KR20230157811A - Processing element and Neural processing device including same - Google Patents

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KR20230157811A
KR20230157811A KR1020220057472A KR20220057472A KR20230157811A KR 20230157811 A KR20230157811 A KR 20230157811A KR 1020220057472 A KR1020220057472 A KR 1020220057472A KR 20220057472 A KR20220057472 A KR 20220057472A KR 20230157811 A KR20230157811 A KR 20230157811A
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multiplier
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배재완
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리벨리온 주식회사
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Abstract

본 발명은 프로세싱 엘리먼트 및 포함하는 뉴럴 프로세싱 장치를 개시한다. 상기 프로세싱 엘리먼트는, 웨이트를 수신하여 저장하는 웨이트 레지스터, 인풋 액티베이션을 저장하는 인풋 액티베이션 레지스터, 상기 웨이트에 포함된 제1 프리시젼의 제1 서브 웨이트를 수신하고, 상기 인풋 액티베이션에 포함된 상기 제1 프리시젼의 제1 서브 인풋 액티베이션을 수신하고, 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션에 따라, 상기 제1 서브 웨이트와 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제1 프리시젼과 다른 제2 프리시젼 중 어느 하나로 곱셈 연산하여, 결과 데이터를 생성하는 플렉서블 멀티플라이어 및 상기 결과 데이터를 이용하여 부분합을 생성하는 새츄레이팅 애더를 포함한다. The present invention discloses a processing element and a neural processing apparatus comprising a processing element. The processing element receives a weight register for receiving and storing a weight, an input activation register for storing an input activation, receives a first sub-weight of the first precision included in the weight, and receives the first precision included in the input activation. Receive a first sub-input activation, and according to the first sub-weight and the first sub-input activation, apply the first sub-weight and the first sub-input activation to the first precision or a second precision different from the first precision. It includes a flexible multiplier that generates result data by performing a multiplication operation with one of two precisions, and a saturating adder that generates a partial total using the result data.

Description

프로세싱 엘리먼트 및 이를 포함하는 뉴럴 프로세싱 장치{Processing element and Neural processing device including same} Processing element and neural processing device including same}

본 발명은 프로세싱 엘리먼트 및 이를 포함하는 뉴럴 프로세싱 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 웨이트 및 인풋 액티베이션의 크기에 따라 연산을 수행할 멀티플라이어를 선택하는 프로세싱 엘리먼트 및 이를 포함하는 뉴럴 프로세싱 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a processing element and a neural processing device including the same. Specifically, the present invention relates to a processing element that selects a multiplier to perform an operation according to the size of weight and input activation and a neural processing device including the same.

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.Over the past few years, artificial intelligence (AI) technology has been mentioned 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 performance. For artificial intelligence technology that realizes human learning, reasoning, perception, and natural language translation abilities, the most important thing is to quickly process a lot of data.

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. The central processing unit (CPU) or graphics processing unit (GPU) of existing computers were used for deep learning learning and inference in early artificial intelligence, but deep learning learning and inference tasks with a high workload were used. Due to its limitations, the Neural Processing Unit (NPU), which is structurally specialized for deep learning tasks, is gaining attention.

신경망 처리 장치는 일반적으로 특정한 프리시젼(precision)의 데이터를 이용할 수 있다. 데이터의 비트 수가 클수록 데이터가 정밀하게 표현될 수 있지만, 그만큼 하드웨어 리소스가 많이 필요할 수 있다.A neural network processing unit can generally use data of a certain precision. The larger the number of bits of data, the more precisely the data can be expressed, but it may require more hardware resources.

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

본 발명의 과제는, 데이터의 크기에 따라 다양한 프로시젼으로 연산을 수행함으로써, 전력 소모를 절감할 수 있는 프로세싱 엘리먼트를 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide a processing element that can reduce power consumption by performing operations using various procedures depending on the size of data.

본 발명의 다른 과제는, 데이터의 크기에 따라 다양한 프로시젼으로 연산을 수행함으로써, 전력 소모를 절감할 수 있는 뉴럴 프로세싱 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a neural processing device that can reduce power consumption by performing operations using various procedures depending on the size of data.

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 objects mentioned above, and other objects and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. Additionally, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the patent claims.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 프로세싱 엘리먼트는, 웨이트를 수신하여 저장하는 웨이트 레지스터, 인풋 액티베이션을 저장하는 인풋 액티베이션 레지스터, 상기 웨이트에 포함된 제1 프리시젼의 제1 서브 웨이트를 수신하고, 상기 인풋 액티베이션에 포함된 상기 제1 프리시젼의 제1 서브 인풋 액티베이션을 수신하고, 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션에 따라, 상기 제1 서브 웨이트와 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제1 프리시젼과 다른 제2 프리시젼 중 어느 하나로 곱셈 연산하여, 결과 데이터를 생성하는 플렉서블 멀티플라이어 및 상기 결과 데이터를 이용하여 부분합을 생성하는 새츄레이팅 애더를 포함한다. The processing element according to some embodiments of the present invention for solving the above problem includes a weight register for receiving and storing a weight, an input activation register for storing input activation, and a first sub-weight of the first precision included in the weight. Receive, receive the first sub-input activation of the first precision included in the input activation, and according to the first sub-weight and the first sub-input activation, the first sub-weight and the first sub-input activation It includes a flexible multiplier that generates result data by performing a multiplication operation with either the first precision or a second precision different from the first precision, and a saturating adder that generates a partial sum using the result data.

몇몇 실시예에서, 상기 플렉서블 멀티플라이어는, 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션에 기초하여, 패스 결정 신호를 생성하는 패스 결정 유닛, 상기 제1 프리시젼으로 곱셈 연산을 수행하는 제1 멀티플라이어, 상기 제2 프리시젼으로 곱셈 연산을 수행하는 제2 멀티플라이어 및 상기 패스 결정 신호에 따라, 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 상기 제1 멀티플라이어 및 상기 제2 멀티플라이어 중 어느 하나에 제공하는 디멀티플렉서를 포함할 수 있다. In some embodiments, the flexible multiplier includes a pass decision unit that generates a pass decision signal based on the first sub weight and the first sub input activation, and a first multiplier that performs a multiplication operation with the first precision. A plier, a second multiplier that performs a multiplication operation with the second precision, and according to the pass decision signal, the first sub weight and the first sub input activation are applied to any of the first multiplier and the second multiplier. It may include a demultiplexer that provides one.

몇몇 실시예에서, 상기 패스 결정 유닛은, 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션 중 적어도 하나의 크기가, 미리 정한 제1 크기보다 큰 경우, 상기 패스 결정 신호를 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 상기 제1 멀티플라이어에 제공하기 위한 제1 신호로 생성하고, 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션 각각의 크기가 상기 제1 크기보다 작거나 같은 경우, 상기 패스 결정 신호를 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 상기 제2 멀티플라이어에 제공하기 위한 제2 신호로 생성할 수 있다.In some embodiments, the pass decision unit, when the size of at least one of the first sub weight and the first sub input activation is greater than a predetermined first size, sends the pass decision signal to the first sub weight and the first sub input activation. If the first sub-input activation is generated as a first signal for providing to the first multiplier, and the size of each of the first sub-weight and the first sub-input activation is smaller than or equal to the first size, The pass decision signal may be generated as a second signal for providing the first sub weight and the first sub input activation to the second multiplier.

몇몇 실시예에서, 상기 패스 결정 유닛은, 연산 모드 신호에 따라, 상기 웨이트를 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제2 프리시젼 단위로 분할하여, 상기 제1 서브 웨이트를 생성하고, 상기 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제2 프리시젼 단위로 분할하여, 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 생성하는 비트 디비전 로직, 상기 연산 모드 신호와, 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션에 따라, 상기 패스 결정 신호를 생성하는 패스 셀렉션 로직 및 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션의 프리시젼을 변환하는 컨버젼 로직을 포함할 수 있다. In some embodiments, the pass determination unit divides the weight into the first precision or the second precision units according to the operation mode signal, generates the first sub-weight, and performs the input activation into the first precision unit. Divided into precision or second precision units, bit division logic for generating the first sub-input activation, the operation mode signal, the first sub-weight, and the pass decision signal according to the first sub-input activation It may include path selection logic for generating and conversion logic for converting the first sub weight and the precision of the first sub input activation.

몇몇 실시예에서, 상기 제1 멀티플라이어는 k개이고, 상기 제2 멀티플라이어는 2k개일 수 있다.In some embodiments, the number of first multipliers may be k, and the number of second multipliers may be 2k.

몇몇 실시예에서, 상기 제1 프리시젼은 2N 비트이고, 상기 제2 프리시젼은 N 비트일 수 있다. In some embodiments, the first precision may be 2N bits, and the second precision may be N bits.

몇몇 실시예에서, 상기 제1 프리시젼은 INT4 이고, 상기 제2 프리시젼은 INT2일 수 있다.In some embodiments, the first precision may be INT4 and the second precision may be INT2.

몇몇 실시예에서, 상기 웨이트는 상기 제1 서브 웨이트 및 제2 서브 웨이트를 포함하고, 상기 인풋 액티베이션은 상기 제1 서브 인풋 액티베이션 및 제2 서브 인풋 액티베이션을 포함하고, 상기 플렉서블 멀티플라이어는, 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션에 기초하여, 제1 패스 결정 신호를 생성하고, 상기 제2 서브 웨이트 및 상기 제2 서브 인풋 액티베이션에 기초하여, 제2 패스 결정 신호를 생성하고, 상기 제1 패스 결정 신호와 상기 제2 패스 결정 신호는 서로 독립적으로 생성될 수 있다.In some embodiments, the weight includes the first sub-weight and the second sub-weight, the input activation includes the first sub-input activation and the second sub-input activation, and the flexible multiplier includes the first sub-input activation. 1 Based on the sub-weight and the first sub-input activation, generate a first pass decision signal, and based on the second sub-weight and the second sub-input activation, generate a second pass decision signal, and the first The first pass decision signal and the second pass decision signal may be generated independently from each other.

몇몇 실시예에서, 상기 웨이트는 상기 제1 서브 웨이트 및 제2 서브 웨이트를 포함하고, 상기 인풋 액티베이션은 상기 제1 서브 인풋 액티베이션 및 제2 서브 인풋 액티베이션을 포함하고, 상기 플렉서블 멀티플라이어는, 상기 제1 서브 웨이트, 상기 제2 서브 웨이트, 상기 제1 서브 인풋 액티베이션 및 상기 제2 서브 인풋 액티베이션에 기초하여, 상기 패스 결정 신호를 생성할 수 있다.In some embodiments, the weight includes the first sub-weight and the second sub-weight, the input activation includes the first sub-input activation and the second sub-input activation, and the flexible multiplier includes the first sub-input activation. The pass decision signal may be generated based on the 1 sub weight, the second sub weight, the first sub input activation, and the second sub input activation.

몇몇 실시예에서, 상기 플렉서블 멀티플라이어는, 상기 제1 서브 웨이트와 상기 제1 서브 인풋 액티베이션의 수신과, 상기 결과 데이터의 생성을 동기화하는 컨트롤 파이프라인을 포함할 수 있다.In some embodiments, the flexible multiplier may include a control pipeline that synchronizes reception of the first sub-weight and the first sub-input activation, and generation of the result data.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 프로세싱 엘리먼트는 웨이트를 수신하여 저장하는 웨이트 레지스터, 인풋 액티베이션을 저장하는 인풋 액티베이션 레지스터, 연산 모드 신호와, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 크기에 따라, 상기 웨이트와 상기 인풋 액티베이션을 제1 프리시젼 또는 상기 제1 프리시젼보다 작은 제2 프리시젼 중 어느 하나로 곱셈 연산하여, 결과 데이터를 생성하는 플렉서블 멀티플라이어 및 상기 결과 데이터를 이용하여 부분합을 생성하는 새츄레이팅 애더를 포함한다.A processing element according to some embodiments of the present invention for solving the above problem includes a weight register for receiving and storing a weight, an input activation register for storing input activation, an operation mode signal, and a size of the weight and the input activation. Accordingly, a flexible multiplier that generates result data by multiplying the weight and the input activation by either a first precision or a second precision smaller than the first precision, and a saturating function that generates a partial sum using the result data. Includes adder.

몇몇 실시예에서, 상기 플렉서블 멀티플라이어는, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 곱셈 연산에 따라 오버플로우 또는 언더플로우가 발생되는지 여부를 체크하여, 디텍션 결과를 생성하는 에러 디텍션 로직, k개의 상기 제1 프리시젼의 제1 멀티플라이어, 2k개의 상기 제2 프리시젼의 제2 멀티플라이어 및 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 크기에 따라, 상기 제1 멀티플라이어 및 상기 제2 멀티플라이어 중 어느 하나를 선택하는 패스 셀렉션 로직을 포함할 수 있다.In some embodiments, the flexible multiplier includes error detection logic that checks whether overflow or underflow occurs according to a multiplication operation of the weight and the input activation and generates a detection result, k first precision A first multiplier, 2k second multipliers of the second precision, and a pass selection logic that selects one of the first multiplier and the second multiplier according to the size of the weight and the input activation. It can be included.

몇몇 실시예에서, 상기 패스 셀렉션 로직은, 상기 연산 모드 신호가 상기 제1 프리시젼에 연관된 경우, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션 중 적어도 하나가 상기 제2 프리시젼의 최댓값보다 큰지 여부를 기초로, 상기 제1 멀티플라이어 및 상기 제2 멀티플라이어 중 어느 하나를 선택할 수 있다.In some embodiments, the pass selection logic is configured to: when the operation mode signal is associated with the first precision, based on whether at least one of the weight and the input activation is greater than a maximum value of the second precision, the first Any one of the multiplier and the second multiplier can be selected.

몇몇 실시예에서, 상기 에러 디텍션 로직은 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 곱셈 연산에 오버플로우 또는 언더플로우가 발생되면 제1 결과를 생성하고, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 곱셈 연산에 오버플로우 또는 언더플로우가 발생되지 않으면 제2 결과를 생성하고, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션 각각이 상기 제2 프리시젼의 최댓값보다 작은 경우, 상기 패스 셀렉션 로직은, 상기 디텍션 결과가 상기 제1 결과인 경우, 상기 제1 멀티플라이어를 선택하고, 상기 디텍션 결과가 상기 제2 결과인 경우, 상기 제2 멀티플라이어를 선택할 수 있다.In some embodiments, the error detection logic generates a first result when an overflow or underflow occurs in the multiplication operation of the weight and the input activation, and the error detection logic generates a first result when an overflow or underflow occurs in the multiplication operation of the weight and the input activation. If is not generated, a second result is generated, and if each of the weight and the input activation is less than the maximum value of the second precision, the pass selection logic generates the first multi If a plier is selected and the detection result is the second result, the second multiplier can be selected.

몇몇 실시예에서, 상기 패스 셀렉션 로직은, 상기 연산 모드 신호가 상기 제2 프리시젼에 연관된 경우, 상기 디텍션 결과에 따라 상기 제1 멀티플라이어 및 상기 제2 멀티플라이어 중 어느 하나를 선택할 수 있다.In some embodiments, the pass selection logic may select one of the first multiplier and the second multiplier according to the detection result when the operation mode signal is related to the second precision.

몇몇 실시예에서, 상기 에러 디텍션 로직은 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 곱셈 연산에 오버플로우 또는 언더플로우가 발생되면 제1 결과를 생성하고, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 곱셈 연산에 오버플로우 또는 언더플로우가 발생되지 않으면 제2 결과를 생성하고, 상기 패스 셀렉션 로직은, 상기 디텍션 결과가 상기 제1 결과인 경우 상기 제1 멀티플라이어를 선택하고, 상기 제2 결과인 경우 상기 제2 멀티플라이어를 선택할 수 있다.In some embodiments, the error detection logic generates a first result when an overflow or underflow occurs in the multiplication operation of the weight and the input activation, and the error detection logic generates a first result when an overflow or underflow occurs in the multiplication operation of the weight and the input activation. If is not generated, a second result is generated, and the pass selection logic may select the first multiplier if the detection result is the first result, and select the second multiplier if the detection result is the second result. there is.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치는, 적어도 하나의 뉴럴 코어를 포함하고, 상기 뉴럴 코어는, 연산을 수행하는 프로세싱 유닛과, 상기 프로세싱 유닛의 입출력 데이터를 저장하는 L0 메모리를 포함하고, 상기 프로세싱 유닛은 적어도 하나의 프로세싱 엘리먼트를 포함하는 PE 어레이를 포함하고, 상기 PE 어레이는, 웨이트 및 인풋 액티베이션을 수신하고, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 크기에 따라, 제1 프리시젼 또는 상기 제1 프리시젼보다 작은 제2 프리시젼으로 곱셈 연산을 수행하여 결과 데이터를 생성하는 플렉서블 멀티플라이어와, 상기 결과 데이터를 수신하여 부분합을 생성하는 새츄레이팅 애더를 포함한다.A neural processing device according to some embodiments of the present invention for solving the above problems includes at least one neural core, wherein the neural core includes a processing unit that performs an operation and stores input/output data of the processing unit. and an L0 memory, wherein the processing unit includes a PE array including at least one processing element, wherein the PE array receives a weight and an input activation and, depending on the size of the weight and the input activation, performs a first It includes a flexible multiplier that generates result data by performing a multiplication operation with 1 precision or a second precision that is smaller than the first precision, and a saturating adder that receives the result data and generates a partial sum.

몇몇 실시예에서, 상기 플렉서블 멀티플라이어는, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션 중 적어도 하나의 크기가 상기 제2 프리시젼의 최댓값보다 큰 경우, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼으로 곱셈 연산하고, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션 각각의 크기가 상기 제2 프리시젼의 최댓값보다 작거나 같은 경우, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션을 상기 제2 프리시젼으로 곱셈 연산할 수 있다.In some embodiments, the flexible multiplier performs a multiplication operation on the weight and the input activation by the first precision when the size of at least one of the weight and the input activation is greater than the maximum value of the second precision, and If the size of each of the weight and the input activation is less than or equal to the maximum value of the second precision, the weight and the input activation can be multiplied by the second precision.

몇몇 실시예에서, 상기 웨이트는 제1 및 제2 서브 웨이트를 포함하고, 상기 인풋 액티베이션은 제1 및 제2 서브 인풋 액티베이션을 포함하고, 상기 플렉서블 멀티플라이어는, 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션에 따라, 상기 제1 서브 웨이트와 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제2 프리시젼으로 곱셈 연산하고, 상기 제2 서브 웨이트 및 상기 제2 서브 인풋 액티베이션의 크기에 따라, 상기 제2 서브 웨이트와 상기 제2 서브 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제2 프리시젼으로 곱셈 연산할 수 있다. In some embodiments, the weights include first and second sub-weights, the input activation includes first and second sub-input activations, and the flexible multiplier includes the first sub-weights and the first sub-weights. Depending on the sub-input activation, the first sub-weight and the first sub-input activation are multiplied by the first precision or the second precision, and depending on the size of the second sub-weight and the second sub-input activation, The second sub weight and the second sub input activation may be multiplied by the first precision or the second precision.

몇몇 실시예에서, 상기 웨이트는 제1 및 제2 서브 웨이트를 포함하고, 상기 인풋 액티베이션은 제1 및 제2 서브 인풋 액티베이션을 포함하고, 상기 플렉서블 멀티플라이어는, 상기 제1 서브 웨이트, 상기 제2 서브 웨이트, 상기 제1 서브 인풋 액티베이션 및 상기 제2 서브 인풋 액티베이션의 각각의 크기에 따라, 상기 웨이트와 상기 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제2 프리시젼으로 곱셈 연산할 수 있다.In some embodiments, the weights include first and second sub-weights, the input activation includes first and second sub-input activations, and the flexible multiplier includes: the first sub-weight, the second Depending on the respective sizes of the sub-weight, the first sub-input activation, and the second sub-input activation, the weight and the input activation may be multiplied by the first precision or the second precision.

본 발명의 프로세싱 엘리먼트 및 이를 포함하는 뉴럴 프로세싱 장치는 데이터의 크기에 따라 적절한 프리시젼의 연산을 수행함으로써, 전력 소모를 감소시킬 수 있다. The processing element of the present invention and the neural processing device including it can reduce power consumption by performing an operation with appropriate precision according to the size of data.

또한, 오버플로우나 언더플로우가 발생하는 경우에는 프리시젼의 변환이 수행되어 정밀도를 높일 수 있다.Additionally, when overflow or underflow occurs, precision conversion is performed to increase precision.

상술한 내용과 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described content, specific effects of the present invention are described below while explaining specific details for carrying out the 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 9의 프로세싱 엘리먼트를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 도 10의 플렉서블 멀티플라이어를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플렉서블 멀티플라이어의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 패스 결정 유닛의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 패스 셀렉션 로직의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 플렉서블 멀티플라이어의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 패스 셀렉션 로직의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플렉서블 멀티플라이어의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플렉서블 멀티플라이어의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 7의 L0 메모리를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 20은 도 19의 로컬 메모리 뱅크를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 21은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 구조를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 22는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 메모리 재구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 23은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 메모리 재구성의 예시를 나타낸 블록도이다.
도 24는 도 22의 A부분을 확대한 블록도이다.
도 25는 도 24의 제1 메모리 뱅크를 세부적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 소프트웨어 계층 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 27은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치가 수행하는 딥 러닝 연산을 설명하기 위한 개념도이다.
도 28은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 뉴럴 네트워크의 학습 및 추론 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 29는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 연산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 30은 본 발명의 다른 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 연산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a block diagram for explaining a neural processing system according to some embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for explaining the neural processing device of FIG. 1 in detail.
FIG. 3 is a block diagram for explaining 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.
FIG. 6 is a diagram illustrating the hierarchical structure of a neural processing device according to some embodiments of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram for explaining the neural core of FIG. 5 in detail.
FIG. 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 processing element of FIG. 9 in detail.
FIG. 11 is a block diagram for explaining the flexible multiplier of FIG. 10 in detail.
Figure 12 is a diagram for explaining the structure and operation of a flexible multiplier according to some embodiments of the present invention.
Figure 13 is a diagram for explaining the structure and operation of a path determination unit according to some embodiments of the present invention.
Figure 14 is a diagram for explaining the configuration of pass selection logic according to some embodiments of the present invention.
Figure 15 is a diagram for explaining the structure and operation of a flexible multiplier according to some other embodiments of the present invention.
Figure 16 is a diagram for explaining the configuration of pass selection logic according to some other embodiments of the present invention.
Figure 17 is a diagram for explaining the configuration of a flexible multiplier according to another embodiment of the present invention.
Figure 18 is a diagram for explaining the configuration of a flexible multiplier according to another embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a block diagram for explaining the L0 memory of FIG. 7 in detail.
FIG. 20 is a block diagram for explaining the local memory bank of FIG. 19 in detail.
Figure 21 is a block diagram to explain in detail the structure of a neural processing device according to some embodiments of the present invention.
Figure 22 is a block diagram for explaining memory reorganization of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.
Figure 23 is a block diagram showing an example of memory reorganization of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.
Figure 24 is an enlarged block diagram of part A of Figure 22.
FIG. 25 is a diagram for explaining the first memory bank of FIG. 24 in detail.
Figure 26 is a block diagram to explain the software hierarchy of a neural processing device according to some embodiments of the present invention.
Figure 27 is a conceptual diagram to explain a deep learning operation performed by a neural processing device according to some embodiments of the present invention.
FIG. 28 is a conceptual diagram illustrating learning and inference operations of a neural network of a neural processing device according to some embodiments of the present invention.
Figure 29 is a diagram for explaining an operation method of a neural processing device according to some embodiments of the present invention.
Figure 30 is a diagram for explaining a calculation method of a neural processing device according to some other 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 patent claims should not be construed as limited to their general or dictionary meaning. According to the principle that the inventor can define terms or word concepts in order to explain his or her invention in the best way, it should be interpreted with a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. In addition, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one embodiment of the present invention and do not completely represent the technical idea of the present invention, so they cannot be replaced at the time of filing the present application. It should be understood that there may be various equivalents, 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 the present specification and claims may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention. The term 'and/or' includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated 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.The terms used in the specification and claims are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "include" or "have" should be understood as not precluding the existence or addition possibility 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 otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains.

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 defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다. Additionally, each configuration, process, process, or method included in each embodiment of the present invention may be shared within the scope of not being technically contradictory to each other.

이하, 도 1 내지 도 28을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치를 설명한다.Hereinafter, a neural processing device according to some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 28.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram for explaining 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. For example, the first neural processing device 1 may be a device specialized for performing deep learning calculation tasks. However, this embodiment is not limited to this.

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 be a device that has the same or similar configuration as 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 and 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, the 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.

도 2는 도 1의 뉴럴 프로세싱 장치를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram for explaining the neural processing device 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 calculation unit and may be an accelerator. The neural core SoC 10 may be, for example, 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 to this.

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) can exchange data with other external computational units through the external interface (3). Additionally, 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 control device that controls the system of the first neural processing device 1 and executes program operations. The CPU 20 is a general-purpose calculation unit and may be inefficient in performing parallel simple calculations commonly used in deep learning. Accordingly, the neural core SoC 10 can achieve high efficiency by performing calculations on deep learning inference and learning tasks.

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 can exchange data with other external computational units through the external interface 3. Additionally, 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 memory placed outside the chip of the neural core SoC 10. Off-chip memory 30 may include non-volatile memory 31 and 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 continues to retain stored information even when power is not supplied. The non-volatile memory 31 includes, for example, Read-Only Memory (ROM), Programmable Read-Only Memory (PROM), Erasable Alterable ROM (EAROM), Erasable Programmable Read-Only Memory (EPROM), and Electrically Erasable Programmable Memory (EEPROM). Read-Only Memory (e.g., NAND Flash memory, NOR Flash memory), UVEPROM (Ultra-Violet Erasable Programmable Read-Only Memory), FeRAM (Ferroelectric Random Access Memory), Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM), Phase-change Random Access Memory (PRAM), silicon-oxide-nitride-oxide-silicon (SONOS), Resistive Random Access Memory (RRAM), Nanotube Random Access Memory (NRAM), magnetic computer memory It may include at least one of a device (eg, hard disk, diskette drive, magnetic tape), optical disk drive, and 3D XPoint memory. However, this embodiment is not limited to this.

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 to this.

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 are, for example, Parallel Advanced Technology Attachment (PATA), Small Computer System Interface (SCSI), Serial Attached SCSI (SAS), and SATA ( It may include at least one of Serial Advanced Technology Attachment) and PCIe (PCI Express). However, this embodiment is not limited to this.

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 may be configured to perform, for example, Single Data Rate (SDR), Double Data Rate (DDR), Quad Data Rate (QDR), and eXtreme Data Rate (XDR), respectively. , Octal Data Rate). However, this embodiment is not limited to this.

도 3은 도 2의 뉴럴 코어 SoC를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram for explaining 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, and a volatile memory controller 4000. It may include a memory controller 5000 and a global interconnection 5000.

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 a computational unit that directly performs computational tasks. When there are multiple neural processors 1000, computational tasks may be assigned to each neural processor 1000. Each neural processor 1000 may be connected to each other through a 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 memory shared by several neural processors 1000. The shared memory 2000 can store data of each neural processor 1000. Additionally, the shared memory 2000 can receive data from the off-chip memory 30, temporