a block diagram illustrating memory reconfiguration of the neural processing system of FIG. 1 .
14 is a block diagram illustrating an example of memory reorganization of the neural processing system of FIG. 1;
FIG. 15 is an enlarged block diagram of part A of FIG. 13 .
FIG. 16 is a diagram for explaining the first memory bank of FIG. 15 in detail.
FIG. 17 is a block diagram for explaining a software layer structure of the neural processing apparatus of FIG. 1 .
18 is a block diagram for explaining multi-processes of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.
19 is a block diagram illustrating address conversion of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.
FIG. 20 is a block diagram illustrating allocation of a physical page of the physical memory of FIG. 19 .
21 is a block diagram illustrating allocation of a physical page of a physical memory of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.
22 is a block diagram illustrating allocation of a physical page of a physical memory of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.
FIG. 23 is a conceptual diagram for explaining mapping type data of FIG. 19 .
FIG. 24 is a conceptual diagram for explaining a deep learning operation performed by the neural processing apparatus of FIG. 1 .
FIG. 25 is a conceptual diagram for explaining learning and reasoning operations of a neural network of the neural processing apparatus of FIG. 1 .
26 is a flowchart illustrating a method of using a shared page table of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.
FIG. 27 is a flowchart for explaining the step of accessing the physical memory of FIG. 26 .
28 is a flowchart illustrating a method of using a shared page table of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.
29 is a flowchart illustrating a method of allocating a physical page in a method of using a shared page table of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.
30 is a flowchart illustrating a method of allocating a physical page in a method of using a shared page table of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.

본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 용어나 단어는 일반적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니된다. 발명자가 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어나 단어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 따라, 본 발명의 기술적 사상과 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명이 실현되는 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 기술적 사상을 전부 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 및 응용 가능한 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to a general or dictionary meaning. According to the principle that an inventor may define a term or a concept of a word in order to best describe his/her invention, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention. In addition, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one embodiment in which the present invention is realized, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so they can be replaced at the time of the present application. It should be understood that there may be many equivalents and variations and applicable examples.

본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B used in this specification and claims may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The term 'and/or' includes a combination of a plurality of related recited items or any one of a plurality of related recited items.

본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification and claims are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It should be understood that terms such as "include" or "having" in this application do not exclude in advance the possibility of existence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. .

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다. In addition, each configuration, process, process or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a range that does not contradict each other technically.

이하, 도 1 내지 도 25를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치를 설명한다.Hereinafter, a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 25 .

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a neural processing system according to some embodiments of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템(NPS)은 제1 뉴럴 프로세싱 장치(1), 제2 뉴럴 프로세싱 장치(2) 및 외부 인터페이스(3)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a neural processing system (NPS) according to some embodiments of the present invention may include a first neural processing device 1, a second neural processing device 2, and an external interface 3. .

제1 뉴럴 프로세싱 장치(1)는 인공 신경망을 이용하여 연산을 수행하는 장치일 수 있다. 제1 뉴럴 프로세싱 장치(1)는 예를 들어, 딥 러닝(deep learning) 연산 작업을 수행하는 것에 특화된 장치일 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.The first neural processing device 1 may be a device that performs calculations using an artificial neural network. The first neural processing device 1 may be, for example, a device specialized for performing a deep learning calculation task. However, this embodiment is not limited thereto.

제2 뉴럴 프로세싱 장치(2)는 제1 뉴럴 프로세싱 장치(1)와 동일 내지 유사한 구성을 가지는 장치일 수 있다. 제1 뉴럴 프로세싱 장치(1) 및 제2 뉴럴 프로세싱 장치(2)는 서로 외부 인터페이스(3)를 통해서 연결되어 데이터 및 제어 신호를 공유할 수 있다.The second neural processing device 2 may have a configuration identical to or similar to that of the first neural processing device 1 . The first neural processing device 1 and the second neural processing device 2 may be connected to each other through an external interface 3 to share data and control signals.

도 1에서는 2개의 뉴럴 프로세싱 장치를 도시하였지만, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템(NPS)이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템(NPS)은 3개 이상의 뉴럴 프로세싱 장치가 외부 인터페이스(3)를 통해서 서로 연결될 수도 있다. 또한, 반대로, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템(NPS)은 하나의 뉴럴 프로세싱 장치만을 포함할 수도 있다.Although FIG. 1 shows two neural processing devices, a neural processing system (NPS) according to some embodiments of the present invention is not limited thereto. That is, in the neural processing system (NPS) according to some embodiments of the present invention, three or more neural processing devices may be connected to each other through the external interface 3. Also, conversely, a neural processing system (NPS) according to some embodiments of the present invention may include only one neural processing device.

이때, 제1 뉴럴 프로세싱 장치(1) 및 제2 뉴럴 프로세싱 장치(2)는 각각 뉴럴 프로세싱 장치가 아닌 다른 프로세싱 장치일 수도 있다. 즉, 제1 뉴럴 프로세싱 장치(1) 및 제2 뉴럴 프로세싱 장치(2)는 각각 그래픽 프로세싱 장치(GPU, graphics processing unit), 중앙 처리 장치(CPU, central processing unit) 및 그 외의 다른 종류의 프로세싱 장치일 수도 있다. 이하에서는 편의상 제1 뉴럴 프로세싱 장치(1) 및 제2 뉴럴 프로세싱 장치(2)가 뉴럴 프로세싱 장치인 것으로 설명한다.In this case, each of the first neural processing device 1 and the second neural processing device 2 may be a processing device other than the neural processing device. That is, the first neural processing unit 1 and the second neural processing unit 2 are each a graphics processing unit (GPU), a central processing unit (CPU), and other types of processing units. It may be. Hereinafter, for convenience, the first neural processing device 1 and the second neural processing device 2 will be described as neural processing devices.

도 2는 도 1의 뉴럴 프로세싱 장치를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram for explaining the neural processing apparatus of FIG. 1 in detail.

도 2를 참조하면, 제1 뉴럴 프로세싱 장치(1)는 뉴럴 코어 SoC(10), CPU(20), 오프 칩 메모리(30), 제1 비휘발성 메모리 인터페이스(40), 제1 휘발성 메모리 인터페이스(50), 제2 비휘발성 메모리 인터페이스(60) 및 제2 휘발성 메모리 인터페이스(70)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the first neural processing device 1 includes a neural core SoC 10, a CPU 20, an off-chip memory 30, a first non-volatile memory interface 40, and a first volatile memory interface ( 50), a second non-volatile memory interface 60 and a second volatile memory interface 70.

뉴럴 코어 SoC(10)는 시스템 온 칩(System on Chip) 장치일 수 있다. 뉴럴 코어 SoC(10)는 인공지능 연산 유닛으로 가속기(Accelerator)일 수 있다. 뉴럴 코어 SoC(10)는 예를 들어, GPU(graphics processing unit), FPGA(field programmable gate array) 및 ASIC(application-specific integrated circuit) 중 어느 하나일 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.The neural core SoC 10 may be a system on chip device. The neural core SoC 10 is an artificial intelligence computing unit and may be an accelerator. The neural core SoC 10 may be, for example, any one of a graphics processing unit (GPU), a field programmable gate array (FPGA), and an application-specific integrated circuit (ASIC). However, this embodiment is not limited thereto.

뉴럴 코어 SoC(10)는 외부 인터페이스(3)를 통해서 다른 외부의 연산 유닛들과 데이터를 교환할 수 있다. 또한, 뉴럴 코어 SoC(10)는 제1 비휘발성 메모리 인터페이스(40) 및 제1 휘발성 메모리 인터페이스(50)를 통해서 각각 비휘발성 메모리(31) 및 휘발성 메모리(32)와 연결될 수 있다.The neural core SoC 10 may exchange data with other external computing units through the external interface 3 . In addition, the neural core SoC 10 may be connected to the non-volatile memory 31 and the volatile memory 32 through the first non-volatile memory interface 40 and the first volatile memory interface 50 , respectively.

CPU(20)는 제1 뉴럴 프로세싱 장치(1)의 시스템을 통제하고 프로그램의 연산을 실행하는 제어장치일 수 있다. CPU(20)는 범용 연산 유닛으로서 딥러닝에 많이 사용되는 병렬 단순 연산을 수행하기에는 효율이 낮을 수 있다. 따라서, 뉴럴 코어 SoC(10)가 딥러닝 추론 및 학습 작업에 연산을 수행하여 높은 효율을 가질 수 있다.The CPU 20 may be a controller that controls the system of the first neural processing device 1 and executes program operations. The CPU 20 is a general-purpose computational unit and may have low efficiency to perform parallel simple computations widely used in deep learning. Accordingly, the neural core SoC 10 may perform calculations for deep learning reasoning and learning tasks, thereby achieving high efficiency.

CPU(20)는 외부 인터페이스(3)를 통해서 다른 외부의 연산 유닛들과 데이터를 교환할 수 있다. 또한, CPU(20)는 제2 비휘발성 메모리 인터페이스(60) 및 제2 휘발성 메모리 인터페이스(70)를 통해서 각각 비휘발성 메모리(31) 및 휘발성 메모리(32)와 연결될 수 있다.The CPU 20 may exchange data with other external computing units through the external interface 3 . In addition, the CPU 20 may be connected to the non-volatile memory 31 and the volatile memory 32 through the second non-volatile memory interface 60 and the second volatile memory interface 70, respectively.

오프 칩 메모리(30)는 뉴럴 코어 SoC(10)의 칩 외부에 배치된 메모리일 수 있다. 오프 칩 메모리(30)는 비휘발성 메모리(31) 및 휘발성 메모리(32)를 포함할 수 있다.The off-chip memory 30 may be a memory disposed outside a chip of the neural core SoC 10 . The off-chip memory 30 may include a non-volatile memory 31 and a volatile memory 32 .

비휘발성 메모리(31)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 메모리일 수 있다. 비휘발성 메모리(31)는 예를 들어, ROM(Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), EAROM(Erasable Alterable ROM), EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)(예를 들어, 낸드 플래시 메모리(NAND Flash memory), 노어 플래시 메모리(NOR Flash memory)), UVEPROM(Ultra-Violet Erasable Programmable Read-Only Memory), FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory), MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory), PRAM(Phase-change Random Access Memory), SONOS(silicon-oxide-nitride-oxide-silicon), RRAM(Resistive Random Access Memory), NRAM(Nanotube Random Access Memory), 마그네틱 컴퓨터 기억 장치(예를 들면, 하드 디스크, 디스켓 드라이브, 마그네틱 테이프), 광디스크 드라이브 및 3D 크로스포인트 메모리(3D XPoint memory) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.The non-volatile memory 31 may be a memory that continuously retains stored information even when power is not supplied. The non-volatile memory 31 includes, for example, a read-only memory (ROM), a programmable read-only memory (PROM), an erasable alterable ROM (EAROM), an erasable programmable read-only memory (EPROM), and an electrically erasable programmable memory (EEPROM). Read-Only Memory) (e.g., NAND Flash memory, NOR Flash memory), Ultra-Violet Erasable Programmable Read-Only Memory (UVEPROM), Ferroelectric Random Access Memory (FeRAM), MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), PRAM (Phase-change Random Access Memory), SONOS (silicon-oxide-nitride-oxide-silicon), RRAM (Resistive Random Access Memory), NRAM (Nanotube Random Access Memory), magnetic computer memory It may include at least one of a device (eg, hard disk, diskette drive, magnetic tape), an optical disk drive, and a 3D XPoint memory. However, this embodiment is not limited thereto.

휘발성 메모리(32)는 비휘발성 메모리(31)와 달리, 저장된 정보를 유지하기 위해서 전력을 지속적으로 필요로 하는 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리(32)는 예를 들어, DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory) 및 DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.Unlike the non-volatile memory 31, the volatile memory 32 may be a memory that continuously requires power to maintain stored information. The volatile memory 32 may include, for example, at least one of Dynamic Random Access Memory (DRAM), Static Random Access Memory (SRAM), Synchronous Dynamic Random Access Memory (SDRAM), and Double Data Rate SDRAM (DDR SDRAM). there is. However, this embodiment is not limited thereto.

제1 비휘발성 메모리 인터페이스(40) 및 제2 비휘발성 메모리 인터페이스(60)는 각각 예를 들어, PATA(Parallel Advanced Technology Attachment), SCSI(Small Computer System Interface), SAS(Serial Attached SCSI), SATA(Serial Advanced Technology Attachment) 및 PCIe(PCI Express) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.The first non-volatile memory interface 40 and the second non-volatile memory interface 60 may be, for example, PATA (Parallel Advanced Technology Attachment), SCSI (Small Computer System Interface), SAS (Serial Attached SCSI), SATA ( Serial Advanced Technology Attachment) and PCI Express (PCIe). However, this embodiment is not limited thereto.

제1 휘발성 메모리 인터페이스(50) 및 제2 휘발성 메모리 인터페이스(70)는 각각 예를 들어, SDR(Single Data Rate), DDR(Double Data Rate), QDR(Quad Data Rate), 및 XDR(eXtreme Data Rate, Octal Data Rate) 중 적어도 하나일 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.The first volatile memory interface 50 and the second volatile memory interface 70 are respectively, for example, SDR (Single Data Rate), DDR (Double Data Rate), QDR (Quad Data Rate), and XDR (eXtreme Data Rate) , Octal Data Rate). However, this embodiment is not limited thereto.

도 3은 도 2의 뉴럴 코어 SoC를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating the neural core SoC of FIG. 2 in detail.

도 2 및 도 3을 참조하면, 뉴럴 코어 SoC(10)는 적어도 하나의 뉴럴 프로세서(1000), 공유 메모리(2000), DMA(Direct Memory Access)(3000), 비휘발성 메모리 컨트롤러(4000), 휘발성 메모리 컨트롤러(5000) 및 글로벌 인터커넥션(5000)을 포함할 수 있다.2 and 3, the neural core SoC 10 includes at least one neural processor 1000, a shared memory 2000, a direct memory access (DMA) 3000, a non-volatile memory controller 4000, a volatile A memory controller 5000 and a global interconnection 5000 may be included.

뉴럴 프로세서(1000)는 연산 작업을 직접 수행하는 연산 유닛일 수 있다. 뉴럴 프로세서(1000)가 복수인 경우 연산 작업은 각각의 뉴럴 프로세서(1000)로 할당될 수 있다. 각각의 뉴럴 프로세서(1000)는 글로벌 인터커넥션(5000)을 통해서 서로 연결될 수 있다.The neural processor 1000 may be an arithmetic unit that directly performs a arithmetic task. When there are a plurality of neural processors 1000 , calculation tasks may be allocated to each of the neural processors 1000 . Each of the neural processors 1000 may be connected to each other through the global interconnection 5000 .

공유 메모리(2000)는 여러 뉴럴 프로세서(1000)에 의해서 공유되는 메모리일 수 있다. 공유 메모리(2000)는 각각의 뉴럴 프로세서(1000)의 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 공유 메모리(2000)는 오프 칩 메모리(30)로부터 데이터를 수신하여 일시적으로 저장하고 각각의 뉴럴 프로세서(1000)로 전달할 수 있다. 반대로, 공유 메모리(2000)는 뉴럴 프로세서(1000)로부터 데이터를 수신하여 일시적으로 저장하고 도 2의 오프 칩 메모리(30)로 전달할 수도 있다. The shared memory 2000 may be a memory shared by several neural processors 1000 . The shared memory 2000 may store data of each neural processor 1000 . In addition, the shared memory 2000 may receive data from the off-chip memory 30, temporarily store the data, and transfer the data to each neural processor 1000. Conversely, the shared memory 2000 may receive data from the neural processor 1000, temporarily store the data, and transfer the data to the off-chip memory 30 of FIG. 2 .

공유 메모리(2000)는 상대적으로 속도가 빠른 메모리가 필요할 수 있다. 이에 따라서, 공유 메모리(2000)는 예를 들어, SRAM을 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 공유 메모리(2000)는 DRAM을 포함할 수도 있다.The shared memory 2000 may require a relatively fast memory. Accordingly, the shared memory 2000 may include SRAM, for example. However, this embodiment is not limited thereto. That is, the shared memory 2000 may include DRAM.

공유 메모리(2000)는 SoC 레벨 즉, L3(level 3)에 해당하는 메모리일 수 있다. 따라서, 공유 메모리(2000)는 L3 공유 메모리라 정의할 수도 있다.The shared memory 2000 may be a memory corresponding to an SoC level, that is, level 3 (L3). Accordingly, the shared memory 2000 may be defined as an L3 shared memory.

DMA(3000)는 뉴럴 프로세서(1000)가 데이터의 입출력을 제어할 필요없이 직접 데이터의 이동을 제어할 수 있다. 이에 따라서, DMA(3000)가 메모리 사이의 데이터 이동을 제어하여 뉴럴 프로세서(1000)의 인터럽트의 횟수를 최소화시킬 수 있다.The DMA 3000 can directly control the movement of data without the need for the neural processor 1000 to control input/output of data. Accordingly, the number of interrupts of the neural processor 1000 can be minimized by the DMA 3000 controlling data movement between memories.

DMA(3000)는 공유 메모리(2000)와 오프 칩 메모리(30) 사이의 데이터 이동을 제어할 수 있다. DMA(3000)의 권한을 통해서 비휘발성 메모리 컨트롤러(4000) 및 휘발성 메모리 컨트롤러(5000)가 데이터를 이동을 수행할 수 있다.The DMA 3000 may control movement of data between the shared memory 2000 and the off-chip memory 30 . The non-volatile memory controller 4000 and the volatile memory controller 5000 may transfer data through the authority of the DMA 3000 .

비휘발성 메모리 컨트롤러(4000)는 비휘발성 메모리(31)에 리드(read) 또는 라이트(Write) 작업을 제어할 수 있다. 비휘발성 메모리 컨트롤러(4000)는 제1 비휘발성 메모리 인터페이스(40)를 통해서 비휘발성 메모리(31)를 제어할 수 있다.The nonvolatile memory controller 4000 may control a read or write operation of the nonvolatile memory 31 . The nonvolatile memory controller 4000 may control the nonvolatile memory 31 through the first nonvolatile memory interface 40 .

휘발성 메모리 컨트롤러(5000)는 휘발성 메모리(32)에 리드 또는 라이트 작업을 제어할 수 있다. 또한, 휘발성 메모리 컨트롤러(5000)는 휘발성 메모리(32)의 리프레쉬 작업을 수행할 수 있다. 휘발성 메모리 컨트롤러(5000)는 제1 휘발성 메모리 인터페이스(50)를 통해서 비휘발성 메모리(31)를 제어할 수 있다.The volatile memory controller 5000 may control a read or write operation of the volatile memory 32 . Also, the volatile memory controller 5000 may perform a refresh operation of the volatile memory 32 . The volatile memory controller 5000 may control the non-volatile memory 31 through the first volatile memory interface 50 .

글로벌 인터커넥션(5000)은 적어도 하나의 뉴럴 프로세서(1000), 공유 메모리(2000), DMA(3000), 비휘발성 메모리 컨트롤러(4000) 및 휘발성 메모리 컨트롤러(5000)를 서로 연결할 수 있다. 또한, 외부 인터페이스(3)도 글로벌 인터커넥션(5000)에 연결될 수 있다. 글로벌 인터커넥션(5000)은 적어도 하나의 뉴럴 프로세서(1000), 공유 메모리(2000), DMA(3000), 비휘발성 메모리 컨트롤러(4000), 휘발성 메모리 컨트롤러(5000) 및 외부 인터페이스(3) 사이의 데이터가 이동하는 경로일 수 있다.The global interconnection 5000 may connect at least one of the neural processor 1000 , the shared memory 2000 , the DMA 3000 , the non-volatile memory controller 4000 and the volatile memory controller 5000 to each other. In addition, the external interface 3 may also be connected to the global interconnection 5000 . The global interconnection 5000 includes at least one neural processor 1000, a shared memory 2000, a DMA 3000, a nonvolatile memory controller 4000, a volatile memory controller 5000, and data between the external interface 3. may be a moving path.

글로벌 인터커넥션(5000)은 데이터뿐만 아니라 제어 신호의 전송 및 동기화를 위한 신호를 전송할 수 있다. 즉, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치는 별도의 제어 프로세서가 동기화의 신호를 관리하는 것이 아니라 각각의 뉴럴 프로세서(1000)가 직접 동기화 신호를 전송하고 수신할 수 있다. 이에 따라서, 제어 프로세서에 의해서 발생하는 동기화 신호의 레이턴시를 차단할 수 있다.The global interconnection 5000 may transmit signals for transmission and synchronization of control signals as well as data. That is, in the neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention, each neural processor 1000 may directly transmit and receive a synchronization signal, rather than a separate control processor managing synchronization signals. Accordingly, the latency of the synchronization signal generated by the control processor can be blocked.

즉, 뉴럴 프로세서(1000)가 복수일 때, 어느 뉴럴 프로세서(1000)의 작업이 종료되어야 다음 뉴럴 프로세서(1000)가 새로운 작업을 시작할 수 있는 개별 작업의 디펜던시가 존재할 수 있다. 이러한 개별 작업의 종료와 시작은 동기화 신호를 통해서 확인할 수 있는데, 기존의 기술은 이러한 동기화 신호의 수신과 새로운 작업의 시작 지시를 제어 프로세서가 수행하였다.That is, when there are a plurality of neural processors 1000, there may be dependencies of individual tasks in which the task of one neural processor 1000 must be completed before the next neural processor 1000 can start a new task. The end and start of these individual tasks can be confirmed through a synchronization signal, and in the conventional technology, the control processor performs the reception of the synchronization signal and the instruction to start a new task.

그러나, 뉴럴 프로세서(1000)의 숫자가 늘어나고, 작업의 디펜던시가 복잡하게 설계되면 될수록 이러한 동기화 작업은 요청 및 지시의 수는 기하급수적으로 늘어나게 되었다. 따라서, 각각의 요청 및 지시에 따른 레이턴시가 작업의 효율을 크게 낮출 수 있다.However, as the number of neural processors 1000 increases and the dependencies of tasks are designed more complexly, the number of requests and instructions for synchronization tasks increases exponentially. Therefore, the latency according to each request and instruction can greatly reduce work efficiency.

따라서, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치는 제어 프로세서 대신 각각의 뉴럴 프로세서(1000)가 직접 동기화 신호를 작업의 디펜던시에 따라 다른 뉴럴 프로세서(1000)로 전송할 수 있다. 이 경우 제어 프로세서에 의해서 관리되는 방식에 비해서 병렬적으로 여러 뉴럴 프로세서(1000)가 동기화 작업을 수행할 수 있어 동기화에 따른 레이턴시를 최소화할 수 있다. Accordingly, in the neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention, each neural processor 1000 may directly transmit a synchronization signal to other neural processors 1000 according to task dependencies instead of a control processor. In this case, compared to the method managed by the control processor, several neural processors 1000 can perform synchronization tasks in parallel, so that latency due to synchronization can be minimized.

또한, 제어 프로세서가 작업 디펜던시에 따른 뉴럴 프로세서(1000)들의 작업 스케쥴링을 수행해야 하는데 이러한 스케쥴링의 오버헤드도 뉴럴 프로세서(1000)의 개수가 늘어나면 늘어날수록 크게 늘어날 수 있다. 따라서, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치는 스케쥴링 작업도 개별 뉴럴 프로세서(1000)에 의해서 진행되어 그에 따른 스케쥴링 부담도 없어 장치의 성능이 향상될 수 있다.In addition, the control processor needs to perform task scheduling of the neural processors 1000 according to task dependencies, and the overhead of such scheduling can greatly increase as the number of the neural processors 1000 increases. Therefore, in the neural processing device according to some embodiments of the present invention, the scheduling task is also performed by the individual neural processor 1000, and thus the performance of the device can be improved without the scheduling burden.

도 4는 도 3의 글로벌 인터커넥션을 세부적으로 설명하기 위한 구조도이다.FIG. 4 is a structural diagram for explaining the global interconnection of FIG. 3 in detail.

도 4를 참조하면, 글로벌 인터커넥션(5000)은 데이터 채널(5100), 컨트롤 채널(5200) 및 L3 싱크 채널(5300)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , a global interconnection 5000 may include a data channel 5100, a control channel 5200, and an L3 sync channel 5300.

데이터 채널(5100)은 데이터를 전송하는 전용 채널일 수 있다. 데이터 채널(5100)을 통해서 적어도 하나의 뉴럴 프로세서(1000), 공유 메모리(2000), DMA(3000), 비휘발성 메모리 컨트롤러(4000), 휘발성 메모리 컨트롤러(5000) 및 외부 인터페이스(3)가 서로 데이터를 교환할 수 있다.The data channel 5100 may be a dedicated channel for transmitting data. At least one of the neural processor 1000, the shared memory 2000, the DMA 3000, the non-volatile memory controller 4000, the volatile memory controller 5000, and the external interface 3 transmit data to each other through the data channel 5100. can be exchanged.

컨트롤 채널(5200)은 제어 신호를 전송하는 전용 채널일 수 있다. 컨트롤 채널(5200)을 통해서 적어도 하나의 뉴럴 프로세서(1000), 공유 메모리(2000), DMA(3000), 비휘발성 메모리 컨트롤러(4000), 휘발성 메모리 컨트롤러(5000) 및 외부 인터페이스(3)가 서로 제어 신호를 교환할 수 있다.The control channel 5200 may be a dedicated channel for transmitting a control signal. At least one of the neural processor 1000, the shared memory 2000, the DMA 3000, the non-volatile memory controller 4000, the volatile memory controller 5000, and the external interface 3 control each other through the control channel 5200 signals can be exchanged.

L3 싱크 채널(5300)은 동기화 신호를 전송하는 전용 채널일 수 있다. L3 싱크 채널(5300)을 통해서 적어도 하나의 뉴럴 프로세서(1000), 공유 메모리(2000), DMA(3000), 비휘발성 메모리 컨트롤러(4000), 휘발성 메모리 컨트롤러(5000) 및 외부 인터페이스(3)가 서로 동기화 신호를 교환할 수 있다.The L3 sync channel 5300 may be a dedicated channel for transmitting a synchronization signal. At least one neural processor 1000, shared memory 2000, DMA 3000, non-volatile memory controller 4000, volatile memory controller 5000, and the external interface 3 communicate with each other through the L3 sync channel 5300. Synchronization signals can be exchanged.

L3 싱크 채널(5300)은 글로벌 인터커넥션(5000) 내부에 전용 채널로 설정되어 다른 채널과 겹치지 않고 동기화 신호를 빠르게 전송할 수 있다. 이에 따라서, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치는 새로운 와이어링 작업이 필요하지 않고 기존에 사용되는 글로벌 인터커넥션(5000)을 이용하여 동기화 작업을 원활하게 진행할 수 있다.The L3 sync channel 5300 is set as a dedicated channel within the global interconnection 5000 and can quickly transmit a synchronization signal without overlapping with other channels. Accordingly, the neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention does not require a new wiring work and can smoothly perform a synchronization task using the existing global interconnection 5000 .

도 5는 도 3의 뉴럴 프로세서를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 5 is a block diagram for explaining the neural processor of FIG. 3 in detail.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 뉴럴 프로세서(1000)는 적어도 하나의 뉴럴 코어(100), L2 공유 메모리(400), 로컬 인터커넥션(200) 및 L2 싱크 패스(300)를 포함할 수 있다.3 to 5 , the neural processor 1000 may include at least one neural core 100, an L2 shared memory 400, a local interconnection 200, and an L2 sync path 300.

적어도 하나의 뉴럴 코어(100)는 뉴럴 프로세서(1000)의 작업을 분담하여 수행할 수 있다. 뉴럴 코어(100)는 예를 들어, 8개일 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 도 3 및 도 5에서는 여러 개의 뉴럴 코어(100)가 뉴럴 프로세서(1000)에 포함되는 것으로 도시하였지만, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 뉴럴 코어(100) 1개만으로 뉴럴 프로세서(1000)가 구성될 수 있다.At least one neural core 100 may divide and perform tasks of the neural processor 1000 . The number of neural cores 100 may be, for example, 8. However, this embodiment is not limited thereto. 3 and 5 show that several neural cores 100 are included in the neural processor 1000, but the present embodiment is not limited thereto. That is, the neural processor 1000 may be configured with only one neural core 100 .

L2 공유 메모리(400)는 뉴럴 프로세서(1000) 내에서 각각의 뉴럴 코어(100)들이 공유하는 메모리일 수 있다. L2 공유 메모리(400)는 각각의 뉴럴 코어(100)의 데이터를 저장할 수 있다. 또한, L2 공유 메모리(400)는 도 4의 공유 메모리(2000)로부터 데이터를 수신하여 일시적으로 저장하고 각각의 뉴럴 코어(100)로 전달할 수 있다. 반대로, L2 공유 메모리(400)는 뉴럴 코어(100)로부터 데이터를 수신하여 일시적으로 저장하고 도 3의 공유 메모리(2000)로 전달할 수도 있다. The L2 shared memory 400 may be a memory shared by each of the neural cores 100 in the neural processor 1000 . The L2 shared memory 400 may store data of each neural core 100 . In addition, the L2 shared memory 400 may receive data from the shared memory 2000 of FIG. 4 , temporarily store the data, and transfer the data to each neural core 100 . Conversely, the L2 shared memory 400 may receive data from the neural core 100, temporarily store the data, and transfer the data to the shared memory 2000 of FIG. 3 .

L2 공유 메모리(400)는 뉴럴 프로세서 레벨, 즉, L2(level 2)에 해당하는 메모리일 수 있다. L3 공유 메모리 즉, 공유 메모리(2000)는 뉴럴 프로세서(1000)에 의해서 공유되고, L2 공유 메모리(400)는 뉴럴 코어(100)에 의해서 공유될 수 있다.The L2 shared memory 400 may be memory corresponding to a neural processor level, that is, level 2 (L2). The L3 shared memory, that is, the shared memory 2000 may be shared by the neural processor 1000 and the L2 shared memory 400 may be shared by the neural core 100 .

로컬 인터커넥션(200)은 적어도 하나의 뉴럴 코어(100) 및 L2 공유 메모리(400)를 서로 연결할 수 있다. 로컬 인터커넥션(200)은 적어도 하나의 뉴럴 코어(100) 및 L2 공유 메모리(400) 사이의 데이터가 이동하는 경로일 수 있다. 로컬 인터커넥션(200)은 도 3의 글로벌 인터커넥션(5000)과 연결되어 데이터를 전송할 수 있다.The local interconnection 200 may connect at least one neural core 100 and the L2 shared memory 400 to each other. The local interconnection 200 may be a path through which data moves between at least one neural core 100 and the L2 shared memory 400 . The local interconnection 200 may be connected to the global interconnection 5000 of FIG. 3 to transmit data.

L2 싱크 패스(300)는 적어도 하나의 뉴럴 코어(100) 및 L2 공유 메모리(400)를 서로 연결할 수 있다. L2 싱크 패스(300)는 적어도 하나의 뉴럴 코어(100) 및 L2 공유 메모리(400)의 동기화 신호가 이동하는 경로일 수 있다. The L2 sync pass 300 may connect at least one neural core 100 and the L2 shared memory 400 to each other. The L2 sync path 300 may be a path along which synchronization signals of at least one neural core 100 and the L2 shared memory 400 move.

L2 싱크 패스(300)는 로컬 인터커넥션(200)과 물리적으로 별도로 형성될 수 있다. 로컬 인터커넥션(200)의 경우 글로벌 인터커넥션(5000)과 달리 내부에 충분한 채널이 형성되지 않을 수 있다. 이러한 경우에는 L2 싱크 패스(300)가 별도의 형성되어 동기화 신호의 전송을 빠르고 지체없이 수행할 수 있다. L2 싱크 패스(300)는 글로벌 인터커넥션(5000)의 L3 싱크 채널(5300)에 비해서 한단계 낮은 레벨에서 수행되는 동기화에 사용될 수 있다.The L2 sync path 300 may be formed physically separately from the local interconnection 200 . In the case of the local interconnection 200, unlike the global interconnection 5000, sufficient internal channels may not be formed. In this case, the L2 sync path 300 is formed separately so that synchronization signal transmission can be performed quickly and without delay. The L2 sync pass 300 may be used for synchronization performed at a level lower than that of the L3 sync channel 5300 of the global interconnection 5000.

도 6은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 계층적 구조를 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining a hierarchical structure of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.

도 6을 참조하면, 뉴럴 코어 SoC(10)는 적어도 하나의 뉴럴 프로세서(1000)를 포함할 수 있다. 각각의 뉴럴 프로세서(1000)는 글로벌 인터커넥션(5000)을 통해서 서로 데이터를 전송할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the neural core SoC 10 may include at least one neural processor 1000 . Each of the neural processors 1000 may transmit data to each other through the global interconnection 5000 .

뉴럴 프로세서(1000)는 각각 적어도 하나의 뉴럴 코어(100)를 포함할 수 있다. 뉴럴 코어(100)는 딥러닝 연산 작업에 최적화된 프로세싱 단위 유닛일 수 있다. 뉴럴 코어(100)는 딥러닝 연산 작업의 하나의 오퍼레이션에 대응하는 프로세싱 단위 유닛일 수 있다. 즉, 딥러닝 연산 작업은 여러 오퍼레이션의 순차적 또는 병렬적 결합으로 표현 가능할 수 있다. 뉴럴 코어(100)는 각각 하나의 오퍼레이션을 처리할 수 있는 프로세싱 단위 유닛으로서 컴파일러 입장에서 스케쥴링에 고려할 수 있는 최소한의 연산 단위일 수 있다. Each of the neural processors 1000 may include at least one neural core 100 . The neural core 100 may be a processing unit optimized for deep learning calculation tasks. The neural core 100 may be a processing unit corresponding to one operation of a deep learning operation task. That is, a deep learning computation task can be expressed as a sequential or parallel combination of several operations. The neural core 100 is a processing unit capable of processing one operation, and may be a minimum operation unit that can be considered for scheduling from the point of view of a compiler.

본 실시예에 따른 뉴럴 프로세싱 장치는 컴파일러 스케쥴링 입장에서 고려되는 최소한의 연산 단위와 하드웨어 프로세싱 단위 유닛의 스케일을 동일하게 구성하여 빠르고 효율적인 스케쥴링 및 연산 작업의 수행을 도모할 수 있다.In the neural processing apparatus according to the present embodiment, the scale of the minimum operation unit considered in terms of compiler scheduling and the hardware processing unit unit are configured to be the same, so that fast and efficient scheduling and operation execution can be promoted.

즉, 연산 작업에 비해서 하드웨어의 분할할 수 있는 프로세싱 단위 유닛이 지나치게 크다면 프로세싱 단위 유닛의 구동에서 연산 작업의 비효율이 발생할 수 있다. 반대로, 컴파일러의 스케쥴링 최소 단위인 오퍼레이션보다 더 작은 단위의 프로세싱 유닛을 매번 스케쥴링하는 것은 스케쥴링의 비효율이 발생할 수 있고, 하드웨어 설계 비용이 높아질 수 있어 적절하지 않다.That is, if the divisible processing unit of the hardware is too large compared to the calculation task, inefficiency of the calculation task may occur in driving the processing unit. Conversely, it is not appropriate to schedule each time a processing unit smaller than the operation, which is the minimum scheduling unit of the compiler, because scheduling inefficiency may occur and hardware design cost may increase.

따라서, 본 실시예는 컴파일러의 스케쥴링 단위와 하드웨어 프로세싱 단위의 스케일을 유사하게 조율하여 빠른 연산 작업의 스케쥴링과 하드웨어 리소스의 낭비없이 효율적인 연산 작업 수행을 동시에 충족시킬 수 있다.Therefore, according to the present embodiment, scheduling of a fast operation task and efficient execution of a calculation task without wasting hardware resources can be simultaneously satisfied by similarly adjusting the scale of the scheduling unit of the compiler and the hardware processing unit.

도 7은 도 5의 뉴럴 코어를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 7 is a block diagram for explaining the neural core of FIG. 5 in detail.

도 7을 참조하면, 뉴럴 코어(100)는 LSU(Load/Store Unit)(110), L0 메모리(120), 웨이트 버퍼(130), 액티베이션 LSU(140), 액티베이션 버퍼(150) 및 프로세싱 유닛(160)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the neural core 100 includes a load/store unit (LSU) 110, an L0 memory 120, a weight buffer 130, an activation LSU 140, an activation buffer 150, and a processing unit ( 160) may be included.

LSU(110)는 로컬 인터커넥션(200) 및 L2 싱크 패스(300)를 통해서 외부에서 데이터, 제어 신호 및 동기화 신호 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. LSU(110)는 L0 메모리(120)로 수신한 데이터, 제어 신호 및 동기화 신호 중 적어도 하나를 전송할 수 있다. 유사하게 LSU(110)는 로컬 인터커넥션(200) 및 L2 싱크 패스(300)를 통해서 데이터, 제어 신호 및 동기화 신호 중 적어도 하나를 외부로 전달 수 있다.The LSU 110 may receive at least one of data, a control signal, and a synchronization signal from the outside through the local interconnection 200 and the L2 sync path 300 . The LSU 110 may transmit at least one of received data, a control signal, and a synchronization signal to the L0 memory 120 . Similarly, the LSU 110 may transfer at least one of data, control signals, and synchronization signals to the outside through the local interconnection 200 and the L2 sync path 300 .

도 8는 도 7의 LSU을 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.8 is a block diagram for explaining the LSU of FIG. 7 in detail.

도 8을 참조하면, LSU(110)는 로컬 메모리 로드 유닛(111a), 로컬 메모리 스토어 유닛(111b), 뉴럴 코어 로드 유닛(112a), 뉴럴 코어 스토어 유닛(112b), 로드 버퍼(LB), 스토어 버퍼(SB), 로드 엔진(113a), 스토어 엔진(113b) 및 변환 색인 버퍼(114)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the LSU 110 includes a local memory load unit 111a, a local memory store unit 111b, a neural core load unit 112a, a neural core store unit 112b, a load buffer LB, and a store. It may include a buffer SB, a load engine 113a, a store engine 113b and a conversion lookaside buffer 114.

로컬 메모리 로드 유닛(111a)은 L0 메모리(120)에 대한 로드 인스트럭션을 페치(fetch)하고, 로드 인스트럭션을 이슈(issue)할 수 있다. 로컬 메모리 로드 유닛(111a)이 이슈된 로드 인스트럭션을 로드 버퍼(LB)에 제공하면 로드 버퍼(LB)가 입력된 순서에 따라서 순차적으로 로드 엔진(113a)으로 메모리 액세스 요청을 전송할 수 있다.The local memory load unit 111a may fetch a load instruction for the L0 memory 120 and issue the load instruction. When the local memory load unit 111a provides an issued load instruction to the load buffer LB, the load buffer LB may sequentially transmit memory access requests to the load engine 113a according to the input order.

또한, 로컬 메모리 스토어 유닛(111b)은 L0 메모리(120)에 대한 스토어 인스트럭션을 페치하고, 스토어 인스트럭션을 이슈할 수 있다. 로컬 메모리 스토어 유닛(111b)이 이슈된 스토어 인스트럭션을 스토어 버퍼(SB)에 제공하면 스토어 버퍼(SB)가 입력된 순서에 따라서 순차적으로 스토어 엔진(113b)으로 메모리 액세스 요청을 전송할 수 있다.Also, the local memory store unit 111b may fetch a store instruction for the L0 memory 120 and issue the store instruction. When the local memory store unit 111b provides the store instruction at issue to the store buffer SB, the store buffer SB may sequentially transmit memory access requests to the store engine 113b according to the input order.

뉴럴 코어 로드 유닛(112a)은 뉴럴 코어(100)에 대한 로드 인스트럭션을 페치하고, 로드 인스트럭션을 이슈할 수 있다. 뉴럴 코어 로드 유닛(112a)이 이슈된 로드 인스트럭션을 로드 버퍼(LB)에 제공하면 로드 버퍼(LB)가 입력된 순서에 따라서 순차적으로 로드 엔진(113a)으로 메모리 액세스 요청을 전송할 수 있다.The neural core load unit 112a may fetch load instructions for the neural core 100 and issue load instructions. When the neural core load unit 112a provides the issued load instruction to the load buffer LB, the load buffer LB may sequentially transmit memory access requests to the load engine 113a according to the input order.

또한, 뉴럴 코어 스토어 유닛(112b)은 뉴럴 코어(100)에 대한 스토어 인스트럭션을 페치하고, 스토어 인스트럭션을 이슈할 수 있다. 뉴럴 코어 스토어 유닛(112b)이 이슈된 스토어 인스트럭션을 스토어 버퍼(SB)에 제공하면 스토어 버퍼(SB)가 입력된 순서에 따라서 순차적으로 스토어 엔진(113b)으로 메모리 액세스 요청을 전송할 수 있다.Also, the neural core store unit 112b may fetch a store instruction for the neural core 100 and issue the store instruction. When the neural core store unit 112b provides the stored instruction to the store buffer SB, the store buffer SB may sequentially transmit memory access requests to the store engine 113b according to the input order.

로드 엔진(113a)은 메모리 액세스 요청을 수신하여 로컬 인터커넥션(200)을 통해서 데이터를 불러올 수 있다. 이때, 로드 엔진(113a)은 변환 색인 버퍼(114)에서 최근에 사용된 로지컬 어드레스와 피지컬 어드레스의 변환 테이블을 이용하여 빠르게 데이터를 찾을 수 있다. 로드 엔진(113a)의 로지컬 어드레스가 변환 색인 버퍼(114)에 없는 경우에는 다른 메모리에서 주소 변환 정보를 찾을 수 있다.The load engine 113a may receive a memory access request and load data through the local interconnection 200 . At this time, the load engine 113a can quickly find data by using a conversion table of recently used logical addresses and physical addresses in the conversion lookaside buffer 114 . If the logical address of the load engine 113a does not exist in the translation lookaside buffer 114, address translation information may be found in another memory.

스토어 엔진(113b)은 메모리 액세스 요청을 수신하여 로컬 인터커넥션(200)를 통해서 데이터를 불러올 수 있다. 이때, 스토어 엔진(113b)은 변환 색인 버퍼(114)에서 최근에 사용된 로지컬 어드레스와 피지컬 어드레스의 변환 테이블을 이용하여 빠르게 데이터를 찾을 수 있다. 스토어 엔진(113b)의 로지컬 어드레스가 변환 색인 버퍼(114)에 없는 경우에는 다른 메모리에서 주소 변환 정보를 찾을 수 있다.The store engine 113b may receive a memory access request and load data through the local interconnection 200 . At this time, the store engine 113b can quickly find data by using a conversion table of recently used logical addresses and physical addresses in the conversion lookaside buffer 114 . When the logical address of the store engine 113b does not exist in the translation lookaside buffer 114, address translation information may be found in another memory.

로드 엔진(113a) 및 스토어 엔진(113b)은 L2 싱크 패스(300)로 동기화 신호를 보낼 수 있다. 이때, 동기화 신호는 작업이 종료되었다는 의미를 가질 수 있다.The load engine 113a and the store engine 113b may send synchronization signals to the L2 sync path 300 . At this time, the synchronization signal may have a meaning that the work is finished.

다시, 도 7을 참조하면, L0 메모리(120)는 뉴럴 코어(100) 내부에 위치한 메모리로서, 뉴럴 코어(100)가 작업에 필요한 모든 입력 데이터를 외부로부터 수신하여 임시로 저장할 수 있다. 또한, L0 메모리(120)는 뉴럴 코어(100)에 의해서 연산된 출력 데이터를 외부로 전송하기 위해서 일시적으로 저장할 수 있다. L0 메모리(120)는 뉴럴 코어(100)의 캐시 메모리 역할을 수행할 수 있다.Referring again to FIG. 7 , the L0 memory 120 is a memory located inside the neural core 100, and may receive all input data necessary for the neural core 100 to work from the outside and temporarily store them. In addition, the L0 memory 120 may temporarily store output data calculated by the neural core 100 to be transmitted to the outside. The L0 memory 120 may serve as a cache memory of the neural core 100 .

L0 메모리(120)는 액티베이션 LSU(140)에 의해서 인풋 액티베이션(Act_In)을 액티베이션 버퍼(150)로 전송하고, 아웃풋 액티베이션(Act_Out)을 수신할 수 있다. L0 메모리(120)는 액티베이션 LSU(140) 외에도, 프로세싱 유닛(160)과 직접 데이터를 송수신할 수 있다. 즉, L0 메모리(120)는 PE 어레이(163) 및 벡터 유닛(164) 각각과 데이터를 주고받을 수 있다. L0 메모리(120)는 뉴럴 코어 레벨에 해당하는 메모리일 수 있다. 이때, L0 메모리(120)는 뉴럴 코어의 전용(private) 메모리일 수 있다.The L0 memory 120 may transmit the input activation (Act_In) to the activation buffer 150 and receive the output activation (Act_Out) by the activation LSU 140 . The L0 memory 120 may directly transmit/receive data with the processing unit 160 in addition to the activation LSU 140 . That is, the L0 memory 120 may exchange data with each of the PE array 163 and the vector unit 164 . The LO memory 120 may be a memory corresponding to a neural core level. In this case, the L0 memory 120 may be a private memory of the neural core.

L0 메모리(120)는 데이터 패스(Data Path)를 통해 액티베이션이나 웨이트 같은 데이터를 전송할 수 있다. L0 메모리(120)는 별도의 전용 패스인 L1 싱크 패스(L1 Sync Path)를 통해서 동기화 신호를 주고받을 수 있다. L0 메모리(120)는 예를 들어, LSU(110), 웨이트 버퍼(130), 액티베이션 LSU(140) 및 프로세싱 유닛(160)과 L1 싱크 패스(L1 Sync Path)를 통해서 동기화 신호를 주고받을 수 있다.The L0 memory 120 may transmit data such as activation or weight through a data path. The L0 memory 120 may transmit and receive synchronization signals through an L1 sync path, which is a separate dedicated path. The L0 memory 120 may exchange synchronization signals with, for example, the LSU 110, the weight buffer 130, the activation LSU 140, and the processing unit 160 through an L1 sync path. .

웨이트 버퍼(130)는 웨이트(Weight)를 L0 메모리(120)로부터 수신할 수 있다. 웨이트 버퍼(130)는 웨이트(Weight)를 프로세싱 유닛(160)으로 전달할 수 있다. 웨이트 버퍼(130)는 웨이트(Weight)를 전달하기 전에 일시적으로 웨이트(Weight)를 저장할 수 있다.The weight buffer 130 may receive a weight from the L0 memory 120 . The weight buffer 130 may transfer the weight to the processing unit 160 . The weight buffer 130 may temporarily store weights before transferring them.

인풋 액티베이션(Act_In) 및 아웃풋 액티베이션(Act_Out)은 신경망 네트워크의 레이어의 입력값과 출력값을 의미할 수 있다. 이때, 신경망 네트워크의 레이어가 복수인 경우 이전 레이어의 출력값이 다음 레이어의 입력값이 되므로 이전 레이어의 아웃풋 액티베이션(Act_Out)이 다음 레이어의 인풋 액티베이션(Act_In)으로 활용될 수 있다.The input activation (Act_In) and the output activation (Act_Out) may refer to an input value and an output value of a layer of a neural network. In this case, when the neural network has a plurality of layers, the output activation value of the previous layer becomes the input value of the next layer, so the output activation (Act_Out) of the previous layer may be used as the input activation (Act_In) of the next layer.

웨이트(Weight)는 각 레이어에서 입력되는 입력 액티베이션(Act_In)과 곱해지는 파라미터를 의미할 수 있다. 웨이트(Weight)는 딥 러닝 학습 단계에서 조절되어 확정되고, 추론 단계에서는 고정된 값을 통해서 아웃풋 액티베이션(Act_Out)을 도출하기 위해서 사용될 수 있다.The weight may mean a parameter that is multiplied with the input activation (Act_In) input in each layer. The weight is adjusted and determined in the deep learning step, and may be used to derive the output activation (Act_Out) through a fixed value in the inference step.

액티베이션 LSU(140)은 L0 메모리(120)로부터 인풋 액티베이션(Act_In)을 액티베이션 버퍼(150)로 전달하고, 액티베이션 버퍼(150)로부터 아웃풋 액티베이션(Act_Out)을 상기 온 칩 버퍼로 전달할 수 있다. 즉, 액티베이션 LSU(140)은 액티베이션의 로드 작업과 스토어 작업을 모두 수행할 수 있다.The activation LSU 140 may transfer input activation (Act_In) from the L0 memory 120 to the activation buffer 150 and transfer output activation (Act_Out) from the activation buffer 150 to the on-chip buffer. That is, the activation LSU 140 may perform both a load operation and a store operation of activation.

액티베이션 버퍼(150)는 프로세싱 유닛(160)으로 인풋 액티베이션(Act_In)을 제공하고, 프로세싱 유닛(160)으로부터 아웃풋 액티베이션(Act_Out)을 수신할 수 있다. 액티베이션 버퍼(150)는 인풋 액티베이션(Act_In)과 아웃풋 액티베이션(Act_Out)을 일시적으로 저장할 수 있다.The activation buffer 150 may provide an input activation (Act_In) to the processing unit 160 and receive an output activation (Act_Out) from the processing unit 160. The activation buffer 150 may temporarily store input activation (Act_In) and output activation (Act_Out).

액티베이션 버퍼(150)는 연산량이 많은 프로세싱 유닛(160), 특히, PE 어레이(163)에 빠르게 액티베이션을 제공하고, 빠르게 액티베이션을 수신하여 뉴럴 코어(100)의 연산 속도를 높일 수 있다.The activation buffer 150 can quickly provide activation to the processing unit 160 , particularly the PE array 163 , which requires a large amount of computation, and quickly receive the activation, thereby increasing the computational speed of the neural core 100 .

프로세싱 유닛(160)은 연산을 수행하는 모듈일 수 있다. 프로세싱 유닛(160)은 1차원 연산뿐만 아니라 2차원 매트릭스 연산 즉, 컨볼루션 연산을 수행할 수 있다. 프로세싱 유닛(160)은 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신하여 웨이트와 곱한 뒤 이를 더하여 아웃풋 액티베이션(Act_Out)을 생성할 수 있다.The processing unit 160 may be a module that performs calculations. The processing unit 160 may perform not only a 1-dimensional operation but also a 2-dimensional matrix operation, that is, a convolution operation. The processing unit 160 may generate an output activation (Act_Out) by receiving the input activation (Act_In), multiplying the received input activation (Act_In), and then adding the result.

도 9는 도 7의 프로세싱 유닛을 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 9 is a block diagram for explaining the processing unit of FIG. 7 in detail.

도 7 및 도 9를 참조하면, 프로세싱 유닛(160)은 PE 어레이(163), 벡터 유닛(164), 컬럼 레지스터(161) 및 로우 레지스터(162)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 9 , the processing unit 160 may include a PE array 163 , a vector unit 164 , a column register 161 and a row register 162 .

PE 어레이(163)는 인풋 액티베이션(Act_In) 및 웨이트(Weight)를 수신하여 곱셈을 수행할 수 있다. 이때, 인풋 액티베이션(Act_In)과 웨이트(Weight)는 각각 매트릭스 형태로 컨볼루션을 통해서 연산될 수 있다. 이를 통해서, PE 어레이(163)는 아웃풋 액티베이션(Act_Out)을 생성할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. PE 어레이(163)는 아웃풋 액티베이션(Act_Out)외의 다른 종류의 출력도 얼마든지 생성할 수 있다.The PE array 163 may perform multiplication by receiving the input activation (Act_In) and the weight (Weight). In this case, the input activation (Act_In) and the weight (Weight) may be calculated through convolution in the form of a matrix. Through this, the PE array 163 may generate an output activation (Act_Out). However, this embodiment is not limited thereto. The PE array 163 can also generate other types of outputs other than the output activation (Act_Out).

PE 어레이(163)는 적어도 하나의 프로세싱 엘리먼트(163_1)를 포함할 수 있다. 프로세싱 엘리먼트(163_1)는 서로 정렬되어 각각 하나의 인풋 액티베이션(Act_In)과 하나의 웨이트(Weight)에 대한 곱셈을 수행할 수 있다. The PE array 163 may include at least one processing element 163_1. The processing elements 163_1 may be aligned with each other to perform multiplication of one input activation (Act_In) and one weight (Weight).

PE 어레이(163)는 각각의 곱셈에 대한 값을 합한 부분합을 생성할 수 있다. 이러한 부분합은 아웃풋 액티베이션(Act_Out)으로 활용될 수 있다. PE 어레이(163)는 이차원 매트릭스 곱셈을 수행하므로 이차원 매트릭스 연산 유닛(2D matrix compute unit)으로 지칭될 수도 있다.The PE array 163 may produce a subtotal sum of values for each multiplication. This subtotal can be utilized as an output activation (Act_Out). Since the PE array 163 performs 2D matrix multiplication, it may also be referred to as a 2D matrix compute unit.

벡터 유닛(164)은 1차원 연산을 수행할 수 있다. 벡터 유닛(164)은 PE 어레이(163)와 함께 딥러닝 연산을 수행할 수 있다. 이를 통해서 프로세싱 유닛(160)은 필요한 연산에 특화될 수 있다. 즉, 뉴럴 코어(100)는 대량의 2차원 매트릭스 곱셈과 1차원 연산을 수행하는 연산 모듈이 각각 있어 효율적으로 딥러닝 작업을 수행할 수 있다.The vector unit 164 may perform one-dimensional operations. The vector unit 164 may perform deep learning operations together with the PE array 163 . Through this, the processing unit 160 may be specialized for necessary operations. That is, the neural core 100 can efficiently perform deep learning tasks because each of the calculation modules that performs a large amount of 2D matrix multiplication and 1D calculation is performed.

컬럼 레지스터(161)는 제1 입력(I1)을 수신할 수 있다. 컬럼 레지스터(161)는 제1 입력(I1)을 수신하고 이를 분할하여 프로세싱 엘리먼트(163_1)의 각 열(column)에 제공할 수 있다.The column register 161 may receive the first input I1. The column register 161 may receive the first input I1, divide it, and provide it to each column of the processing element 163_1.

로우 레지스터(162)는 제2 입력(I2)을 수신할 수 있다. 로우 레지스터(162)는 제2 입력(I2)을 수신하고 이를 분할하여 프로세싱 엘리먼트(163_1)의 각 행(row)에 제공할 수 있다.The low register 162 may receive the second input I2. The row register 162 may receive the second input I2, divide it, and provide it to each row of the processing element 163_1.

제1 입력(I1)은 인풋 액티베이션(Act_In) 또는 웨이트(Weight)일 수 있다. 제2 입력(I2)은 인풋 액티베이션(Act_In) 또는 웨이트(Weight) 중 제1 입력(I1)이 아닌 값일 수 있다. 또는, 제1 입력(I1) 및 제2 입력(I2)은 인풋 액티베이션(Act_In) 및 웨이트(Weight) 외의 값이 될 수도 있다.The first input (I1) may be an input activation (Act_In) or a weight (Weight). The second input I2 may be a value other than the first input I1 among input activation Act_In or weight. Alternatively, the first input I1 and the second input I2 may be values other than the input activation Act_In and the weight.

도 10은 도 7의 L0 메모리를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 10 is a block diagram for explaining the L0 memory of FIG. 7 in detail.

도 10을 참조하면, L0 메모리(120)는 아비터(121) 및 적어도 하나의 로컬 메모리 뱅크(122)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the L0 memory 120 may include an arbiter 121 and at least one local memory bank 122 .

데이터가 L0 메모리(120)로 저장될 때, 아비터(121)는 로드 엔진(113a)으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 데이터는 라운드 로빈(round robin) 방식으로 로컬 메모리 뱅크(122)를 할당받을 수 있다. 이에 따라서, 데이터는 적어도 하나의 로컬 메모리 뱅크(122) 중 어느 하나에 저장될 수 있다.When data is stored in the LO memory 120, the arbiter 121 may receive the data from the load engine 113a. At this time, data may be allocated to the local memory bank 122 in a round robin manner. Accordingly, data may be stored in any one of the at least one local memory bank 122 .

반대로, 데이터가 L0 메모리(120)에서 로드될 때, 아비터(121)는 로컬 메모리 뱅크(122)로부터 데이터를 수신하여 스토어 엔진(113b)으로 전달될 수 있다. 스토어 엔진(113b)은 로컬 인터커넥션(200)을 통해서 외부로 데이터를 저장시킬 수 있다.Conversely, when data is loaded from the LO memory 120, the arbiter 121 may receive data from the local memory bank 122 and transfer the data to the store engine 113b. The store engine 113b may store data externally through the local interconnection 200 .

도 11은 도 10의 로컬 메모리 뱅크를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 11 is a block diagram for explaining the local memory bank of FIG. 10 in detail.

도 11을 참조하면, 로컬 메모리 뱅크(122)는 로컬 메모리 뱅크 컨트롤러(122_1) 및 로컬 메모리 뱅크 셀 어레이(122_2)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , the local memory bank 122 may include a local memory bank controller 122_1 and a local memory bank cell array 122_2.

로컬 메모리 뱅크 컨트롤러(122_1)는 로컬 메모리 뱅크(122)에 저장되는 데이터의 어드레스를 통해서 리드 및 라이트 동작을 관리할 수 있다. 즉, 로컬 메모리 뱅크 컨트롤러(122_1)는 데이터의 입출력을 전체적으로 관리할 수 있다.The local memory bank controller 122_1 may manage read and write operations through addresses of data stored in the local memory bank 122 . That is, the local memory bank controller 122_1 may manage the input/output of data as a whole.

로컬 메모리 뱅크 셀 어레이(122_2)는 데이터가 직접 저장되는 셀이 행과 열을 맞춰 정렬된 구조일 수 있다. 로컬 메모리 뱅크 셀 어레이(122_2)는 로컬 메모리 뱅크 컨트롤러(122_1)에 의해서 제어될 수 있다.The local memory bank cell array 122_2 may have a structure in which cells directly storing data are aligned in rows and columns. The local memory bank cell array 122_2 may be controlled by the local memory bank controller 122_1.

도 12는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 구조를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.12 is a block diagram for explaining in detail the structure of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.

도 12를 참조하면, 뉴럴 코어(101)는 뉴럴 코어(100)와 달리 CGRA 구조일 수 있다. 뉴럴 코어(101)는 인스트럭션 메모리(111_1), CGRA L0 메모리(111_2), PE 어레이(111_3), LSU(Load/Store Unit)(111_4)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12 , the neural core 101 may have a CGRA structure unlike the neural core 100 . The neural core 101 may include an instruction memory 111_1, a CGRA LO memory 111_2, a PE array 111_3, and a load/store unit (LSU) 111_4.

인스트럭션 메모리(111_1)는 인스트럭션을 수신하여 저장할 수 있다. 인스트럭션 메모리(111_1)는 인스트럭션을 내부에 순차적으로 저장하고, 저장된 인스트럭션을 PE 어레이(111_3)로 제공할 수 있다. 이때, 인스트럭션은 각 PE 어레이(111_3)에 포함된 프로세싱 엘리먼트(111_3a)의 동작을 지시할 수 있다.The instruction memory 111_1 may receive and store instructions. The instruction memory 111_1 may sequentially store instructions therein and provide the stored instructions to the PE array 111_3. In this case, the instruction may indicate an operation of the processing element 111_3a included in each PE array 111_3.

CGRA L0 메모리(111_2)는 뉴럴 코어(101) 내부에 위치한 메모리로서, 뉴럴 코어(101)가 작업에 필요한 모든 입력 데이터를 외부로부터 수신하여 임시로 저장할 수 있다. 또한, CGRA L0 메모리(111_2)는 뉴럴 코어(101)에 의해서 연산된 출력 데이터를 외부로 전송하기 위해서 일시적으로 저장할 수 있다. CGRA L0 메모리(111_2)는 뉴럴 코어(101)의 캐시 메모리 역할을 수행할 수 있다.The CGRA LO memory 111_2 is a memory located inside the neural core 101, and may receive all input data necessary for the neural core 101 to work from the outside and temporarily store them. In addition, the CGRA LO memory 111_2 may temporarily store output data calculated by the neural core 101 to be transmitted to the outside. The CGRA LO memory 111_2 may serve as a cache memory of the neural core 101 .

CGRA L0 메모리(111_2)는 PE 어레이(111_3)와 데이터를 송수신할 수 있다. CGRA L0 메모리(111_2)는 L1 보다 낮은 L0(level 0)에 해당하는 메모리일 수 있다. 이때, L0 메모리는 공유되지 않는 뉴럴 코어(101)의 전용(private) 메모리일 수 있다. CGRA L0 메모리(111_2)는 액티베이션이나 웨이트 같은 데이터와 프로그램 등을 PE 어레이(111_3)로 전송할 수 있다. The CGRA LO memory 111_2 may transmit and receive data to and from the PE array 111_3. The CGRA L0 memory 111_2 may be a memory corresponding to L0 (level 0) lower than L1. In this case, the L0 memory may be a private memory of the neural core 101 that is not shared. The CGRA L0 memory 111_2 may transmit data such as activation or weight and programs to the PE array 111_3.

PE 어레이(111_3)는 연산을 수행하는 모듈일 수 있다. PE 어레이(111_3)는 1차원 연산뿐만 아니라 2차원 이상의 매트릭스/텐서 연산도 수행할 수 있다. PE 어레이(111_3)는 내부에 복수의 프로세싱 엘리먼트(111_3a) 및 특정 프로세싱 엘리먼트(111_3b)를 포함할 수 있다.The PE array 111_3 may be a module that performs calculations. The PE array 111_3 may perform not only 1-dimensional operations but also 2-dimensional or higher matrix/tensor operations. The PE array 111_3 may include a plurality of processing elements 111_3a and specific processing elements 111_3b therein.

프로세싱 엘리먼트(111_3a) 및 특정 프로세싱 엘리먼트(111_3b)는 행과 열로 정렬될 수 있다. 프로세싱 엘리먼트(111_3a) 및 특정 프로세싱 엘리먼트(111_3b)는 m 열로 정렬될 수 있다. 또한, 프로세싱 엘리먼트(111_3a)는 n 행으로 정렬되고, 특정 프로세싱 엘리먼트(111_3b)는 l행으로 정렬될 수 있다. 이에 따라서, 프로세싱 엘리먼트(111_3a) 및 특정 프로세싱 엘리먼트(111_3b)는 (n+l)행과 m열로 정렬될 수 있다.Processing elements 111_3a and specific processing elements 111_3b may be arranged in rows and columns. Processing elements 111_3a and specific processing elements 111_3b may be arranged in m columns. Also, processing elements 111_3a may be arranged in n rows, and specific processing elements 111_3b may be arranged in l rows. Accordingly, the processing element 111_3a and the specific processing element 111_3b may be arranged in (n+l) rows and m columns.

LSU(111_4)는 로컬 인터커넥션(200)을 통해서 외부에서 데이터, 제어 신호 및 동기화 신호 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. LSU(111_4)은 CGRA L0 메모리(111_2)로 수신한 데이터, 제어 신호 및 동기화 신호 중 적어도 하나를 전송할 수 있다. 유사하게 LSU(111_4)는 로컬 인터커넥션(200)을 통해서 데이터, 제어 신호 및 동기화 신호 중 적어도 하나를 외부로 전달 수 있다. The LSU 111_4 may receive at least one of data, a control signal, and a synchronization signal from the outside through the local interconnection 200 . The LSU 111_4 may transmit at least one of received data, a control signal, and a synchronization signal to the CGRA LO memory 111_2. Similarly, the LSU 111_4 may transfer at least one of data, control signals, and synchronization signals to the outside through the local interconnection 200 .

뉴럴 코어(101)는 CGRA(Coarse Grained Reconfigurable Architecture) 구조를 가질 수 있다. 이에 따라서, 뉴럴 코어(101)는 PE 어레이(111_3)의 각각의 프로세싱 엘리먼트(111_3a)와 특정 프로세싱 엘리먼트(111_3b)가 각각 CGRA L0 메모리(111_2), 인스트럭션 메모리(111_1) 및 LSU(111_4) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 즉, 프로세싱 엘리먼트(111_3a) 및 특정 프로세싱 엘리먼트(111_3b)는 CGRA L0 메모리(111_2), 인스트럭션 메모리(111_1) 및 LSU(111_4)의 전부와 연결되어야 하는 것은 아니고 일부와 연결될 수도 있다.The neural core 101 may have a Coarse Grained Reconfigurable Architecture (CGRA) structure. Accordingly, in the neural core 101, each processing element 111_3a and a specific processing element 111_3b of the PE array 111_3 are configured to include at least one of the CGRA LO memory 111_2, the instruction memory 111_1, and the LSU 111_4. can be connected to one. That is, the processing element 111_3a and the specific processing element 111_3b do not have to be connected to all of the CGRA L0 memory 111_2, the instruction memory 111_1, and the LSU 111_4, but may be connected to some of them.

또한, 프로세싱 엘리먼트(111_3a) 및 특정 프로세싱 엘리먼트(111_3b)는 서로 다른 종류의 프로세싱 소자일 수 있다. 이에 따라서, CGRA L0 메모리(111_2), 인스트럭션 메모리(111_1) 및 LSU(111_4) 중 프로세싱 엘리먼트(111_3a)와 연결되는 소자와 특정 프로세싱 엘리먼트(111_3b)와 연결되는 소자는 서로 다를 수 있다.Also, the processing element 111_3a and the specific processing element 111_3b may be different types of processing elements. Accordingly, among the CGRA LO memory 111_2, the instruction memory 111_1, and the LSU 111_4, an element connected to the processing element 111_3a and an element connected to the specific processing element 111_3b may be different from each other.

CGRA 구조를 가지는 본 발명의 뉴럴 코어(101)는 높은 수준의 병렬 연산이 가능하고, 프로세싱 엘리먼트(111_3a) 및 특정 프로세싱 엘리먼트(111_3b) 사이의 직접적인 데이터 교환이 가능하므로 전력 소모가 낮을 수 있다. 또한, 2개 이상의 종류의 프로세싱 엘리먼트(111_3a)를 포함하여 다양한 연산 작업에 따른 최적화도 가능할 수 있다.The neural core 101 of the present invention having a CGRA structure can perform a high level of parallel operation and directly exchange data between the processing element 111_3a and a specific processing element 111_3b, so power consumption can be low. In addition, optimization according to various calculation tasks may be possible by including two or more types of processing elements 111_3a.

예를 들어, 프로세싱 엘리먼트(111_3a)가 2차원 연산을 수행하는 프로세싱 엘리먼트인 경우 특정 프로세싱 엘리먼트(111_3b)는 1차원 연산을 수행하는 프로세싱 엘리먼트일 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.For example, when the processing element 111_3a is a processing element that performs a two-dimensional operation, a specific processing element 111_3b may be a processing element that performs a one-dimensional operation. However, this embodiment is not limited thereto.

도 13은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 메모리 재구성을 설명하기 위한 블록도이다.13 is a block diagram illustrating memory reconfiguration of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.

도 13을 참조하면, 뉴럴 코어 SoC(10)은 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h) 및 온 칩 메모리(OCM)를 포함할 수 있다. 도 24에서는 예시적으로 8개의 프로세싱 유닛을 도시하였으나, 이는 예시에 불과하고 프로세싱 유닛의 개수는 얼마든지 달라질 수 있다. Referring to FIG. 13 , the neural core SoC 10 may include first to eighth processing units 160a to 160h and an on-chip memory (OCM). 24 shows 8 processing units as an example, but this is only an example and the number of processing units may vary.

온 칩 메모리(OCM)는 제1 내지 제8 L0 메모리(120a~120h) 및 공유 메모리(2000)를 포함할 수 있다.The on-chip memory OCM may include first to eighth L0 memories 120a to 120h and a shared memory 2000 .

제1 내지 제8 L0 메모리(120a~120h)는 각각 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h)의 전용 메모리로 사용될 수 있다. 즉, 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h)와 제1 내지 제8 L0 메모리(120a~120h)는 서로 1:1로 대응될 수 있다.The first to eighth L0 memories 120a to 120h may be used as dedicated memories of the first to eighth processing units 160a to 160h, respectively. That is, the first to eighth processing units 160a to 160h and the first to eighth L0 memories 120a to 120h may correspond 1:1 to each other.

공유 메모리(2000)는 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h)은 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h) 및 제1 내지 제8 L0 메모리(120a~120h)에 각각 대응할 수 있다. 즉, 메모리 유닛의 개수는 프로세싱 유닛 및 L0 메모리의 개수와 동일한 8개일 수 있다. The shared memory 2000 may include first to eighth memory units 2100a to 2100h. The first to eighth memory units 2100a to 2100h may respectively correspond to the first to eighth processing units 160a to 160h and the first to eighth L0 memories 120a to 120h. That is, the number of memory units may be eight, the same as the number of processing units and L0 memories.

공유 메모리(2000)는 2가지 종류의 온 칩 메모리 형식 중 어느 하나로 동작할 수 있다. 즉, 공유 메모리(2000)는 L0 메모리 형식 또는 글로벌 메모리 형식 중 어느 하나로 동작할 수 있다. 즉, 공유 메모리(2000)는 하나의 하드웨어로 2가지의 논리적인(logical) 메모리를 구현할 수 있다.The shared memory 2000 may operate in one of two types of on-chip memory formats. That is, the shared memory 2000 can operate in either a L0 memory format or a global memory format. That is, the shared memory 2000 can implement two types of logical memories with one hardware.

공유 메모리(2000)가 L0 메모리 형식으로 구현되는 경우, 공유 메모리(2000)는 제1 내지 제8 L0 메모리(120a~120h)와 같이 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h) 각각의 전용 메모리(private memory)로 동작할 수 있다. L0 메모리는 글로벌 메모리에 비해서 상대적으로 고속의 클럭으로 동작할 수 있고, 공유 메모리(2000)도 L0 메모리 형식으로 동작할 때 상대적으로 더 빠른 클럭을 사용할 수 있다.When the shared memory 2000 is implemented in an L0 memory format, the shared memory 2000 is a dedicated memory for each of the first to eighth processing units 160a to 160h, such as the first to eighth L0 memories 120a to 120h. (private memory) can operate. The L0 memory can operate at a relatively high-speed clock compared to the global memory, and when the shared memory 2000 operates in the L0 memory format, it can use a relatively faster clock.

공유 메모리(2000)가 글로벌 메모리 형식으로 구현되는 경우, 공유 메모리(2000)는 제1 프로세싱 유닛(100a) 및 제2 프로세싱 유닛(100b)가 서로 같이 사용하는 공용 메모리(common memory)로 동작할 수 있다. 이때, 공유 메모리(2000)는 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h)뿐만 아니라 제1 내지 제8 L0 메모리(120a~120h)에 의해서도 공유될 수 있다.When the shared memory 2000 is implemented in a global memory format, the shared memory 2000 may operate as a common memory used by the first processing unit 100a and the second processing unit 100b. there is. In this case, the shared memory 2000 may be shared by the first to eighth L0 memories 120a to 120h as well as the first to eighth processing units 160a to 160h.

글로벌 메모리는 일반적으로 L0 메모리에 비해서 낮은 클럭을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 공유 메모리(2000)가 글로벌 메모리 형식으로 동작할 때는, 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h)가 공유 메모리(2000)를 공유할 수 있다. 이때, 공유 메모리(2000)는 도 2의 휘발성 메모리(32)와 글로벌 인터커넥션(5000)을 통해서 연결되고, 휘발성 메모리(32)의 버퍼로 동작할 수도 있다.The global memory may generally use a lower clock than the L0 memory, but is not limited thereto. When the shared memory 2000 operates in a global memory format, the first to eighth processing units 160a to 160h may share the shared memory 2000 . At this time, the shared memory 2000 is connected to the volatile memory 32 of FIG. 2 through the global interconnection 5000 and may operate as a buffer of the volatile memory 32 .

공유 메모리(2000)는 적어도 일부가 L0 메모리 형식으로 동작하고, 나머지가 글로벌 메모리 형식으로 동작할 수 있다. 즉, 공유 메모리(2000) 전체가 L0 메모리 형식으로 동작할 수도 있고, 공유 메모리(2000) 전체가 글로벌 메모리 형식으로 동작할 수도 있다. 또는, 공유 메모리(2000)의 일부가 L0 메모리 형식으로 동작하고, 나머지 일부가 글로벌 메모리 형식으로 동작할 수 있다.At least a part of the shared memory 2000 may operate in an L0 memory format and the rest may operate in a global memory format. That is, the entire shared memory 2000 may operate in the L0 memory format or the entire shared memory 2000 may operate in the global memory format. Alternatively, a part of the shared memory 2000 may operate in the L0 memory format and the remaining part may operate in the global memory format.

도 14는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 메모리 재구성의 예시를 나타낸 블록도이다.14 is a block diagram illustrating an example of memory reorganization of a neural processing system in accordance with some embodiments of the present invention.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1, 제3, 제5 및 제7 프로세싱 유닛(100a, 100c, 100e, 100g) 각각의 제1, 제3, 제5 및 제7 전용 영역(AE1, AE3, AE5, AE7)은 각각 제1, 제3, 제5 및 제7 L0 메모리(120a, 120c, 120e, 120g)만을 포함할 수 있다. 또한, 제2, 제4, 제6 및 제8 프로세싱 유닛(100b, 100d, 100f, 100h) 각각의 제2, 제4, 제6 및 제8 전용 영역(AE2, AE4, AE6, AE8)은 각각 제2, 제4, 제6 및 제8 L0 메모리(120b, 120d, 120f, 120h)를 포함할 수 있다. 또한, 제2, 제4, 제6 및 제8 전용 영역(AE2, AE4, AE6, AE8)은 제2, 제4, 제6 및 제8 메모리 유닛(2100b, 2100d, 2100f, 2100h)을 포함할 수 있다. 공유 메모리(2000)의 제1, 제3, 제5 및 제7 메모리 유닛(2100a, 2100c, 2100e, 2100g)은 공용 영역(AC)으로 활용될 수 있다.Referring to FIGS. 13 and 14 , the first, third, fifth, and seventh exclusive areas AE1 and AE3 of the first, third, fifth, and seventh processing units 100a, 100c, 100e, and 100g, respectively. , AE5, and AE7 may include only the first, third, fifth, and seventh L0 memories 120a, 120c, 120e, and 120g, respectively. In addition, the second, fourth, sixth, and eighth dedicated regions AE2, AE4, AE6, and AE8 of each of the second, fourth, sixth, and eighth processing units 100b, 100d, 100f, and 100h respectively Second, fourth, sixth, and eighth L0 memories 120b, 120d, 120f, and 120h may be included. Also, the second, fourth, sixth, and eighth dedicated areas AE2 , AE4 , AE6 , and AE8 may include second, fourth, sixth, and eighth memory units 2100b, 2100d, 2100f, and 2100h. can The first, third, fifth, and seventh memory units 2100a, 2100c, 2100e, and 2100g of the shared memory 2000 may be used as a common area AC.

공용 영역(AC)은 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h)에 의해서 공유되는 메모리일 수 있다. 제2 전용 영역(AE2)은 제2 L0 메모리(120b)와 제2 메모리 유닛(2100b)을 포함할 수 있다. 제2 전용 영역(AE2)은 하드웨어적으로 분리된 제2 L0 메모리(120b)와 제2 메모리 유닛(210b)이 같은 방식으로 동작하여 논리적으로 하나의 L0 메모리로 동작하는 영역일 수 있다. 제4, 제6 및 제8 전용 영역(AE4, AE6, AE8)도 제2 전용 영역(AE2)과 같은 방식으로 동작할 수 있다.The common area AC may be a memory shared by the first to eighth processing units 160a to 160h. The second dedicated area AE2 may include a second LO memory 120b and a second memory unit 2100b. The second dedicated area AE2 may be an area in which the hardware-separated second L0 memory 120b and the second memory unit 210b operate in the same way and logically operate as one L0 memory. The fourth, sixth, and eighth dedicated areas AE4, AE6, and AE8 may also operate in the same manner as the second dedicated area AE2.

본 실시예에 따른 공유 메모리(2000)는 각 뉴럴 코어에 대응하는 영역을 최적화된 비율의 논리적인 L0 메모리와 논리적인 글로벌 메모리로 전환하여 사용할 수 있다. 공유 메모리(2000)는 이러한 비율의 조정을 런 타임(Run time)에서 수행할 수 있다. The shared memory 2000 according to the present embodiment can be used by converting an area corresponding to each neural core into a logical L0 memory and a logical global memory at an optimized ratio. The shared memory 2000 can adjust this ratio at run time.

즉, 각 뉴럴 코어는 서로 동일한 작업을 하는 경우도 있지만, 서로 상이한 작업을 하는 경우도 있을 수 있다. 이 경우 각 뉴럴 코어가 하는 작업에 필요한 L0 메모리의 용량과 글로벌 메모리의 용량은 매번 다를 수밖에 없다. 이에 따라서, 기존의 온 칩 메모리와 같이 L0 메모리와 공유 메모리의 구성 비율이 고정적으로 설정되는 경우에는 각 뉴럴 코어에게 할당되는 연산 작업에 따른 비효율이 발생할 수 있다. That is, each neural core may perform the same task in some cases, but may also perform different tasks in other cases. In this case, the capacity of the L0 memory and the capacity of the global memory required for the work performed by each neural core are inevitably different each time. Accordingly, in the case where the composition ratio of the L0 memory and the shared memory is set to be fixed, as in the conventional on-chip memory, inefficiency may occur due to calculation tasks allocated to each neural core.

따라서, 본 실시예에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 메모리(2000)는 런 타임 중에 연산 작업에 따라서 최적의 L0 메모리 및 글로벌 메모리의 비율을 설정할 수 있고, 연산의 효율성 및 속도를 향상시킬 수 있다.Accordingly, the shared memory 2000 of the neural processing apparatus according to the present embodiment may set an optimal ratio of the L0 memory and the global memory according to the computational task during run time, and improve computation efficiency and speed.

도 15는 도 13의 A부분을 확대한 블록도이다.FIG. 15 is an enlarged block diagram of part A of FIG. 13 .

도 13 및 도 15를 참조하면, 공유 메모리(2000)는 제1 L0 메모리 컨트롤러(122_1a), 제2 L0 메모리 컨트롤러(122_1b), 제5 L0 메모리 컨트롤러(122_1e), 제6 L0 메모리 컨트롤러(122_1f), 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h) 및 글로벌 컨트롤러(2200)를 포함할 수 있다. 도시되지 않은 다른 L0 메모리 컨트롤러도 본 실시예에 포함될 수 있으나 편의상 설명을 생략한다.13 and 15, the shared memory 2000 includes a first L0 memory controller 122_1a, a second L0 memory controller 122_1b, a fifth L0 memory controller 122_1e, and a sixth L0 memory controller 122_1f. , first to eighth memory units 2100a to 2100h and a global controller 2200 . Other L0 memory controllers not shown may also be included in the present embodiment, but descriptions thereof are omitted for convenience.

제1 L0 메모리 컨트롤러(122_1a)는 제1 L0 메모리(120a)를 제어할 수 있다. 또한, 제1 L0 메모리 컨트롤러(122_1a)는 제1 메모리 유닛(2100a)을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제1 메모리 유닛(2100a)이 논리적인 L0 메모리 형식으로 구현될 때, 제1 L0 메모리 컨트롤러(122_1a)에 의한 제어가 제1 메모리 유닛(2100a)에 수행될 수 있다.The first L0 memory controller 122_1a may control the first L0 memory 120a. Also, the first L0 memory controller 122_1a may control the first memory unit 2100a. Specifically, when the first memory unit 2100a is implemented in a logical L0 memory format, control by the first L0 memory controller 122_1a may be performed on the first memory unit 2100a.

제2 L0 메모리 컨트롤러(122_1b)는 제2 L0 메모리(120b)를 제어할 수 있다. 또한, 제2 L0 메모리 컨트롤러(122_1b)는 제2 메모리 유닛(2100b)을 제어할 수 있다. 즉, 제2 메모리 유닛(2100b)이 논리적인 L0 메모리 형식으로 구현될 때, 제1 L0 메모리 컨트롤러(122_1a)에 의한 제어가 제2 메모리 유닛(2100b)에 수행될 수 있다.The second L0 memory controller 122_1b may control the second L0 memory 120b. Also, the second L0 memory controller 122_1b may control the second memory unit 2100b. That is, when the second memory unit 2100b is implemented in a logical L0 memory format, control by the first L0 memory controller 122_1a may be performed on the second memory unit 2100b.

제5 L0 메모리 컨트롤러(122_1e)는 제5 L0 메모리(120e)를 제어할 수 있다. 또한, 제5 L0 메모리 컨트롤러(122_1e)는 제5 메모리 유닛(2100e)을 제어할 수 있다. 즉, 제5 메모리 유닛(2100e)이 논리적인 L0 메모리 형식으로 구현될 때, 제5 L0 메모리 컨트롤러(122_1e)에 의한 제어가 제5 메모리 유닛(2100e)에 수행될 수 있다.The fifth L0 memory controller 122_1e may control the fifth L0 memory 120e. Also, the fifth L0 memory controller 122_1e may control the fifth memory unit 2100e. That is, when the fifth memory unit 2100e is implemented in a logical L0 memory format, control by the fifth L0 memory controller 122_1e may be performed on the fifth memory unit 2100e.

제6 L0 메모리 컨트롤러(122_1f)는 제6 L0 메모리(120f)를 제어할 수 있다. 또한, 제6 L0 메모리 컨트롤러(122_1f)는 제6 메모리 유닛(2100f)을 제어할 수 있다. 즉, 제6 메모리 유닛(2100f)이 논리적인 L0 메모리 형식으로 구현될 때, 제6 L0 메모리 컨트롤러(122_1f)에 의한 제어가 제6 메모리 유닛(2100f)에 수행될 수 있다.The sixth L0 memory controller 122_1f may control the sixth L0 memory 120f. Also, the sixth L0 memory controller 122_1f may control the sixth memory unit 2100f. That is, when the sixth memory unit 2100f is implemented in a logical L0 memory format, control by the sixth L0 memory controller 122_1f may be performed on the sixth memory unit 2100f.

글로벌 컨트롤러(2200)는 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h)을 모두 제어할 수 있다. 구체적으로, 글로벌 컨트롤러(2200)는 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h)이 각각 논리적으로 글로벌 메모리 형식으로 동작할 때(즉, 논리적으로 L0 메모리 형식으로 동작하지 않을 때), 제1 메모리 유닛(2100a) 내지 제8 메모리 유닛(2100h)을 제어할 수 있다.The global controller 2200 may control all of the first to eighth memory units 2100a to 2100h. Specifically, when the first to eighth memory units 2100a to 2100h logically operate in the global memory format (that is, do not logically operate in the L0 memory format), the global controller 2200 operates the first memory unit 2100a to 2100h. Units 2100a to 8th memory units 2100h may be controlled.

즉, 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h)은 논리적으로 어떤 형식의 메모리로 구현되느냐에 따라서 제1 내지 제8 L0 메모리 컨트롤러(122_1a~122_1h)에 의해 각각 제어되거나 글로벌 컨트롤러(2200)에 의해서 제어될 수 있다. That is, the first to eighth memory units 2100a to 2100h are each controlled by the first to eighth L0 memory controllers 122_1a to 122_1h or controlled by the global controller 2200 depending on what type of memory is logically implemented. can be controlled by

제1, 제2, 제5 및 제6 L0 메모리 컨트롤러(122_1a, 122_1b, 122_1e, 122_1f)를 포함하는 L0 메모리 컨트롤러가 각각 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h)을 제어하는 경우, 제1 내지 제8 L0 메모리 컨트롤러(122_1a~141h)는 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h)을 제1 내지 제8 L0 메모리(120a~120h)와 동일하게 제어하므로, 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h)의 전용 메모리로 제어할 수 있다. 이에 따라서, 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h)은 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h)의 클럭 주파수와 대응하는 클럭 주파수로 동작할 수 있다.When the L0 memory controller including the first, second, fifth, and sixth L0 memory controllers 122_1a, 122_1b, 122_1e, and 122_1f respectively control the first to eighth memory units 2100a to 2100h, the first Since the eighth L0 memory controllers 122_1a to 141h control the first to eighth memory units 2100a to 2100h in the same way as the first to eighth L0 memories 120a to 120h, the first to eighth processing units (160a ~ 160h) can be controlled by dedicated memory. Accordingly, the first to eighth memory units 2100a to 2100h may operate at a clock frequency corresponding to that of the first to eighth processing units 160a to 160h.

제1 L0 메모리 컨트롤러(122_1a), 제2 L0 메모리 컨트롤러(122_1b), 제5 L0 메모리 컨트롤러(122_1e) 및 제6 L0 메모리 컨트롤러(122_1f)를 포함하는 L0 메모리 컨트롤러는 각각 도 7의 LSU(110)을 포함할 수 있다. Each of the L0 memory controllers including the first L0 memory controller 122_1a, the second L0 memory controller 122_1b, the fifth L0 memory controller 122_1e, and the sixth L0 memory controller 122_1f is the LSU 110 of FIG. 7 . can include

글로벌 컨트롤러(2200)가 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h) 중 적어도 하나를 각각 제어하는 경우, 글로벌 컨트롤러(2200)는 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h)을 각각 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h)의 글로벌 메모리로 제어할 수 있다. 이에 따라서, 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h) 중 적어도 하나는 각각 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h)의 클럭 주파수와는 무관한 클럭 주파수로 동작할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.When the global controller 2200 controls at least one of the first to eighth memory units 2100a to 2100h, the global controller 2200 controls the first to eighth memory units 2100a to 2100h, respectively. It can be controlled by the global memory of the eighth processing units 160a to 160h. Accordingly, at least one of the first to eighth memory units 2100a to 2100h may operate at a clock frequency independent of the clock frequency of the first to eighth processing units 160a to 160h, respectively. However, this embodiment is not limited thereto.

글로벌 컨트롤러(2200)는 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h)을 도 3의 글로벌 인터커넥션(5000)과 연결할 수 있다. 제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h)은 글로벌 컨트롤러(2200)에 의해서 도 1의 오프 칩 메모리(30)와 데이터를 교환하거나, 제1 내지 제8 L0 메모리(120a~120h) 와 각각 데이터를 교환할 수 있다.The global controller 2200 may connect the first to eighth memory units 2100a to 2100h with the global interconnection 5000 of FIG. 3 . The first to eighth memory units 2100a to 2100h exchange data with the off-chip memory 30 of FIG. 1 by the global controller 2200 or exchange data with the first to eighth L0 memories 120a to 120h, respectively. can be exchanged.

제1 내지 제8 메모리 유닛(2100a~2100h)은 각각 적어도 하나의 메모리 뱅크를 포함할 수 있다. 제1 메모리 유닛(2100a)은 적어도 하나의 제1 메모리 뱅크(2110a)를 포함할 수 있다. 제1 메모리 뱅크(2110a)는 제1 메모리 유닛(2100a)을 특정한 크기로 나눈 영역일 수 있다. 각각의 제1 메모리 뱅크(2110a)는 모두 동일한 크기의 메모리 소자일 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 도 15에서는 4개의 메모리 뱅크가 하나의 메모리 유닛에 포함되는 것으로 도시되었다. Each of the first to eighth memory units 2100a to 2100h may include at least one memory bank. The first memory unit 2100a may include at least one first memory bank 2110a. The first memory bank 2110a may be an area obtained by dividing the first memory unit 2100a into a specific size. Each of the first memory banks 2110a may be memory devices having the same size. However, this embodiment is not limited thereto. 15 shows that four memory banks are included in one memory unit.

유사하게 제2, 제5 및 제6 메모리 유닛(2100b, 2100e, 2100f)는 각각 적어도 하나의 제2, 제5 및 제6 메모리 뱅크(2110b, 2110e, 2110f)를 포함할 수 있다.Similarly, the second, fifth, and sixth memory units 2100b, 2100e, and 2100f may each include at least one second, fifth, and sixth memory bank 2110b, 2110e, and 2110f.

이하 제1 메모리 뱅크(2110a) 및 제5 메모리 뱅크(2110e)를 기준으로 설명하고, 이는 제2 및 제6 메모리 뱅크(2110b, 2110f)를 포함한 다른 메모리 뱅크와 동일할 수 있다.Hereinafter, the first memory bank 2110a and the fifth memory bank 2110e will be described, which may be the same as other memory banks including the second and sixth memory banks 2110b and 2110f.

제1 메모리 뱅크(2110a)는 각각 논리적으로 L0 메모리 형식으로 동작하거나 논리적으로 글로벌 메모리 형식으로 동작할 수 있다. 이때, 제1 메모리 뱅크(2110a)는 제1 메모리 유닛(2100a) 내의 다른 메모리 뱅크와 독립적으로 동작할 수도 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.Each of the first memory banks 2110a may logically operate in an L0 memory format or logically operate in a global memory format. In this case, the first memory bank 2110a may operate independently of other memory banks in the first memory unit 2100a. However, this embodiment is not limited thereto.

각 메모리 뱅크별로 독립적으로 동작하는 경우, 제1 메모리 유닛(2100a)은 제1 L0 메모리(120a)와 동일한 방식으로 동작하는 제1 영역과, 제1 L0 메모리(120a)와 다른 방식으로 동작하는 제2 영역을 포함할 수 있다. 이때, 제1 영역과 제2 영역이 반드시 병존하는 것은 아니고 어느 하나의 영역이 전체 제1 메모리 유닛(2100a)의 전체를 차지할 수도 있다.When each memory bank operates independently, the first memory unit 2100a includes a first area that operates in the same way as the first L0 memory 120a and a second region that operates in a different way from the first L0 memory 120a. It can contain 2 areas. In this case, the first area and the second area do not necessarily coexist, and either area may occupy the entire first memory unit 2100a.

마찬가지로, 제2 메모리 유닛(2100b)은 제2 L0 메모리(120b)와 동일한 방식으로 동작하는 제3 영역과, 제2 L0 메모리(120b)와 다른 방식으로 동작하는 제4 영역을 포함할 수 있다. 이때, 제3 영역과 제4 영역이 반드시 병존하는 것은 아니고 어느 하나의 영역이 전체 제1 메모리 유닛(2100a)의 전체를 차지할 수도 있다.Similarly, the second memory unit 2100b may include a third area operating in the same way as the second L0 memory 120b and a fourth area operating in a different way from the second L0 memory 120b. In this case, the third area and the fourth area do not necessarily coexist, and either area may occupy the entire first memory unit 2100a.

이때, 제1 영역과 제2 영역의 비율은 제3 영역과 제4 영역의 비율과 상이할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 제1 영역과 제2 영역의 비율은 제3 영역과 제4 영역의 비율과 동일할 수도 있다. 즉, 각 메모리 유닛에서의 메모리 구성 비율을 얼마든지 달라질 수 있다.In this case, the ratio of the first area to the second area may be different from the ratio of the third area to the fourth area. However, this embodiment is not limited thereto. Accordingly, the ratio of the first area to the second area may be the same as the ratio of the third area to the fourth area. That is, the memory configuration ratio in each memory unit can be varied as desired.

일반적으로 기존의 시스템 온 칩의 경우에는 고속의 L0 메모리를 제외한 온 칩 메모리를 고밀도 저전력 SRAM으로 구성하는 경우가 많았다. 이는 필요한 용량 대비 칩의 면적과 사용 전력에서 SRAM이 높은 효율을 가지기 때문이다. 그러나, 기존의 온 칩 메모리는 미리 결정된 L0 메모리의 용량보다 더 많은 데이터가 빠르게 필요한 작업의 경우에는 처리 속도가 크게 느려질 수밖에 없었고, 글로벌 메모리의 필요가 크지 않은 경우에도 남아있는 글로벌 메모리를 활용할 방안이 전혀 없어 비효율이 발생하였다.In general, in the case of a conventional system-on-chip, on-chip memories other than high-speed L0 memory are often composed of high-density low-power SRAM. This is because SRAM has high efficiency in terms of chip area and power consumption compared to required capacity. However, the existing on-chip memory inevitably slows down the processing speed for tasks that require more data than the predetermined capacity of the L0 memory. There was no inefficiency at all.

이에 반해서, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 공유 메모리(2000)는 경우에 따라서 각각 2개의 컨트롤러 중 어느 하나에 의해서 선택적으로 제어될 수 있다. 이때, 공유 메모리(2000)가 전체적으로 2개의 컨트롤러 중 정해진 어느 하나에 의해서만 제어되는 것은 아니고, 메모리 유닛 단위 또는 메모리 뱅크 단위로 독립적으로 제어될 수 있다.In contrast, the shared memory 2000 according to some embodiments of the present invention may be selectively controlled by any one of the two controllers in some cases. In this case, the shared memory 2000 is not entirely controlled by a predetermined one of the two controllers, and may be independently controlled in units of memory units or units of memory banks.

이를 통해서, 본 실시예에 따른 공유 메모리(2000)는 연산 작업에 따른 최적의 메모리 구성 비율을 런 타임 중에 획득하여 더 빠르고 효율적인 연산작업을 수행할 수 있다. 인공지능에 특화된 프로세싱 유닛의 경우 특정 어플리케이션 단위로 L0 메모리와 글로벌 메모리의 필요한 크기가 달라질 수 있다. 나아가, 동일한 어플리케이션이라도 딥러닝 네트워크를 사용하는 경우 각 층(layer) 별로 L0 메모리와 글로벌 메모리의 필요한 크기가 달라질 수 있다. 본 실시예에 따른 공유 메모리(2000)는 각 층에 따른 연산 단계의 변화에도 메모리의 구성 비율이 런 타임 중에 변화될 수 있어 빠르고 효율적인 딥러닝 작업이 가능할 수 있다.Through this, the shared memory 2000 according to the present embodiment can obtain an optimal memory configuration ratio according to a computational task during run time, and thus perform a faster and more efficient calculation task. In the case of a processing unit specialized in artificial intelligence, the required size of L0 memory and global memory may vary for each specific application unit. Furthermore, when a deep learning network is used even for the same application, required sizes of the L0 memory and the global memory may be different for each layer. In the shared memory 2000 according to the present embodiment, the configuration ratio of the memory can be changed during run time even if the calculation step according to each layer is changed, so that fast and efficient deep learning work can be possible.

도 16은 도 15의 제1 메모리 뱅크를 세부적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 16은 제1 메모리 뱅크(2110a)에 대해서 도시하였지만, 다른 메모리 뱅크도 제1 메모리 뱅크(2110a)와 동일한 구조일 수 있다.FIG. 16 is a diagram for explaining the first memory bank of FIG. 15 in detail. 16 illustrates the first memory bank 2110a, other memory banks may also have the same structure as the first memory bank 2110a.

도 16을 참조하면, 제1 메모리 뱅크(2110a)는 셀 어레이(Ca), 뱅크 컨트롤러(Bc), 제1 경로 유닛(P1) 및 제2 경로 유닛(P2)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 16 , the first memory bank 2110a may include a cell array Ca, a bank controller Bc, a first path unit P1 and a second path unit P2.

셀 어레이(Ca)는 내부에 복수의 메모리 소자(Cell)를 포함할 수 있다. 셀 어레이(Ca)는 복수의 메모리 소자가 격자 구조로 정렬되어 배치될 수 있다. 셀 어레이(Ca)는 예를 들어, SRAM(Static Random Access Memory) 셀 어레이일 수 있다.The cell array Ca may include a plurality of memory elements Cell therein. In the cell array Ca, a plurality of memory elements may be arranged in a lattice structure. The cell array Ca may be, for example, a static random access memory (SRAM) cell array.

뱅크 컨트롤러(Bc)는 셀 어레이(Ca)를 제어할 수 있다. 뱅크 컨트롤러(Bc)는 셀 어레이(Ca)가 L0 메모리 형식으로 동작할지, 아니면 글로벌 메모리 형식으로 동작할 지를 결정하고 그에 따라 셀 어레이(Ca)를 제어할 수 있다. The bank controller Bc may control the cell array Ca. The bank controller Bc may determine whether the cell array Ca operates in the L0 memory format or the global memory format and controls the cell array Ca accordingly.

구체적으로, 뱅크 컨트롤러(Bc)는 런 타임 중에 제1 경로 유닛(P1) 방향으로 데이터를 송수신할지, 제2 경로 유닛(P2) 방향으로 데이터를 송수신할지를 결정할 수 있다. 뱅크 컨트롤러(Bc)는 경로 컨트롤 신호(Spc)에 따라 데이터의 송수신 방향을 결정할 수 있다.Specifically, the bank controller Bc may determine whether to transmit/receive data in the direction of the first path unit P1 or the direction of the second path unit P2 during run time. The bank controller Bc may determine the transmission/reception direction of data according to the path control signal Spc.

경로 컨트롤 신호(Spc)는 미리 설계된 장치 드라이버나 컴파일러에 의해서 생성될 수 있다. 경로 컨트롤 신호(Spc)는 연산 작업의 특성에 따라서 생성될 수 있다. 또는, 경로 컨트롤 신호(Spc)는 사용자로부터 수신된 입력에 의해서 생성될 수 있다. 즉, 사용자가 가장 최적의 메모리 구성 비율을 선택하기 위해서 경로 컨트롤 신호(Spc)에 대한 입력을 직접 인가할 수 있다.The path control signal Spc may be generated by a pre-designed device driver or compiler. The path control signal Spc may be generated according to the characteristics of an arithmetic operation. Alternatively, the path control signal Spc may be generated by an input received from a user. That is, the user may directly apply an input to the path control signal Spc in order to select the most optimal memory configuration ratio.

뱅크 컨트롤러(Bc)는 경로 컨트롤 신호(Spc)를 통해서 셀 어레이(Ca)에 저장된 데이터들의 송수신되는 경로를 결정할 수 있다. 뱅크 컨트롤러(Bc)가 데이터들이 송수신되는 경로를 결정하는 것에 따라 데이터들의 교환 인터페이스가 달라질 수 있다. 즉, 뱅크 컨트롤러(Bc)가 제1 경로 유닛(P1)과 데이터를 교환하는 경우 제1 인터페이스를 이용할 수 있고, 제2 경로 유닛(P2)과 데이터를 교환하는 경우 제2 인터페이스를 이용할 수 있다. 이때, 제1 인터페이스와 제2 인터페이스는 서로 다를 수 있다.The bank controller Bc may determine a transmission/reception path of data stored in the cell array Ca through the path control signal Spc. The data exchange interface may vary according to the bank controller Bc determining the transmission/reception path of the data. That is, when the bank controller Bc exchanges data with the first path unit P1, the first interface may be used, and when data is exchanged with the second path unit P2, the second interface may be used. In this case, the first interface and the second interface may be different from each other.

또한, 데이터가 저장되는 어드레스 체계도 달라질 수 있다. 즉, 특정 인터페이스를 선택하면 그에 대응하는 어드레스 체계로 리드 및 라이트 동작이 수행될 수 있다.Also, an address system in which data is stored may be different. That is, when a specific interface is selected, read and write operations can be performed with an address system corresponding thereto.

뱅크 컨트롤러(Bc)는 특정 클럭 주파수로 동작할 수 있다. 예를 들어, 셀 어레이(Ca)가 SRAM 셀 어레이인 경우에는 일반적인 SRAM의 동작 클럭 주파수로 뱅크 컨트롤러(Bc)가 동작할 수 있다. The bank controller Bc may operate at a specific clock frequency. For example, when the cell array Ca is an SRAM cell array, the bank controller Bc may operate at an operating clock frequency of a general SRAM.

제1 경로 유닛(P1)은 뱅크 컨트롤러(Bc)와 연결될 수 있다. 제1 경로 유닛(P1)은 셀 어레이(Ca)의 데이터를 제1 프로세싱 유닛(100a)과 직접 교환할 수 있다. 이때, “직접”이란 글로벌 인터커넥션(5000)을 거치지 않고 서로 교환됨을 의미할 수 있다. 즉, 제1 프로세싱 유닛(100a)은 제1 L0 메모리(120a)와 직접 데이터를 교환할 수 있고, 제1 프로세싱 유닛(100a)은 공유 메모리(2000)가 논리적으로 L0 메모리 형식으로 구현되었을 때 제1 경로 유닛(P1)을 통해서 데이터를 교환할 수 있다. 제1 경로 유닛(P1)은 도 14의 제1 L0 메모리 컨트롤러(122_1a) 및 제2 L0 메모리 컨트롤러(122_1b)를 포함한 L0 메모리 컨트롤러를 포함할 수 있다.The first path unit P1 may be connected to the bank controller Bc. The first path unit P1 may directly exchange data of the cell array Ca with the first processing unit 100a. In this case, “direct” may mean mutual exchange without going through the global interconnection 5000. That is, the first processing unit 100a may directly exchange data with the first L0 memory 120a, and the first processing unit 100a may perform the first processing unit 100a when the shared memory 2000 is logically implemented in the form of an L0 memory. Data can be exchanged through 1 path unit P1. The first path unit P1 may include an L0 memory controller including the first L0 memory controller 122_1a and the second L0 memory controller 122_1b of FIG. 14 .

제1 경로 유닛(P1)은 멀티 사이클 싱크 패스(Multi-Cycle Sync-Path)를 구성할 수 있다. 즉, 제1 경로 유닛(P1)의 동작 클럭 주파수는 제1 프로세싱 유닛(100a)의 동작 클럭 주파수와 동일할 수 있다. 제1 L0 메모리(120a)는 제1 프로세싱 유닛(100a)의 동작과 같은 속도로 빠르게 데이터를 교환하기 위해서 제1 프로세싱 유닛(100a)의 동작 클럭 주파수와 동일한 클럭 주파수로 빠르게 데이터를 교환할 수 있다. 제1 경로 유닛(P1)도 동일하게 제1 프로세싱 유닛(100a)의 동작 클럭 주파수와 동일한 클럭 주파수로 동작할 수 있다.The first path unit P1 may configure a multi-cycle sync-path. That is, the operating clock frequency of the first path unit P1 may be the same as the operating clock frequency of the first processing unit 100a. The first L0 memory 120a may rapidly exchange data at the same clock frequency as the operating clock frequency of the first processing unit 100a in order to rapidly exchange data at the same speed as the operation of the first processing unit 100a. . The first path unit P1 may also operate at the same clock frequency as the operating clock frequency of the first processing unit 100a.

이때, 제1 경로 유닛(P1)의 동작 클럭 주파수는 뱅크 컨트롤러(Bc)의 동작 클럭 주파수의 배수(倍數)일 수 있다. 이 경우, 뱅크 컨트롤러(Bc)와 제1 경로 유닛(P1) 사이에 클럭의 동기화를 위한 CDC(Clock Domain Crossing) 작업이 따로 필요하지 않고, 이에 따라서 데이터 전송의 지연(delay)이 발생하지 않을 수 있다. 이에 따라서, 더 빠르고 효율적인 데이터 교환이 가능할 수 있다.In this case, the operating clock frequency of the first path unit P1 may be a multiple of the operating clock frequency of the bank controller Bc. In this case, a separate CDC (Clock Domain Crossing) operation for clock synchronization between the bank controller Bc and the first path unit P1 is not required, and thus data transmission delay may not occur. there is. Accordingly, faster and more efficient data exchange may be possible.

도 16에서는 예시적으로, 제1 경로 유닛(P1)의 동작 클럭 주파수는 1.5GHz일 수 있다. 이는 뱅크 컨트롤러(Bc)의 750MHz의 2배의 주파수일 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니고 뱅크 컨트롤러(Bc)의 클럭 주파수의 정수배로 제1 경로 유닛(P1)이 동작하는 경우라면 얼마든지 가능할 수 있다.16 exemplarily, the operating clock frequency of the first path unit P1 may be 1.5 GHz. This may be twice the frequency of 750 MHz of the bank controller (Bc). However, the present embodiment is not limited thereto, and any number may be possible if the first path unit P1 operates at an integer multiple of the clock frequency of the bank controller Bc.

제2 경로 유닛(P2)은 뱅크 컨트롤러(Bc)와 연결될 수 있다. 제2 경로 유닛(P2)은 셀 어레이(Ca)의 데이터를 제1 프로세싱 유닛(100a)과 직접 교환하지 않고, 글로벌 인터커넥션(5000)를 통해서 교환할 수 있다. 즉, 제1 프로세싱 유닛(100a)은 글로벌 인터커넥션(5000) 및 제2 경로 유닛(P2)을 통해서 셀 어레이(Ca)와 데이터를 교환할 수 있다. 이때, 셀 어레이(Ca)는 단순히 제1 프로세싱 유닛(100a)뿐만 아니라 다른 뉴럴 코어와도 데이터를 교환할 수 있다. The second path unit P2 may be connected to the bank controller Bc. The second path unit P2 may exchange data of the cell array Ca through the global interconnection 5000 without directly exchanging the data of the first processing unit 100a. That is, the first processing unit 100a may exchange data with the cell array Ca through the global interconnection 5000 and the second path unit P2. In this case, the cell array Ca may exchange data not only with the first processing unit 100a but also with other neural cores.

즉, 제2 경로 유닛(P2)은 제1 메모리 뱅크(2110a)가 논리적으로 글로벌 메모리 형식으로 구현되었을 때 셀 어레이(Ca)와 모든 뉴럴 코어와의 데이터 교환 경로일 수 있다. 제2 경로 유닛(P2)은 도 22의 글로벌 컨트롤러(2200)를 포함할 수 있다.That is, the second path unit P2 may be a data exchange path between the cell array Ca and all neural cores when the first memory bank 2110a is logically implemented in a global memory format. The second path unit P2 may include the global controller 2200 of FIG. 22 .

제2 경로 유닛(P2)은 어싱크 패스(Async-Path)를 구성할 수 있다. 제2 경로 유닛(P2)의 동작 클럭 주파수는 글로벌 인터커넥션(5000)의 동작 클럭 주파수와 동일할 수 있다. 제2 경로 유닛(P2)도 동일하게 글로벌 인터커넥션(5000)의 동작 클럭 주파수와 동일한 클럭 주파수로 동작할 수 있다.The second path unit P2 may constitute an async-path. The operating clock frequency of the second path unit P2 may be the same as that of the global interconnection 5000 . The second path unit P2 may also operate at the same clock frequency as the operating clock frequency of the global interconnection 5000 .

이때, 제2 경로 유닛(P2)의 동작 클럭 주파수는 뱅크 컨트롤러(Bc)의 동작 클럭 주파수와 서로 동기화되지 않을 수 있다. 이 경우, 뱅크 컨트롤러(Bc)와 제2 경로 유닛(P2) 사이에 클럭의 동기화를 위한 CDC(Clock Domain Crossing) 작업이 필요할 수 있다. 뱅크 컨트롤러(Bc)의 동작 클럭 주파수와 제2 경로 유닛(P2)의 동작 클럭 주파수를 서로 동기화 시키지 않는 경우에는 클럭 도메인의 설계의 자유도가 높아질 수 있다. 따라서, 하드웨어 설계의 난이도가 낮아져 더욱 용이하게 하드웨어 동작을 도출할 수 있다.At this time, the operating clock frequency of the second path unit P2 may not be synchronized with the operating clock frequency of the bank controller Bc. In this case, a clock domain crossing (CDC) operation may be required for clock synchronization between the bank controller Bc and the second path unit P2. When the operating clock frequency of the bank controller Bc and the operating clock frequency of the second path unit P2 are not synchronized with each other, the degree of freedom in clock domain design can be increased. Accordingly, the difficulty of hardware design is lowered, and the hardware operation can be derived more easily.

뱅크 컨트롤러(Bc)는 제1 경로 유닛(P1)을 통해서 데이터를 교환하는 경우와 제2 경로 유닛(P2)을 통해서 데이터를 교환하는 경우에 서로 다른 어드레스 체계를 이용할 수 있다. 즉, 뱅크 컨트롤러(Bc)는 제1 경로 유닛(P1)을 통해서는 제1 어드레스 체계를 이용하고, 제2 경로 유닛(P2)을 통해서는 제2 어드레스 체계를 이용할 수 있다. 이때, 제1 어드레스 체계와 제2 어드레스 체계는 서로 다를 수 있다.The bank controller Bc may use different address systems when exchanging data through the first path unit P1 and when exchanging data through the second path unit P2. That is, the bank controller Bc may use the first address system through the first path unit P1 and use the second address system through the second path unit P2. In this case, the first address system and the second address system may be different from each other.

뱅크 컨트롤러(Bc)는 반드시 메모리 뱅크별로 존재할 필요는 없다. 즉, 뱅크 컨트롤러(Bc)는 스케쥴링을 위한 부분이 아니라 신호를 전달하는 역할을 하므로, 2개의 포트를 가지는 각각의 메모리 뱅크에 필수적인 부분은 아니다. 따라서, 하나의 뱅크 컨트롤러(Bc)가 여러 메모리 뱅크를 제어할 수 있다. 여러 메모리 뱅크는 뱅크 컨트롤러(Bc)에 의해 제어되더라도 독립적으로 동작할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.The bank controller Bc does not necessarily exist for each memory bank. That is, since the bank controller (Bc) is not a part for scheduling but serves to transmit signals, it is not an essential part for each memory bank having two ports. Thus, one bank controller Bc can control several memory banks. Several memory banks can operate independently even though they are controlled by the bank controller Bc. However, this embodiment is not limited thereto.

물론, 뱅크 컨트롤러(Bc)는 각 메모리 뱅크별로 존재할 수도 있다. 이 경우, 뱅크 컨트롤러(Bc)가 각각의 메모리 뱅크를 개별적으로 제어할 수 있다.Of course, the bank controller Bc may exist for each memory bank. In this case, the bank controller Bc can individually control each memory bank.

도 15 및 도 16을 참조하면, 제1 메모리 유닛(210a)이 제1 경로 유닛(P1)을 통해서 데이터를 교환하는 경우 제1 어드레스 체계를 사용하고, 제2 경로 유닛(P2)을 통해서 데이터를 교환하는 경우 제2 어드레스 체계를 사용할 수 있다. 유사하게, 제2 메모리 유닛(210b)이 제1 경로 유닛(P1)을 통해서 데이터를 교환하는 경우 제3 어드레스 체계를 사용하고, 제2 경로 유닛(P2)을 통해서 데이터를 교환하는 경우 제2 어드레스 체계를 사용할 수 있다. 이때, 제1 어드레스 체계와 제3 어드레스 체계는 서로 동일할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.15 and 16, when the first memory unit 210a exchanges data through the first path unit P1, the first address system is used and data is exchanged through the second path unit P2. In case of exchange, a second address scheme may be used. Similarly, when the second memory unit 210b exchanges data through the first path unit P1, the third address system is used, and when data is exchanged through the second path unit P2, the second address system is used. system can be used. In this case, the first address system and the third address system may be identical to each other. However, this embodiment is not limited thereto.

제1 어드레스 체계와 제3 어드레스 체계는 각각 제1 프로세싱 유닛(100a) 및 제2 프로세싱 유닛(100b)에 각각 전용으로 사용될 수 있다. 제2 어드레스 체계는 제1 프로세싱 유닛(100a) 및 제2 프로세싱 유닛(100b)에 공용으로 적용될 수 있다.The first address system and the third address system may be used exclusively for the first processing unit 100a and the second processing unit 100b, respectively. The second address scheme may be commonly applied to the first processing unit 100a and the second processing unit 100b.

도 15에서는 예시적으로, 제2 경로 유닛(P2)의 동작 클럭 주파수는 1GHz로 동작할 수 있다. 이는 뱅크 컨트롤러(Bc)의 750MHz의 동작 클럭 주파수와 동기화 되지 않은 주파수일 수 있다. 즉, 제2 경로 유닛(P2)의 동작 클럭 주파수는 뱅크 컨트롤러(Bc)의 동작 클럭 주파수에 전혀 종속되지 않고 자유롭게 설정될 수 있다.15 exemplarily, the operating clock frequency of the second path unit P2 may operate at 1 GHz. This may be a frequency that is not synchronized with the 750 MHz operating clock frequency of the bank controller (Bc). That is, the operating clock frequency of the second path unit P2 is not dependent on the operating clock frequency of the bank controller Bc and can be freely set.

일반적인 글로벌 메모리는 느린 SRAM(예를 들어, 750MHz)과 그보다 빠른 글로벌 인터커넥션(예를 들어, 1GHz)를 이용하여 CDC 작업에 따른 지연이 발생할 수밖에 없었다. 이에 반해서, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 공유 메모리(2000)는 제2 경로 유닛(P2) 외에도 제1 경로 유닛(P1)을 이용할 여지가 있어 CDC 작업에 따른 지연을 회피할 수 있다. A general global memory uses a slow SRAM (eg, 750 MHz) and a faster global interconnection (eg, 1 GHz), so that delays due to CDC work inevitably occur. In contrast, in the shared memory 2000 according to some embodiments of the present invention, there is room to use the first path unit P1 in addition to the second path unit P2, so delay due to CDC work can be avoided.

또한, 일반적인 글로벌 메모리는 복수의 뉴럴 코어가 하나의 글로벌 인터커넥션(5000)를 이용하므로 데이터 전송량이 동시에 발생하였을 때 전체적인 처리 속도의 저하가 쉽게 발생할 수 있다. 이에 반해서, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 공유 메모리(2000)는 제2 경로 유닛(P2) 외에도 제1 경로 유닛(P1)을 이용할 여지가 있어 글로벌 컨트롤러(2200)에 몰리는 데이터 처리량을 적절하게 분산하는 효과도 얻을 수 있다.In addition, since a plurality of neural cores in a general global memory use one global interconnection 5000, the overall processing speed may be easily reduced when the amount of data transfer occurs simultaneously. In contrast, in the shared memory 2000 according to some embodiments of the present invention, there is room to use the first path unit P1 in addition to the second path unit P2, so that the amount of data processed in the global controller 2200 is adequately reduced. A dispersing effect can also be obtained.

도 17은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 소프트웨어 계층 구조를 설명하기 위한 블록도이다.17 is a block diagram illustrating a software layer structure of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.

도 17을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 소프트웨어 계층 구조는 DL 프레임워크(10000), 컴파일러 스택(20000) 및 백엔드 모듈(30000)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 17 , a software layer structure of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention may include a DL framework 10000, a compiler stack 20000, and a backend module 30000.

DL 프레임워크(10000)는 사용자가 사용하는 딥러닝 모델 네트워크에 대한 프레임워크를 의미할 수 있다. 예를 들어, 텐서플로우나 파이토치와 같은 프로그램을 이용하여 학습이 완료된 뉴럴 네트워크가 생성될 수 있다.The DL framework 10000 may refer to a framework for a deep learning model network used by a user. For example, a trained neural network may be created using a program such as TensorFlow or PyTorch.

컴파일러 스택(20000)은 어댑테이션 레이어(21000), 컴퓨트 라이브러리(22000), 프론트엔드 컴파일러(23000), 백엔드 컴파일러(24000) 및 런타임 드라이버(25000)를 포함할 수 있다.The compiler stack 20000 may include an adaptation layer 21000, a compute library 22000, a front-end compiler 23000, a back-end compiler 24000, and a runtime driver 25000.

어댑테이션 레이어(21000)는 DL 프레임워크(10000)에 접하는 레이어일 수 있다. 어댑테이션 레이어(21000)는 DL 프레임워크(10000)에서 생성된 유저의 신경망 모델을 양자화시키고 그래프 수정을 할 수 있다. 또한, 어댑테이션 레이어(21000)는 모델의 타입을 필요한 타입으로 변환시킬 수 있다.The adaptation layer 21000 may be a layer in contact with the DL framework 10000. The adaptation layer 21000 may quantize the user's neural network model generated in the DL framework 10000 and perform graph correction. Also, the adaptation layer 21000 may convert a model type into a required type.

프론트엔드 컴파일러(23000)는 어댑테이션 레이어(21000)에서 전달받은 다양한 신경망 모델 및 그래프를 일정한 중간 표현(intermediate representation, IR)으로 변환해줄 수 있다. 변환된 IR은 추후 백엔드 컴파일러(24000)에서 다루기 쉬운 미리 설정된 표현일 수 있다. The front-end compiler 23000 may convert various neural network models and graphs transmitted from the adaptation layer 21000 into a constant intermediate representation (IR). The converted IR may be a preset expression that is easy to handle in the backend compiler 24000 later.

이러한, 프론트엔드 컴파일러(23000)의 IR은 그래프 차원에서 미리 할 수 있는 최적화가 수행될 수 있다. 또한, 프론트엔드 컴파일러(23000)는 하드웨어에 최적화된 레이아웃으로 변환시키는 작업을 통해서 최종적으로 IR을 생성할 수 있다.The IR of the front-end compiler 23000 may be preliminarily optimized at the graph level. In addition, the front-end compiler 23000 may finally generate an IR through an operation of converting the layout into a hardware-optimized layout.

벡엔드 컴파일러(24000)는 프론트엔드 컴파일러(23000)에서 변환된 IR을 최적화하고 바이너리 파일로 변환하여 런타임 드라이버가 사용할 수 있게 한다. 백엔드 컴파일러(24000)는 하드웨어의 세부 사항에 맞는 스케일로 잡(job)을 분할하여 최적화된 코드를 생성할 수 있다. The backend compiler 24000 optimizes the IR converted by the frontend compiler 23000 and converts it into a binary file so that the runtime driver can use it. The backend compiler 24000 may generate optimized code by dividing a job into a scale suitable for hardware details.

컴퓨트 라이브러리(22000)는 여러가지 오퍼레이션 중에 하드웨어에 적합한 형태로 설계된 템플릿 오퍼레이션을 저장할 수 있다. 컴퓨트 라이브러리(22000)는 하드웨어가 필요한 여러 템플릿 오퍼레이션을 벡엔드 컴파일러(24000)에 제공하여 최적화된 코드가 생성될 수 있게 한다.The compute library 22000 may store template operations designed in a form suitable for hardware among various operations. The compute library 22000 provides the backend compiler 24000 with several template operations that require hardware to generate optimized codes.

런타임 드라이버(25000)는 구동 중에 계속해서 모니터링을 수행하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 네트워크 장치의 구동을 수행할 수 있다. 구체적으로, 뉴럴 네트워크 장치의 인터페이스의 실행을 담당할 수 있다.The runtime driver 25000 may perform continuous monitoring during operation to drive the neural network device according to some embodiments of the present invention. Specifically, it may be responsible for executing interfaces of neural network devices.

백엔드 모듈(30000)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)(31000), FPGA(Field programmable gate array)(32000) 및 C-model(33000)을 포함할 수 있다. ASIC(31000)은 미리 결정된 설계 방식에 따라 결정되는 하드웨어 칩을 의미할 수 있다. FPGA(32000)는 프로그래밍이 가능한 하드웨어 칩일 수 있다. C-model(33000)은 소프트웨어 상에 하드웨어를 모사하여 구현한 모델을 의미할 수 있다.The backend module 30000 may include an application specific integrated circuit (ASIC) 31000, a field programmable gate array (FPGA) 32000, and a C-model 33000. The ASIC 31000 may refer to a hardware chip determined according to a predetermined design method. The FPGA 32000 may be a programmable hardware chip. The C-model (33000) may refer to a model implemented by imitating hardware on software.

백엔드 모듈(30000)은 컴파일러 스택(20000)을 통해서 생성된 바이너리 코드를 이용하여 다양한 작업을 수행하고 결과를 도출할 수 있다.The backend module 30000 may perform various tasks and derive results using binary codes generated through the compiler stack 20000 .

도 18은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 멀티 프로세스를 설명하기 위한 블록도이다.18 is a block diagram for explaining multi-processes of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.

도 18을 참조하면, 뉴럴 프로세싱 시스템은 오퍼레이션 시스템(OS)에서 여러 개의 프로세스(Prs1~Prs3)를 생성할 수 있다. 이때, 도 18에서 3개의 프로세스를 도시하였지만, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 프로세스의 개수는 2개 이하일 수도, 4개 이상일 수도 있다.Referring to FIG. 18 , the neural processing system may create several processes (Prs1 to Prs3) in an operating system (OS). At this time, although three processes are shown in FIG. 18, the present embodiment is not limited thereto. That is, the number of processes may be 2 or less or 4 or more.

각각의 프로세스(Prs1~Prs3)는 모두 동일한 컨텍스트(Context)에 의해서 정의될 수 있다. 이때, 제1 프로세스(Prs1), 제2 프로세스(Prs2) 및 제3 프로세스(Prs3)는 각각 오퍼레이션 시스템(OS)으로부터 시스템 자원을 별도로 할당받을 수 있다. 제1 프로세스(Prs1), 제2 프로세스(Prs2) 및 제3 프로세스(Prs3)는 각각 메모리에 올라와서 실행되고 있는 컨텍스트 즉, 프로그램의 인스턴스일 수 있다. Each of the processes (Prs1 to Prs3) can all be defined by the same context. At this time, the first process (Prs1), the second process (Prs2), and the third process (Prs3) may be separately allocated system resources from the operation system (OS). Each of the first process (Prs1), the second process (Prs2), and the third process (Prs3) may be contexts loaded into memory and executed, that is, instances of programs.

원칙적으로 각각의 프로세스는 별도의 주소 공간에서 실행되고, 각각의 프로세스 간에 자원을 공유하지 않을 수 있다. 그러나, 본 실시예의 제1 프로세스(Prs1), 제2 프로세스(Prs2) 및 제3 프로세스(Prs3)는 데이터의 종류에 따라서 동일한 주소 공간에서 실행될 수 있다. 물론 데이터의 종류에 따라서 서로 다른 주소 공간에서 실행될 수도 있다.In principle, each process runs in a separate address space, and resources may not be shared between each process. However, the first process (Prs1), the second process (Prs2), and the third process (Prs3) of this embodiment may be executed in the same address space according to the type of data. Of course, it can be executed in different address spaces depending on the type of data.

제1 프로세스(Prs1), 제2 프로세스(Prs2) 및 제3 프로세스(Prs3)는 가상 메모리 영역을 가질 수 있다. 가상 메모리 영역은 각각 코드(Code) 영역, 데이터(Data) 영역, 힙(Heap) 영역 및 스택(Stack) 영역을 개별적으로 가질 수 있다. 이때, 코드 영역은 사용자가 작성한 프로그램 함수가 저장되는 공간을 의미하고, 데이터 영역은 전역 변수 또는 스태틱(static) 변수 등 프로그램이 사용하는 데이터를 저장하는 공간을 의미할 수 있다. 힙 영역은 프로그래머가 필요할 때마다 사용하는 메모리 영역을 의미할 수 있다. 또한, 스택 영역은 호출된 함수의 수행을 마치고 복귀할 주소 및 데이터(지역변수, 매개변수, 리턴값 등)를 임시로 저장하는 공간을 의미할 수 있다.The first process Prs1, the second process Prs2, and the third process Prs3 may have virtual memory areas. Each virtual memory area may individually have a code area, a data area, a heap area, and a stack area. In this case, the code area may mean a space in which program functions written by a user are stored, and the data area may mean a space in which data used by a program, such as a global variable or a static variable, is stored. The heap area may refer to a memory area used whenever a programmer needs it. In addition, the stack area may refer to a space for temporarily storing addresses and data (local variables, parameters, return values, etc.) to be returned after execution of a called function.

이때, 가상 메모리 영역은 제1 프로세스(Prs1), 제2 프로세스(Prs2) 및 제3 프로세스(Prs3)에 의해서 공유될 수도 있고, 서로 독립적일 수도 있다. 이에 대해서는 추후에 더 자세히 설명한다. In this case, the virtual memory area may be shared by the first process Prs1, the second process Prs2, and the third process Prs3, or may be independent of each other. This will be explained in more detail later.

제1 프로세스(Prs1)는 제1 쓰레드 및 제2 쓰레드를 포함할 수 있다. 이때, 쓰레드란 프로세스 내에서 실행되는 흐름의 단위일 수 있다. 즉, 제1 쓰레드 및 제2 쓰레드는 프로세스의 자원을 공유하면서 병렬적으로 작업을 수행할 수 있다. 도 18에서는 제1 프로세스(Prs1), 제2 프로세스(Prs2) 및 제3 프로세스(Prs3)의 쓰레드를 각각 2개로 도시하였으나, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 각각의 프로세스의 쓰레드의 개수는 서로 다를 수 있고, 각각 1개 이하나 3개 이상일 수도 있다.The first process Prs1 may include a first thread and a second thread. In this case, a thread may be a unit of a flow executed within a process. That is, the first thread and the second thread may perform tasks in parallel while sharing process resources. In FIG. 18, each of the first process (Prs1), the second process (Prs2), and the third process (Prs3) shows two threads, but the present embodiment is not limited thereto. That is, the number of threads of each process may be different from each other, and may be 1 or less or 3 or more.

각각의 쓰레드는 별도의 스택 영역을 할당받을 수 있다. 각각의 쓰레드는 코드 영역, 데이터 영역 및 힙 영역을 공유할 수 있다.Each thread can be allocated a separate stack area. Each thread can share a code area, a data area, and a heap area.

도 19는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 어드레스 변환을 설명하기 위한 블록도이다.19 is a block diagram illustrating address conversion of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.

도 19를 참조하면, 프로세싱 유닛(160)은 작업을 위해서 로지컬 어드레스(LA)가 포함된 인스트럭션을 발행할 수 있다. 이때, 로지컬 어드레스(LA)는 메모리 매니지먼트 유닛(MMU)에 의해서 피지컬 어드레스(PA)로 변환될 수 있다. Referring to FIG. 19 , the processing unit 160 may issue an instruction including a logical address LA for a task. In this case, the logical address LA may be converted into a physical address PA by the memory management unit MMU.

로지컬 어드레스(LA)는 가상 주소로 피지컬 메모리(PM)의 실제 주소인 피지컬 어드레스(PA)와 다를 수 있다. 로지컬 어드레스(LA)는 피지컬 어드레스(PA)와 매핑될 수 있다. 로지컬 어드레스(LA)를 사용함에 따라서, 피지컬 메모리(PM)의 모든 주소를 한꺼번에 페이지화할 필요없이 필요할 때만 페이지화 할 수 있다. 또한, 복수의 로지컬 어드레스(LA)를 하나의 피지컬 어드레스(PA)에 매핑하여 피지컬 메모리(PM)의 공간 절약도 가능할 수 있다.The logical address LA is a virtual address and may be different from the physical address PA, which is an actual address of the physical memory PM. The logical address LA may be mapped with the physical address PA. As the logical address LA is used, all addresses of the physical memory PM do not have to be paged at once, but can be paged only when necessary. Also, space of the physical memory PM may be saved by mapping a plurality of logical addresses LA to one physical address PA.

메모리 매니지먼트 유닛(MMU)은 변환 색인 버퍼(114) 및 공유 페이지 테이블(SPT)을 포함할 수 있다. 변환 색인 버퍼(114)는 상술한 도 8의 LSU(110)에 포함될 수 있다. 공유 페이지 테이블(SPT)은 외부 메모리 즉, 도 2의 오프 칩 메모리(30), 도 3의 공유 메모리(2000) 및 도 5의 L2 공유 메모리(2000) 중 적어도 하나의 메모리에 위치할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.The memory management unit (MMU) may include a translation lookaside buffer 114 and a shared page table (SPT). The conversion lookaside buffer 114 may be included in the aforementioned LSU 110 of FIG. 8 . The shared page table (SPT) may be located in at least one external memory, that is, the off-chip memory 30 of FIG. 2 , the shared memory 2000 of FIG. 3 , and the L2 shared memory 2000 of FIG. 5 . However, this embodiment is not limited thereto.

변환 색인 버퍼(114)는 상술하였듯이 최근에 사용한 로지컬 어드레스(LA)를 피지컬 어드레스(PA)로 변환하는 정보를 포함할 수 있다. 이에 따라서, 프로세싱 유닛(160)이 로지컬 어드레스(LA)를 포함한 인스트럭션을 발행한 경우 먼저 변환 색인 버퍼(114)에 발행한 인스트럭션의 로지컬 어드레스(LA)와 동일한 로지컬 어드레스(LA)가 저장되어 있는지를 확인할 수 있다.As described above, the conversion lookaside buffer 114 may include information for converting a recently used logical address LA into a physical address PA. Accordingly, when the processing unit 160 issues an instruction including the logical address LA, it first checks whether the same logical address LA as the logical address LA of the issued instruction is stored in the conversion lookaside buffer 114. You can check.

만일, 변환 색인 버퍼(114)에 발행한 인스트럭션의 로지컬 어드레스(LA)와 동일한 로지컬 어드레스(LA)가 저장되어 있다면, 이는 변환 색인 버퍼(114)가 적중(TLB hit)된 상황이고, 변환 색인 버퍼(114)에 의해서 빠르게 로지컬 어드레스(LA)가 피지컬 어드레스(PA)로 변환될 수 있다. 즉, 제1 경로(R1)를 통해서 피지컬 어드레스(PA)가 획득되고, 피지컬 메모리(PM)의 피지컬 어드레스(PA)에 인스트럭션이 액세스될 수 있다.If the same logical address as the logical address (LA) of the issued instruction is stored in the translation lookaside buffer 114, this is a situation where the translation lookaside buffer 114 is hit (TLB hit), and the translation lookaside buffer In step 114, the logical address LA can be quickly converted to the physical address PA. That is, the physical address PA is acquired through the first path R1, and the instruction can be accessed to the physical address PA of the physical memory PM.

피지컬 메모리(PM)는 적어도 하나의 피지컬 페이지(Pg0~Pg(n-1))를 포함할 수 있다. 피지컬 메모리(PM)의 모든 부분이 페이지화되어 있지는 않지만, 로지컬 어드레스(LA)에 의해서 매핑된 피지컬 어드레스(PA)에 대한 부분은 피지컬 페이지(Pg0~Pg(n-1))로 존재할 수 있다. 피지컬 페이지(Pg0~Pg(n-1))는 모두 동일한 크기로 할당될 수 있다. 피지컬 메모리(PM)는 도 2의 오프 칩 메모리(30), 도 3의 공유 메모리(2000) 및 도 5의 L2 공유 메모리(2000) 중 적어도 하나의 메모리일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The physical memory PM may include at least one physical page Pg0 to Pg(n−1). Although not all parts of the physical memory PM are paged, parts for the physical addresses PA mapped by the logical addresses LA may exist as physical pages Pg0 to Pg(n-1). All of the physical pages Pg0 to Pg(n-1) may be allocated with the same size. The physical memory PM may be at least one of the off-chip memory 30 of FIG. 2 , the shared memory 2000 of FIG. 3 , and the L2 shared memory 2000 of FIG. 5 , but is not limited thereto.

메모리 매니지먼트 유닛(MMU)은 공유 페이지 테이블(SPT)을 포함할 수 있다. 공유 페이지 테이블(SPT)은 모든 로지컬 어드레스(LA)에 대한 피지컬 어드레스(PA)의 변환 정보를 포함할 수 있다. 즉, 공유 페이지 테이블(SPT)은 변환 색인 버퍼(114)에 저장되지 않은 로지컬 어드레스(LA)에 대한 매핑 정보를 포함할 수 있다.The memory management unit (MMU) may include a shared page table (SPT). The shared page table (SPT) may include conversion information of physical addresses (PAs) for all logical addresses (LAs). That is, the shared page table (SPT) may include mapping information for the logical address (LA) not stored in the translation lookaside buffer 114 .

만일, 변환 색인 버퍼(114)에 발행한 인스트럭션의 로지컬 어드레스(LA)와 동일한 로지컬 어드레스(LA)가 저장되어 있지 않다면, 이는 변환 색인 버퍼(114)가 미스(TLB Miss)된 상황이고, 변환 색인 버퍼(114)가 아닌 공유 페이지 테이블(SPT)에 의해서 로지컬 어드레스(LA)가 피지컬 어드레스(PA)로 변환될 수 있다. 즉, 제2 경로(R2)를 통해서 피지컬 어드레스(PA)가 획득되고, 피지컬 메모리(PM)의 피지컬 어드레스(PA)에 인스트럭션이 액세스될 수 있다.If the same logical address as the logical address (LA) of the issued instruction is not stored in the translation lookaside buffer 114, this is a situation where the translation lookaside buffer 114 misses (TLB miss), and the translation index The logical address LA may be converted to the physical address PA by the shared page table SPT instead of the buffer 114 . That is, the physical address PA is acquired through the second path R2, and the physical address PA of the physical memory PM can be accessed by the instruction.

이때, 공유 페이지 테이블(SPT)은 프로세스가 스위칭되어도 동일하게 유지될 수 있다. 즉, 일반적으로, 각각의 프로세스는 메모리의 서로 다른 주소를 이용하고, 그에 따라 서로 다른 페이지 테이블을 이용하지만, 본 실시예에 따른 뉴럴 프로세싱 장치는 프로세스 스위칭이 되어도 공유 페이지 테이블 하나만을 이용할 수 있다.In this case, the shared page table (SPT) may be maintained the same even if the process is switched. That is, in general, each process uses a different memory address and, accordingly, a different page table, but the neural processing apparatus according to the present embodiment can use only one shared page table even when process is switched.

변환 색인 버퍼(114)는 최근에 액세스한 어드레스에 대해서 저장을 하고 있어서, 빈번하게 액세스되는 피지컬 메모리(PM)의 피지컬 어드레스(PA)에 대한 액세스를 빠르게 가이드할 수 있다.Since the conversion lookaside buffer 114 stores recently accessed addresses, access to the frequently accessed physical address PA of the physical memory PM can be quickly guided.

그런데, 일반적인 장치에서는 프로세스마다 서로 다른 페이지 테이블을 사용하면서, 프로세스 스위칭이 일어나면 바로 전에 사용했던 프로세스의 피지컬 어드레스(PA)의 액세스는 의미가 없어질 수 있다. 즉, 변환 색인 버퍼의 적중률 즉, 히트 레이트가 대폭 낮아질 수 있다.However, in a general device, while different processes use different page tables, when process switching occurs, access to the physical address PA of the process used just before may become meaningless. That is, the hit rate, that is, the hit rate of the conversion lookaside buffer may be significantly lowered.

이에 반해서, 본 실시예에 따른 뉴럴 프로세싱 장치는 공유 페이지 테이블(SPT)을 사용하여 프로세스 스위칭이 일어나도 동일한 공유 페이지 테이블(SPT)을 통해서 액세스를 수행하므로 변환 색인 버퍼(114)의 히트 레이트가 유지되어 효율적인 메모리 액세스가 진행될 수 있다.In contrast, the neural processing apparatus according to the present embodiment uses the shared page table (SPT) and performs access through the same shared page table (SPT) even when process switching occurs, so that the heat rate of the translation lookaside buffer 114 is maintained. Efficient memory access can proceed.

도 20은 도 19의 피지컬 메모리의 피지컬 페이지의 할당을 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 20 is a block diagram illustrating allocation of a physical page of the physical memory of FIG. 19 .

도 19 및 도 20을 참조하면, 공유 페이지 테이블(SPT)은 각각의 로지컬 어드레스(LA)에 대해서 피지컬 어드레스(PA)의 시작 위치를 기록한 PTE(Page Table Entry)(PTE) 및 매핑 타입 데이터(Md)를 포함할 수 있다. PTE(PTE)는 로지컬 어드레스(LA)에 대응하는 피지컬 어드레스(PA)를 계산하기 위해 사용될 수 있다.19 and 20, the shared page table (SPT) includes a page table entry (PTE) recording the start position of the physical address (PA) and mapping type data (Md) for each logical address (LA). ) may be included. PTE (PTE) may be used to calculate a physical address (PA) corresponding to the logical address (LA).

매핑 타입 데이터(Md)는 로지컬 어드레스(LA)의 매핑 타입에 대한 정보를 포함할 수 있다. 매핑 타입 데이터(Md)는 예를 들어, 매핑 타입이 공유 타입 및 프라이빗 타입 중 어느 타입인지에 대한 데이터일 수 있다.The mapping type data Md may include information about the mapping type of the logical address LA. The mapping type data Md may be, for example, data indicating whether the mapping type is a shared type or a private type.

공유 타입은, 멀티 프로세스 환경에서 각각의 프로세스 모두가 공유하는 데이터가 저장되는 어드레스일 수 있다. 공유 타입의 어드레스에 저장되는 데이터는 피지컬 메모리(PM)에서 공유 피지컬 페이지(Psh)에 저장될 수 있다. 공유 피지컬 페이지(Psh)는 복수의 프로세스 예를 들어 제1 내지 제4 프로세스의 4개의 프로세스가 있는 경우, 제1 내지 제4 프로세스가 모두 공유하는 피지컬 페이지일 수 있다.The sharing type may be an address where data shared by all processes in a multi-process environment is stored. Data stored in the shared type address may be stored in the shared physical page Psh in the physical memory PM. The shared physical page Psh may be a physical page shared by first to fourth processes when there are four processes of a plurality of processes, for example, first to fourth processes.

공유 피지컬 페이지(Psh)는 각각의 프로세스가 공유하는 데이터를 하나의 피지컬 페이지에 저장하므로 프로세스 개수만큼 필요했던 피지컬 페이지를 하나로 줄일 수 있어 저장 효율을 극대화할 수 있다.Since the shared physical page (Psh) stores data shared by each process in one physical page, it is possible to maximize storage efficiency by reducing the number of physical pages required by the number of processes to one.

즉, 각각의 프로세스에서 모두 사용되는 데이터가 공유 피지컬 페이지(Psh)에 저장될 수 있다. 이 경우, 공유 페이지 테이블(SPT)은 모든 프로세스에 동일한 피지컬 어드레스(PA)의 공유 피지컬 페이지(Psh)로 액세스를 하게 할 수 있다. 이때, 공유 피지컬 페이지(Psh)의 피지컬 어드레스(PA)는 PTE(PTE)의 값과 동일할 수 있다.That is, data used by each process may be stored in the shared physical page (Psh). In this case, the shared page table (SPT) allows all processes to access the shared physical page (Psh) of the same physical address (PA). In this case, the physical address (PA) of the shared physical page (Psh) may be the same as the value of PTE (PTE).

프라이빗 타입은, 멀티 프로세스 환경에서 각각의 프로세스가 서로 공유하지 않는 전용 데이터에 대한 어드레스일 수 있다. 프라이빗 타입의 어드레스에 저장되는 데이터는 피지컬 메모리(PM)에서 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)에 저장될 수 있다. 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)는 제1 내지 제4 프로세스가 각각 서로 다른 전용 페이지에 액세스할 수 있다.The private type may be an address for dedicated data not shared by each process in a multi-process environment. Data stored in the address of the private type may be stored in the private physical page Ppr in the physical memory PM. In the private physical page Ppr, the first to fourth processes may access different dedicated pages.

즉, 각각의 프로세스가 각각 하나의 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)에 데이터를 저장할 수 있다. 이 경우, 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)는 복수의 프로세스의 숫자만큼 즉, m개 만큼 존재할 수 있다. 즉, 예를 들어, 프로세스가 4개이면 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)도 4개일 수 있다. 즉, m은 프로세스의 개수일 수 있다. 이때, 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)는 서로 연속되도록 배치될 수 있다.That is, each process can store data in one private physical page (Ppr). In this case, as many private physical pages (Ppr) as the number of processes, that is, as many as m may exist. That is, for example, if there are 4 processes, there may be 4 private physical pages (Ppr). That is, m may be the number of processes. In this case, the private physical pages Ppr may be arranged to be consecutive to each other.

이에 따라, 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)은 PTE(PTE)의 값에 각각의 프로세스 아이디에 따른 오프셋이 더해져서 피지컬 어드레스(PA)가 계산될 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세스는 PTE(PTE) 값에 따른 피지컬 어드레스(PA)가 계산되고, 제2 프로세스는 PTE(PTE) 값에 피지컬 페이지의 크기만큼의 오프셋이 더해져서 피지컬 어드레스(PA)가 계산될 수 있다. 제3 프로세스는 PTE(PTE) 값에 피지컬 페이지의 크기의 2배만큼의 오프셋이 더해져서 피지컬 어드레스(PA)가 계산될 수 있다. 마찬가지로, 제4 프로세스는 PTE(PTE) 값에 피지컬 페이지의 크기의 3배만큼의 오프셋이 더해져서 피지컬 어드레스(PA)가 계산될 수 있다.Accordingly, for the private physical page Ppr, the physical address PA may be calculated by adding an offset according to each process ID to the value of the PTE (PTE). For example, a first process calculates a physical address (PA) according to a PTE (PTE) value, and a second process adds an offset equal to the size of a physical page to the PTE (PTE) value to obtain a physical address (PA). can be calculated. In the third process, the physical address PA may be calculated by adding an offset equal to twice the size of the physical page to the PTE value. Similarly, in the fourth process, the physical address PA may be calculated by adding an offset three times the size of the physical page to the PTE value.

도 21은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 피지컬 메모리의 피지컬 페이지의 할당을 설명하기 위한 블록도이다.21 is a block diagram illustrating allocation of a physical page of a physical memory of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.

도 21을 참조하면, 매핑 타입 데이터(Md)는 예를 들어, 매핑 타입이 공유 타입, 프라이빗 타입 및 인터미디어트 타입 중 어느 타입인지에 대한 데이터일 수 있다.Referring to FIG. 21 , the mapping type data Md may be, for example, data indicating whether the mapping type is a shared type, a private type, or an intermediate type.

인터미디어트 타입은, 멀티 프로세스 환경에서 일부의 프로세스가 서로 공유하는 데이터에 대한 어드레스일 수 있다. 인터미디어트 타입의 어드레스에 저장되는 데이터는 피지컬 메모리(PM)에서 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)에 저장될 수 있다. 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)는 제1 내지 제4 프로세스 중 일부가 동일한 페이지를 공유할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제3 프로세스가 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)를 서로 공유하고, 제2 및 제4 프로세스가 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)를 서로 공유할 수 있다. The intermediate type may be an address for data shared by some processes in a multi-process environment. Data stored in the intermediate type address may be stored in an intermediate physical page Pitm in the physical memory PM. In the intermediate physical page (Pitm), some of the first to fourth processes may share the same page. For example, the first and third processes may share an intermediate physical page (Pitm) with each other, and the second and fourth processes may share an intermediate physical page (Pitm) with each other.

이때, 제1 및 제2 프로세스는 서로 동시에 수행될 수 있어, 서로 동일한 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)를 공유하지 않는다. 마찬가지로, 제3 및 제4 프로세스는 서로 동시에 수행될 수 있어, 서로 동일한 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)를 공유하지 않는다.In this case, the first and second processes may be performed simultaneously, so that they do not share the same intermediate physical page (Pitm). Similarly, the third and fourth processes may be performed simultaneously with each other, so that they do not share the same intermediate physical page (Pitm) with each other.

즉, 서로 동일한 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)를 공유하는 프로세스는 서로 동시에 동작하지 않는 프로세스일 수 있다. That is, processes sharing the same intermediate physical page (Pitm) may be processes that do not operate concurrently with each other.

이때, 서로 동시에 동작하는 동시 동작 프로세스 각각이 서로 다른 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)에 데이터를 저장할 수 있다. 이 경우, 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)는 동시 동작 프로세스의 숫자만큼 즉, k개 만큼 존재할 수 있다. In this case, concurrently operating processes operating concurrently may store data in different intermediate physical pages (Pitm). In this case, as many intermediate physical pages (Pitm) as the number of simultaneous operating processes, that is, as many as k, may exist.

즉, 예를 들어, 제1 및 제2 프로세스가 서로 동시 동작 프로세스이고, 제3 및 제4 프로세스가 서로 동시 동작 프로세스이면, k는 2개일 수 있다. 이에 따라서, 2개의 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)가 할당될 수 있다. 이때, 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)는 서로 연속되도록 배치될 수 있다.That is, for example, if the first and second processes are processes operating concurrently with each other, and the third and fourth processes are processes operating concurrently with each other, k may be two. Accordingly, two intermediate physical pages (Pitm) may be allocated. At this time, the intermediate physical pages (Pitm) may be arranged to be continuous with each other.

이에 따라, 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)은 PTE(PTE)의 값에 각각의 프로세스 아이디에 따른 최종 오프셋이 더해져서 피지컬 어드레스(PA)가 계산될 수 있다. 최종 오프셋은 동시 동작 프로세스는 서로 같은 값을 가지는 오프셋일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 프로세스가 서로 동시 동작 프로세스이고, 제3 및 제4 프로세스가 서로 동시 동작 프로세스이면, 제1 및 제2 프로세스에 대한 최종 오프셋은 0이고, 제3 및 제4 프로세스에 대한 최종 오프셋은 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)의 크기일 수 있다. Accordingly, for the intermediate physical page Pitm, the physical address PA may be calculated by adding the final offset according to each process ID to the value of the PTE (PTE). The final offset may be an offset that concurrently operating processes have the same value as each other. For example, if the first and second processes are processes operating concurrently with each other, and the third and fourth processes are processes operating concurrently with each other, then the final offsets for the first and second processes are 0, and the third and fourth processes are concurrently operating. The final offset for p may be the size of the intermediate physical page (Pitm).

예를 들어, 제1 프로세스 및 제3 프로세스는 PTE(PTE) 값에 따른 피지컬 어드레스(PA)가 계산되고, 제2 프로세스 및 제4 프로세스는 PTE(PTE) 값에 피지컬 페이지의 크기만큼의 오프셋이 더해져서 피지컬 어드레스(PA)가 계산될 수 있다. For example, the first process and the third process calculate a physical address (PA) according to the PTE (PTE) value, and the second process and the fourth process calculate an offset equal to the size of the physical page in the PTE (PTE) value. By adding them, the physical address PA may be calculated.

인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)의 경우 동시 동작하지 않는 프로세스의 개수만큼의 버퍼(buffer) 폭이 형성되고, 동시 동작 프로세스의 개수(k개) 만큼 프로세스(process) 깊이가 형성될 수 있다.In the case of the intermediate physical page (Pitm), a buffer width equal to the number of processes not concurrently operating may be formed, and a process depth equal to the number of concurrently operating processes (k) may be formed.

도 22는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 피지컬 메모리의 피지컬 페이지의 할당을 설명하기 위한 블록도이다.22 is a block diagram illustrating allocation of a physical page of a physical memory of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.

도 22를 참조하면, 매핑 타입 데이터(Md)는 예를 들어, 매핑 타입이 프라이빗 타입 및 인터미디어트 타입 중 어느 타입인지에 대한 데이터일 수 있다.Referring to FIG. 22 , the mapping type data Md may be, for example, data indicating whether the mapping type is a private type or an intermediate type.

즉, 모든 프로세스가 공유하는 피지컬 페이지는 존재하지 않고, 개별 프로세스 전용의 피지컬 페이지인 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr) 및 일부 프로세스가 공유하는 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)가 피지컬 메모리(PM)에 존재할 수 있다.That is, a physical page shared by all processes does not exist, but a private physical page (Ppr), which is a physical page dedicated to individual processes, and an intermediate physical page (Pitm) shared by some processes may exist in the physical memory (PM). there is.

비록, 모든 프로세스가 공유하는 피지컬 페이지는 없지만, 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)가 일부 프로세스 간의 데이터를 공유하여 데이터 저장 효율을 높일 수 있고, 공유 페이지 테이블(SPT)을 사용하여 변환 색인 버퍼(114)의 히트 레이트도 높게 유지할 수 있다.Although there is no physical page shared by all processes, the intermediate physical page (Pitm) can share data among some processes to increase data storage efficiency, and the conversion index buffer (114) using the shared page table (SPT). ) can also maintain a high heat rate.

도 23은 도 19의 매핑 타입 데이터를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 23 is a conceptual diagram for explaining mapping type data of FIG. 19 .

도 23을 참조하면, 매핑 타입 데이터(Md)는 공유 타입, 프라이빗 타입 및 인터미디어트 타입 중 어느 하나로 표현될 수 있다. 이때, 공유 타입의 경우는 예를 들어, 하나의 컨텍스트가 모두 공유하는 컨텍스트 데이터가 저장되는 어드레스일 수 있다.Referring to FIG. 23 , mapping type data Md may be expressed as one of a shared type, a private type, and an intermediate type. In this case, the shared type may be, for example, an address where context data shared by all one context is stored.

이와 달리 프라이빗 타입의 경우는, 예를 들어, 각각의 프로세스의 입출력 데이터가 저장되는 어드레스일 수 있다. 마지막으로 인터미디어트 타입의 경우는 그 외 일부 프로세스에 공유될 수 있는 데이터가 저장되는 어드레스일 수 있다.Unlike this, in the case of a private type, it may be, for example, an address where input/output data of each process is stored. Finally, in the case of the intermediate type, it may be an address where data that can be shared with some other processes is stored.

도 24는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치가 수행하는 딥 러닝 연산을 설명하기 위한 개념도이다.24 is a conceptual diagram for explaining a deep learning operation performed by a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.

도 24를 참조하면, 인공신경망 모델(40000)은, 기계학습 모델의 일 예로서, 기계학습(Machine Learning) 기술과 인지과학에서, 생물학적 신경망의 구조에 기초하여 구현된 통계학적 학습 알고리즘 또는 그 알고리즘을 실행하는 구조이다.Referring to FIG. 24, the artificial neural network model 40000, as an example of a machine learning model, is a statistical learning algorithm implemented based on the structure of a biological neural network or an algorithm thereof in machine learning technology and cognitive science. is the structure that runs

인공신경망 모델(40000)은, 생물학적 신경망에서와 같이 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런인 노드(Node)들이 시냅스의 웨이트를 반복적으로 조정하여, 특정 입력에 대응한 올바른 출력과 추론된 출력 사이의 오차가 감소되도록 학습함으로써, 문제 해결 능력을 가지는 기계학습 모델을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 인공신경망 모델(40000)은 기계 학습, 딥러닝 등의 인공지능 학습법에 사용되는 임의의 확률 모델, 뉴럴 네트워크 모델 등을 포함할 수 있다.In the artificial neural network model 40000, as in a biological neural network, nodes, which are artificial neurons that form a network by combining synapses, repeatedly adjust the weight of synapses, so that between the correct output corresponding to a specific input and the inferred output By learning to reduce the error of , it is possible to represent a machine learning model having problem solving ability. For example, the artificial neural network model 40000 may include an arbitrary probability model, a neural network model, and the like used in artificial intelligence learning methods such as machine learning and deep learning.

본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치는 이러한 인공신경망 모델(40000)의 형태를 구현하여 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 인공신경망 모델(40000)은 입력 영상을 수신하고, 입력 영상에 포함된 대상의 적어도 일부에 대한 정보를 출력할 수 있다.A neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention may implement the form of the artificial neural network model 40000 to perform calculations. For example, the artificial neural network model 40000 may receive an input image and output information about at least a part of an object included in the input image.

인공신경망 모델(40000)은 다층의 노드들과 이들 사이의 연결로 구성된 다층 퍼셉트론(MLP: multilayer perceptron)으로 구현된다. 본 실시예에 따른 인공신경망 모델(40000)은 MLP를 포함하는 다양한 인공신경망 모델 구조들 중의 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 도 25에 도시된 바와 같이, 인공신경망 모델(40000)은, 외부로부터 입력 신호 또는 데이터(40100)를 수신하는 입력층(41000), 입력 데이터에 대응한 출력 신호 또는 데이터(40200)를 출력하는 출력층(44000), 입력층(41000)과 출력층(44000) 사이에 위치하며 입력층(41000)으로부터 신호를 받아 특성을 추출하여 출력층(44000)으로 전달하는 n개(여기서, n은 양의 정수)의 은닉층(42000 내지 43000)으로 구성된다. 여기서, 출력층(44000)은 은닉층(42000 내지 43000)으로부터 신호를 받아 외부로 출력한다.The artificial neural network model 40000 is implemented as a multilayer perceptron (MLP) composed of multi-layer nodes and connections between them. The artificial neural network model 40000 according to this embodiment may be implemented using one of various artificial neural network model structures including MLP. As shown in FIG. 25, the artificial neural network model 40000 includes an input layer 41000 that receives input signals or data 40100 from the outside, and an output layer that outputs output signals or data 40200 corresponding to the input data. (44000), which is located between the input layer 41000 and the output layer 44000, receives signals from the input layer 41000, extracts characteristics, and delivers n (where n is a positive integer) to the output layer 44000. It is composed of hidden layers (42000 to 43000). Here, the output layer 44000 receives signals from the hidden layers 42000 to 43000 and outputs them to the outside.

인공신경망 모델(40000)의 학습 방법에는, 교사 신호(정답)의 입력에 의해서 문제의 해결에 최적화되도록 학습하는 지도 학습(Supervised Learning) 방법과, 교사 신호를 필요로 하지 않는 비지도 학습(Unsupervised Learning) 방법이 있다. The learning method of the artificial neural network model (40000) includes a supervised learning method that learns to be optimized for problem solving by inputting a teacher signal (correct answer), and an unsupervised learning method that does not require a teacher signal. ) way.

뉴럴 프로세싱 장치는 인공신경망 모델(40000)을 학습시키기 위한 학습 데이터를 시뮬레이션을 통해 직접 생성할 수 있다. 이와 같이, 인공신경망 모델(40000)의 입력층(41000)과 출력층(44000)에 복수의 입력변수와 대응되는 복수의 출력변수가 각각 매칭되고, 입력층(41000), 은닉층(42000 내지 43000) 및 출력층(44000)에 포함된 노드들 사이의 시냅스 값이 조정됨으로써, 특정 입력에 대응한 올바른 출력이 추출될 수 있도록 학습될 수 있다. 이러한 학습 과정을 통해, 인공신경망 모델(40000)의 입력변수에 숨겨져 있는 특성을 파악할 수 있고, 입력변수에 기초하여 계산된 출력변수와 목표 출력 간의 오차가 줄어들도록 인공신경망 모델(40000)의 노드들 사이의 시냅스 값(또는 웨이트)을 조정할 수 있다.The neural processing apparatus may directly generate learning data for learning the artificial neural network model 40000 through simulation. In this way, a plurality of output variables corresponding to a plurality of input variables are matched in the input layer 41000 and the output layer 44000 of the artificial neural network model 40000, respectively, and the input layer 41000, hidden layers 42000 to 43000 and By adjusting synapse values between nodes included in the output layer 44000, learning can be performed so that a correct output corresponding to a specific input can be extracted. Through this learning process, the characteristics hidden in the input variables of the artificial neural network model 40000 can be identified, and the nodes of the artificial neural network model 40000 can reduce the error between the output variable calculated based on the input variable and the target output. You can adjust the synaptic value (or weight) between them.

도 25는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 뉴럴 네트워크의 학습 및 추론 동작을 설명하기 위한 개념도이다.25 is a conceptual diagram illustrating learning and reasoning operations of a neural network of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.

도 25를 참조하면, 학습 과정(Training Phase)에서는 다수의 학습 자료(TD)들이 인공신경망 모델(NN)로 포워딩되고, 다시 백워딩되는 과정을 거칠 수 있다. 이를 통해서 인공신경망 모델(NN)의 각 노드의 웨이트와 바이어스들이 조율되고 이를 통해서 점점 더욱 정확한 결과를 도출할 수 있게 학습이 수행될 수 있다. 이렇게 학습 과정(Training Phase)을 통해서 인공신경망 모델(NN)은 학습된 신경망 모델(NN_T)로 변환될 수 있다. Referring to FIG. 25 , in a training phase, a plurality of training materials (TD) may be forwarded to an artificial neural network model (NN) and then forwarded again. Through this, weights and biases of each node of the artificial neural network model (NN) are tuned, and through this, learning can be performed so that more and more accurate results can be derived. In this way, through the training phase, the artificial neural network model (NN) may be converted into a learned neural network model (NN_T).

추론 과정(Inference Phase)에서는 새로운 데이터(ND)가 다시 학습된 신경망 모델(NN_T)로 입력될 수 있다. 학습된 신경망 모델(NN_T)은 새로운 데이터(ND)를 입력으로 하여 이미 학습된 웨이트와 바이어스를 통해서 결과 데이터(RD)를 도출할 수 있다. 이러한 결과 데이터(RD)는 학습 과정(Training Phase)에서 어떤 학습 자료(TD)로 학습하였는지와, 얼마나 많은 학습 자료(TD)를 이용하였는지가 중요할 수 있다.In the inference phase, new data ND may be input to the learned neural network model NN_T again. The learned neural network model NN_T may derive result data RD through already learned weights and biases by taking new data ND as an input. For the result data RD, it may be important which learning material TD was used in the training phase and how many of the learning materials TD were used.

이하, 도 19, 도 20, 도 26 및 도 27을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법을 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 생략하거나, 간략히 한다.Hereinafter, a method of using a shared page table of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 19, 20, 26, and 27 . Parts overlapping with the above-described embodiment are omitted or simplified.

도 26은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 27은 도 26의 피지컬 메모리에 액세스하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.26 is a flowchart illustrating a method of using a shared page table of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention, and FIG. 27 is a flowchart illustrating the step of accessing the physical memory of FIG. 26 .

도 26을 참조하면, 제1 프로세스에서 공유 페이지 테이블을 참조하여 메모리에 액세스한다(S100).Referring to FIG. 26 , the first process accesses the memory by referring to the shared page table (S100).

구체적으로, 도 19를 참조하면, 프로세싱 유닛(160)은 작업을 위해서 로지컬 어드레스(LA)가 포함된 인스트럭션을 발행할 수 있다. 이때, 로지컬 어드레스(LA)는 메모리 매니지먼트 유닛(MMU)에 의해서 피지컬 어드레스(PA)로 변환될 수 있다.Specifically, referring to FIG. 19 , the processing unit 160 may issue an instruction including a logical address LA for a task. In this case, the logical address LA may be converted into a physical address PA by the memory management unit MMU.

메모리 매니지먼트 유닛(MMU)은 변환 색인 버퍼(114) 및 공유 페이지 테이블(SPT)을 포함할 수 있다. 메모리 매니지먼트 유닛(MMU)은 공유 페이지 테이블(SPT)을 포함할 수 있다. 공유 페이지 테이블(SPT)은 모든 로지컬 어드레스(LA)에 대한 피지컬 어드레스(PA)의 변환 정보를 포함할 수 있다. 즉, 공유 페이지 테이블(SPT)은 변환 색인 버퍼(114)에 저장되지 않은 로지컬 어드레스(LA)에 대한 매핑 정보를 포함할 수 있다.The memory management unit (MMU) may include a translation lookaside buffer 114 and a shared page table (SPT). The memory management unit (MMU) may include a shared page table (SPT). The shared page table (SPT) may include conversion information of physical addresses (PAs) for all logical addresses (LAs). That is, the shared page table (SPT) may include mapping information for the logical address (LA) not stored in the translation lookaside buffer 114 .

만일, 변환 색인 버퍼(114)에 발행한 인스트럭션의 로지컬 어드레스(LA)와 동일한 로지컬 어드레스(LA)가 저장되어 있지 않다면, 이는 변환 색인 버퍼(114)가 미스(TLB Miss)된 상황이고, 변환 색인 버퍼(114)가 아닌 공유 페이지 테이블(SPT)에 의해서 로지컬 어드레스(LA)가 피지컬 어드레스(PA)로 변환될 수 있다. 즉, 제2 경로(R2)를 통해서 피지컬 어드레스(PA)가 획득되고, 피지컬 메모리(PM)의 피지컬 어드레스(PA)에 인스트럭션이 액세스될 수 있다.If the same logical address as the logical address (LA) of the issued instruction is not stored in the translation lookaside buffer 114, this is a situation where the translation lookaside buffer 114 misses (TLB miss), and the translation index The logical address LA may be converted to the physical address PA by the shared page table SPT instead of the buffer 114 . That is, the physical address PA is acquired through the second path R2, and the physical address PA of the physical memory PM can be accessed by the instruction.

다시, 도 26을 참조하면, 프로세스 스위칭이 있는지를 판단한다(S200). 만일 그렇다면, 제2 프로세스에서 공유 페이지 테이블을 참조하여 메모리에 액세스한다(S200). 만일 그렇지 않다면, 절차가 종료된다.Again, referring to FIG. 26, it is determined whether there is process switching (S200). If so, the second process accesses the memory by referring to the shared page table (S200). If not, the procedure ends.

구체적으로, 도 19를 참조하면, 공유 페이지 테이블(SPT)은 프로세스가 스위칭되어도 동일하게 유지될 수 있다. 즉, 일반적으로, 각각의 프로세스는 메모리의 서로 다른 주소를 이용하고, 그에 따라 서로 다른 페이지 테이블을 이용하지만, 본 실시예에 따른 뉴럴 프로세싱 장치는 프로세스 스위칭이 되어도 공유 페이지 테이블 하나만을 이용할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 19 , the shared page table (SPT) may remain the same even if a process is switched. That is, in general, each process uses a different memory address and, accordingly, a different page table, but the neural processing apparatus according to the present embodiment can use only one shared page table even when process is switched.

이하, 도 20 및 도 27을 참조하여, 도 26의 S100 단계 또는 S300 단계를 세부적으로 설명한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 20 and 27, step S100 or step S300 of FIG. 26 will be described in detail.

도 27을 참조하면, 공유 페이지 테이블로부터 PTE 값 및 매핑 타입을 확인한다(S310).Referring to FIG. 27, the PTE value and mapping type are checked from the shared page table (S310).

구체적으로, 도 19 및 도 20을 참조하면, 공유 페이지 테이블(SPT)은 각각의 로지컬 어드레스(LA)에 대해서 피지컬 어드레스(PA)의 시작 위치를 기록한 PTE(Page Table Entry)(PTE) 및 매핑 타입 데이터(Md)를 포함할 수 있다. PTE(PTE)는 로지컬 어드레스(LA)에 대응하는 피지컬 어드레스(PA)를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 매핑 타입 데이터(Md)는 로지컬 어드레스(LA)의 매핑 타입에 대한 정보를 포함할 수 있다.Specifically, referring to FIGS. 19 and 20, the shared page table (SPT) includes a page table entry (PTE) recording the start position of the physical address (PA) for each logical address (LA) and a mapping type. It may include data Md. PTE (PTE) may be used to calculate a physical address (PA) corresponding to the logical address (LA). The mapping type data Md may include information about the mapping type of the logical address LA.

다시, 도 27을 참조하면, 매핑 타입이 공유 타입인지를 판단한다(S320). 만일 그렇다면, PTE 값에 따라 피지컬 페이지에 액세스한다(S330).Again, referring to FIG. 27, it is determined whether the mapping type is a shared type (S320). If so, the physical page is accessed according to the PTE value (S330).

구체적으로, 도 19 및 도 20을 참조하면, 매핑 타입 데이터(Md)는 예를 들어, 매핑 타입이 공유 타입 및 프라이빗 타입 중 어느 타입인지에 대한 데이터일 수 있다. 공유 타입은, 멀티 프로세스 환경에서 각각의 프로세스 모두가 공유하는 데이터가 저장되는 어드레스일 수 있다.Specifically, referring to FIGS. 19 and 20 , the mapping type data Md may be, for example, data indicating whether the mapping type is a shared type or a private type. The sharing type may be an address where data shared by all processes in a multi-process environment is stored.

공유 페이지 테이블(SPT)은 모든 프로세스에 동일한 피지컬 어드레스(PA)의 공유 피지컬 페이지(Psh)로 액세스를 하게 할 수 있다. 이때, 공유 피지컬 페이지(Psh)의 피지컬 어드레스(PA)는 PTE(PTE)의 값과 동일할 수 있다.The shared page table (SPT) allows all processes to access the shared physical page (Psh) of the same physical address (PA). In this case, the physical address (PA) of the shared physical page (Psh) may be the same as the value of PTE (PTE).

다시, 도 27을 참조하면, 매핑 타입이 공유 타입이 아닌 경우, PTE 값에 프로세스 아이디를 오프셋으로 보정하여 피지컬 페이지에 액세스한다(S340).Referring again to FIG. 27 , when the mapping type is not the shared type, the physical page is accessed by correcting the PTE value with the process ID as an offset (S340).

매핑 타입이 공유 타입이 아닌 경우 프라이빗 타입일 수 있다. 프라이빗 타입은, 멀티 프로세스 환경에서 각각의 프로세스가 서로 공유하지 않는 전용 데이터에 대한 어드레스일 수 있다. 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)는 복수의 프로세스의 숫자만큼 즉, m개 만큼 존재할 수 있다. 즉, 예를 들어, 프로세스가 4개이면 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)도 4개일 수 있다. 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)은 PTE(PTE)의 값에 각각의 프로세스 아이디에 따른 오프셋이 더해져서 피지컬 어드레스(PA)가 계산될 수 있다.If the mapping type is not a shared type, it may be a private type. The private type may be an address for dedicated data not shared by each process in a multi-process environment. Private physical pages Ppr may exist as many as the number of processes, that is, as many as m. That is, for example, if there are 4 processes, there may be 4 private physical pages (Ppr). The private physical page (Ppr) may calculate the physical address (PA) by adding an offset according to each process ID to the value of the PTE (PTE).

이하, 도 19, 도 21 및 도 28을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법을 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 생략하거나, 간략히 한다.Hereinafter, a method of using a shared page table in a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 19, 21, and 28. Parts overlapping with the above-described embodiment are omitted or simplified.

도 28은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법을 설명하기 위한 순서도이다.28 is a flowchart illustrating a method of using a shared page table of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.

도 28을 참조하면, S310, S320, S330 및 S340의 단계는 도 27과 동일할 수 있다. S320 단계에서 매핑 타입이 공유 타입이 아닌 경우, 매핑 타입이 프라이빗 타입인지 판단한다(S335). 만일 그렇다면, 도 27의 S340 단계와 동일하게 진행될 수 있다.Referring to FIG. 28 , steps S310 , S320 , S330 , and S340 may be the same as those of FIG. 27 . In step S320, if the mapping type is not a shared type, it is determined whether the mapping type is a private type (S335). If so, the same process as step S340 of FIG. 27 may be performed.

만일 그렇지 않다면, 프로세스 ID에 따른 최종 오프셋을 산출하고(S350), PTE 값에 최종 오프셋으로 보정하여 피지컬 페이지에 액세스한다(S360).If not, the final offset according to the process ID is calculated (S350), and the PTE value is corrected with the final offset to access the physical page (S360).

구체적으로, 도 19 및 도 21을 참조하면, 매핑 타입 데이터(Md)는 예를 들어, 매핑 타입이 공유 타입, 프라이빗 타입 및 인터미디어트 타입 중 어느 타입인지에 대한 데이터일 수 있다. 따라서, 매핑 타입이 공유 타입도 아니고, 프라이빗 타입도 아닌 경우 인터미디어트 타입일 수 있다. Specifically, referring to FIGS. 19 and 21 , the mapping type data Md may be, for example, data indicating whether the mapping type is a shared type, a private type, or an intermediate type. Accordingly, when the mapping type is neither a shared type nor a private type, it may be an intermediate type.

인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)은 PTE(PTE)의 값에 각각의 프로세스 아이디에 따른 최종 오프셋이 더해져서 피지컬 어드레스(PA)가 계산될 수 있다. 최종 오프셋은 동시 동작 프로세스는 서로 같은 값을 가지는 오프셋일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 프로세스가 서로 동시 동작 프로세스이고, 제3 및 제4 프로세스가 서로 동시 동작 프로세스이면, 제1 및 제2 프로세스에 대한 최종 오프셋은 0이고, 제3 및 제4 프로세스에 대한 최종 오프셋은 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)의 크기일 수 있다.In the intermediate physical page (Pitm), the physical address (PA) may be calculated by adding a final offset according to each process ID to the value of the PTE (PTE). The final offset may be an offset that concurrently operating processes have the same value as each other. For example, if the first and second processes are processes operating concurrently with each other, and the third and fourth processes are processes operating concurrently with each other, then the final offsets for the first and second processes are 0, and the third and fourth processes are concurrently operating. The final offset for p may be the size of the intermediate physical page (Pitm).

예를 들어, 제1 프로세스 및 제3 프로세스는 PTE(PTE) 값에 따른 피지컬 어드레스(PA)가 계산되고, 제2 프로세스 및 제4 프로세스는 PTE(PTE) 값에 피지컬 페이지의 크기만큼의 오프셋이 더해져서 피지컬 어드레스(PA)가 계산될 수 있다.For example, the first process and the third process calculate a physical address (PA) according to the PTE (PTE) value, and the second process and the fourth process calculate an offset equal to the size of the physical page in the PTE (PTE) value. By adding them, the physical address PA may be calculated.

이하, 도 19, 도 20 및 도 29를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법을 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 생략하거나, 간략히 한다.Hereinafter, a method of using a shared page table in a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 19, 20, and 29 . Parts overlapping with the above-described embodiment are omitted or simplified.

도 29는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법의 피지컬 페이지 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.29 is a flowchart illustrating a method of allocating a physical page in a method of using a shared page table of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.

도 29를 참조하면, 매핑 타입이 공유 타입인지를 판단하고(S1100), 만일 그렇다면 하나의 피지컬 페이지를 할당한다(S1200).Referring to FIG. 29, it is determined whether the mapping type is a shared type (S1100), and if so, one physical page is allocated (S1200).

구체적으로, 도 19 및 도 20을 참조하면, 공유 타입은, 멀티 프로세스 환경에서 각각의 프로세스 모두가 공유하는 데이터가 저장되는 어드레스일 수 있다. 공유 피지컬 페이지(Psh)는 각각의 프로세스가 공유하는 데이터를 하나의 피지컬 페이지에 저장하므로 프로세스 개수만큼 필요했던 피지컬 페이지를 하나로 줄일 수 있어 저장 효율을 극대화할 수 있다.Specifically, referring to FIGS. 19 and 20 , the sharing type may be an address at which data shared by all processes in a multi-process environment is stored. Since the shared physical page (Psh) stores data shared by each process in one physical page, it is possible to maximize storage efficiency by reducing the number of physical pages required by the number of processes to one.

다시, 도 29를 참조하면, 매핑 타입이 공유 타입이 아니라면, 프로세스 개수만큼 연속된 피지컬 페이지를 할당한다(S1300).Referring again to FIG. 29 , if the mapping type is not a shared type, contiguous physical pages as many as the number of processes are allocated (S1300).

구체적으로, 도 19 및 도 20을 참조하면, 매핑 타입 데이터(Md)는 예를 들어, 매핑 타입이 공유 타입 및 프라이빗 타입 중 어느 타입인지에 대한 데이터일 수 있다. 따라서, 매핑 타입이 공유 타입이 아닌 경우 프라이빗 타입일 수 있다.Specifically, referring to FIGS. 19 and 20 , the mapping type data Md may be, for example, data indicating whether the mapping type is a shared type or a private type. Accordingly, when the mapping type is not a shared type, it may be a private type.

프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)는 복수의 프로세스의 숫자만큼 즉, m개 만큼 존재할 수 있다. 즉, 예를 들어, 프로세스가 4개이면 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)도 4개일 수 있다. 즉, m은 프로세스의 개수일 수 있다. 이때, 프라이빗 피지컬 페이지(Ppr)는 서로 연속되도록 배치될 수 있다.Private physical pages Ppr may exist as many as the number of processes, that is, as many as m. That is, for example, if there are 4 processes, there may be 4 private physical pages (Ppr). That is, m may be the number of processes. In this case, the private physical pages Ppr may be arranged to be consecutive to each other.

이하, 도 19, 도 21 및 도 30을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법을 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 생략하거나, 간략히 한다.Hereinafter, a method of using a shared page table of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 19, 21, and 30 . Parts overlapping with the above-described embodiment are omitted or simplified.

도 30은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 공유 페이지 테이블 사용 방법의 피지컬 페이지 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.30 is a flowchart illustrating a method of allocating a physical page in a method of using a shared page table of a neural processing apparatus according to some embodiments of the present invention.

도 30을 참조하면, S1100, S1200 및 S1300 단계는 도 29와 동일할 수 있다. S1100 단계에서 매핑 타입이 공유 타입이 아닌 경우, 매핑 타입이 프라이빗 타입인지 판단한다(S1250). 만일 그렇다면, 도 29의 S1300 단계와 동일하게 진행될 수 있다.Referring to FIG. 30 , steps S1100, S1200, and S1300 may be the same as those of FIG. 29 . In step S1100, if the mapping type is not a shared type, it is determined whether the mapping type is a private type (S1250). If so, it may proceed in the same way as step S1300 of FIG. 29 .

만일 그렇지 않다면, 프로세스 ID에 따른 최종 오프셋을 산출하고(S1400), 동시 동작 프로세스 개수만큼 연속된 피지컬 페이지를 할당한다(S1500).If not, a final offset according to the process ID is calculated (S1400), and consecutive physical pages as many as the number of concurrently operating processes are allocated (S1500).

구체적으로, 도 19 및 도 21을 참조하면, 매핑 타입 데이터(Md)는 예를 들어, 매핑 타입이 공유 타입, 프라이빗 타입 및 인터미디어트 타입 중 어느 타입인지에 대한 데이터일 수 있다. 따라서, 매핑 타입이 공유 타입이 아니고, 프라이빗 타입도 아닌 경우 인터미디어트 타입입일 수 있다.Specifically, referring to FIGS. 19 and 21 , the mapping type data Md may be, for example, data indicating whether the mapping type is a shared type, a private type, or an intermediate type. Accordingly, when the mapping type is neither a shared type nor a private type, it may be an intermediate type.

인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)는 동시 동작 프로세스의 숫자만큼 즉, k개 만큼 존재할 수 있다. Intermediate physical pages (Pitm) may exist as many as the number of simultaneous operating processes, that is, as many as k.

즉, 예를 들어, 제1 및 제2 프로세스가 서로 동시 동작 프로세스이고, 제3 및 제4 프로세스가 서로 동시 동작 프로세스이면, k는 2개일 수 있다. 이에 따라서, 2개의 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)가 할당될 수 있다. 이때, 인터미디어트 피지컬 페이지(Pitm)는 서로 연속되도록 배치될 수 있다.That is, for example, if the first and second processes are processes operating concurrently with each other, and the third and fourth processes are processes operating concurrently with each other, k may be two. Accordingly, two intermediate physical pages (Pitm) may be allocated. At this time, the intermediate physical pages (Pitm) may be arranged to be continuous with each other.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but to explain, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of this embodiment should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of rights of this embodiment.

Claims (20)

적어도 하나의 뉴럴 프로세서와, 상기 적어도 하나의 뉴럴 프로세서가 공유하는 공유 메모리와, 상기 적어도 하나의 뉴럴 프로세서 및 상기 공유 메모리 사이에서 데이터를 교환하는 글로벌 인터커넥션을 포함하는 뉴럴 프로세싱 장치에 있어서,
상기 뉴럴 프로세서에 포함되고, 로지컬 어드레스를 제공하는 프로세싱 유닛;
상기 로지컬 어드레스를 수신하고, 피지컬 어드레스로 변환하는 메모리 매니지먼트 유닛; 및
상기 피지컬 어드레스로 액세스 가능한 피지컬 메모리를 포함하고,
상기 메모리 매니지먼트 유닛은, 상기 로지컬 어드레스와 상기 피지컬 어드레스의 변환 정보를 가지고, 적어도 하나의 프로세스가 서로 공유하는 공유 페이지 테이블을 포함하고,
상기 피지컬 메모리는 복수의 인터미디어트 피지컬 페이지를 포함하고,
상기 로지컬 어드레스의 매핑 타입은, 상기 적어도 하나의 프로세스 중 일부가 공유하는 인터미디어트 타입, 상기 적어도 하나의 프로세스가 서로 공유하지 않는 프라이빗 타입 및 상기 적어도 하나의 프로세스가 공유하는 공유 타입을 포함하고,
상기 인터미디어트 타입의 로지컬 어드레스는,
상기 적어도 하나의 프로세스가 동시에 수행되는 경우, 상기 복수의 인터미디어트 피지컬 페이지 중 서로 다른 인터미디어트 피지컬 페이지로 액세스 되고,
상기 적어도 하나의 프로세스가 동시에 수행되지 않는 경우, 상기 복수의 인터미디어트 피지컬 페이지 중 동일한 인터미디어트 피지컬 페이지로 액세스 되는,
뉴럴 프로세싱 장치.
A neural processing apparatus including at least one neural processor, a shared memory shared by the at least one neural processor, and a global interconnection for exchanging data between the at least one neural processor and the shared memory,
a processing unit included in the neural processor and providing a logical address;
a memory management unit that receives the logical address and converts it into a physical address; and
Including a physical memory accessible by the physical address,
The memory management unit includes a shared page table that has conversion information between the logical address and the physical address and is shared by at least one process;
The physical memory includes a plurality of intermediate physical pages;
The logical address mapping type includes an intermediate type shared by some of the at least one process, a private type not shared by the at least one process, and a shared type shared by the at least one process;
The logical address of the intermediate type is
When the at least one process is performed simultaneously, different intermediate physical pages among the plurality of intermediate physical pages are accessed;
Accessing the same intermediate physical page among the plurality of intermediate physical pages when the at least one process is not performed at the same time.
Neural Processing Unit.
제1 항에 있어서,
상기 공유 페이지 테이블은,
상기 로지컬 어드레스에 대응되는 상기 피지컬 메모리의 시작 위치를 기록한 PTE(Page Table Entry)와,
상기 로지컬 어드레스의 매핑 타입을 기록한 매핑 타입 데이터를 포함하고,
상기 매핑 타입 데이터는 상기 공유 타입, 상기 프라이빗 타입 및 상기 인터미디어트 타입 중 어느 하나에 대한 데이터인,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to claim 1,
The shared page table,
A PTE (Page Table Entry) recording the start position of the physical memory corresponding to the logical address;
Includes mapping type data recording the mapping type of the logical address;
The mapping type data is data for any one of the shared type, the private type, and the intermediate type.
Neural Processing Unit.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 피지컬 메모리는 공유 피지컬 페이지를 더 포함하고,
상기 공유 타입의 로지컬 어드레스는, 상기 적어도 하나의 프로세스 모두가 상기 피지컬 메모리 내의 동일한 상기 공유 피지컬 페이지로 액세스되는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to claim 1,
The physical memory further includes a shared physical page,
The logical address of the shared type is such that all of the at least one process accesses the same shared physical page in the physical memory.
Neural Processing Unit.
제4 항에 있어서,
상기 공유 피지컬 페이지에는 상기 적어도 하나의 프로세스가 속하는 컨텍스트의 컨텍스트 데이터가 저장되는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to claim 4,
In the shared physical page, context data of a context to which the at least one process belongs is stored.
Neural Processing Unit.
제1 항에 있어서,
상기 피지컬 메모리는 복수의 프라이빗 피지컬 페이지를 더 포함하고,
상기 프라이빗 타입의 로지컬 어드레스는, 상기 적어도 하나의 프로세스 각각이 상기 피지컬 메모리 내의 상기 복수의 프라이빗 피지컬 페이지 중 서로 다른 프라이빗 피지컬 페이지로 액세스되는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to claim 1,
The physical memory further includes a plurality of private physical pages,
In the private type logical address, each of the at least one process accesses a different private physical page among the plurality of private physical pages in the physical memory.
Neural Processing Unit.
제6 항에 있어서,
상기 복수의 프라이빗 피지컬 페이지는 서로 연속되게 배치되는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to claim 6,
The plurality of private physical pages are arranged consecutively with each other,
Neural Processing Unit.
제6 항에 있어서,
상기 복수의 프라이빗 피지컬 페이지는, 상기 적어도 하나의 프로세스 각각의 입출력 데이터가 저장되는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to claim 6,
In the plurality of private physical pages, input/output data of each of the at least one process is stored.
Neural Processing Unit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 복수의 인터미디어트 피지컬 페이지는 연속되게 배치되는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to claim 1,
The plurality of intermediate physical pages are arranged consecutively.
Neural Processing Unit.
제1 항에 있어서,
상기 메모리 매니지먼트 유닛은, 최근에 사용한 로지컬 어드레스에 대한 피지컬 어드레스를 저장하는 변환 색인 버퍼를 더 포함하는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to claim 1,
The memory management unit further comprises a translation lookaside buffer for storing a physical address for a recently used logical address.
Neural Processing Unit.
제13 항에 있어서,
상기 변환 색인 버퍼는,
저장된 로지컬 어드레스와 동일한 로지컬 어드레스가 수신되면 상기 저장된 로지컬 어드레스에 대한 상기 피지컬 어드레스로 변환하고,
상기 저장된 로지컬 어드레스와 동일하지 않은 로지컬 어드레스가 수신되면, 상기 공유 페이지 테이블을 참조하여 상기 수신된 로지컬 어드레스에 대한 피지컬 어드레스로 변환하는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to claim 13,
The conversion lookaside buffer,
When a logical address identical to the stored logical address is received, converting the stored logical address into the physical address;
When a logical address that is not identical to the stored logical address is received, converting the received logical address into a physical address by referring to the shared page table.
Neural Processing Unit.
제13 항에 있어서,
상기 뉴럴 프로세서는,
적어도 하나의 뉴럴 코어를 포함하고,
상기 뉴럴 코어는,
상기 프로세싱 유닛과,
상기 프로세싱 유닛과 데이터를 송수신하는 L0 메모리와,
상기 L0 메모리로 데이터를 로드하고, 상기 L0 메모리에서 데이터를 전송하는 로드 스토어 유닛을 포함하는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to claim 13,
The neural processor,
comprising at least one neural core;
The neural core,
the processing unit;
an L0 memory for transmitting and receiving data to and from the processing unit;
And a load store unit for loading data into the L0 memory and transmitting data from the L0 memory.
Neural Processing Unit.
제15 항에 있어서,
상기 로드 스토어 유닛은, 상기 변환 색인 버퍼를 포함하는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to claim 15,
wherein the load store unit includes the translation lookaside buffer;
Neural Processing Unit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020220068955A 2022-06-07 2022-06-07 Neural processing device and Method for using shared page table thereof KR102509472B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220068955A KR102509472B1 (en) 2022-06-07 2022-06-07 Neural processing device and Method for using shared page table thereof
KR1020230025123A KR20230168574A (en) 2022-06-07 2023-02-24 Method for using shared page table of neural processing device and method for assigning physical page of the same
US18/312,500 US11789791B1 (en) 2022-06-07 2023-05-04 Neural processing device and method for using shared page table thereof
US18/463,238 US20230418695A1 (en) 2022-06-07 2023-09-07 Neural processing device and method for using shared page table thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220068955A KR102509472B1 (en) 2022-06-07 2022-06-07 Neural processing device and Method for using shared page table thereof

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230025123A Division KR20230168574A (en) 2022-06-07 2023-02-24 Method for using shared page table of neural processing device and method for assigning physical page of the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102509472B1 true KR102509472B1 (en) 2023-03-14

Family

ID=85502860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220068955A KR102509472B1 (en) 2022-06-07 2022-06-07 Neural processing device and Method for using shared page table thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102509472B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08212136A (en) * 1994-11-02 1996-08-20 Sun Microsyst Inc Method and apparatus for efficient sharing of virtual memoryconversion processing
JP2001166960A (en) * 1999-12-10 2001-06-22 Fujitsu Ltd Multi-processor system having individual area in shared memory
JP2021507383A (en) * 2017-12-22 2021-02-22 アリババ グループ ホウルディング リミテッド Integrated memory structure for neural network processors
KR102258566B1 (en) 2021-03-22 2021-06-01 리벨리온 주식회사 Processing element, method of operation thereof, and accelerator including the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08212136A (en) * 1994-11-02 1996-08-20 Sun Microsyst Inc Method and apparatus for efficient sharing of virtual memoryconversion processing
JP2001166960A (en) * 1999-12-10 2001-06-22 Fujitsu Ltd Multi-processor system having individual area in shared memory
JP2021507383A (en) * 2017-12-22 2021-02-22 アリババ グループ ホウルディング リミテッド Integrated memory structure for neural network processors
KR102258566B1 (en) 2021-03-22 2021-06-01 리벨리온 주식회사 Processing element, method of operation thereof, and accelerator including the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102480300B1 (en) Neural processing device and Method for job scheduling thereof
KR20230102224A (en) Neural processing device and Method for synchronization thereof
KR102509472B1 (en) Neural processing device and Method for using shared page table thereof
US11789791B1 (en) Neural processing device and method for using shared page table thereof
KR102548582B1 (en) Neural processor and instruction fetch method thereof
KR102480287B1 (en) DAG modification module, processing device including same and DAG modification method of processing device
US11960391B2 (en) Neural processing device and method for transmitting data thereof
US11966358B1 (en) Neural processor
US11915001B1 (en) Neural processor and method for fetching instructions thereof
US20240211389A1 (en) Neural processing device and method for transmitting data thereof
US20240211410A1 (en) Processing device and method of updating translation lookaside buffer thereof
KR102506622B1 (en) Method for measuring performance of neural processing device and Device for measuring performance
US11836082B2 (en) Neural processing device and load/store method of neural processing device
US11861401B2 (en) Neural processing device and method for job scheduling thereof
KR102622420B1 (en) Neural processing device and Method for dynamic frequency scaling thereof
US11954584B2 (en) Neural core, neural processing device including same, and method for loading data of neural processing device
US20230334304A1 (en) Neural processing device
US20240211757A1 (en) Neural core, neural processor, and data processing method thereof
US20240211263A1 (en) Neural processor and method for fetching instructions thereof
US20230315336A1 (en) Neural processing device and method for converting data thereof
US11775437B1 (en) Neural processing device
US20230244920A1 (en) Neural processing device and method for synchronization thereof
US20240211742A1 (en) Neural core, neural processing device including same, and method for loading data of neural processing device
KR20240092304A (en) Neural processor
KR20230102226A (en) Neural processing device and Method for transaction tracking thereof

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
AMND Amendment
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment
X091 Application refused [patent]
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant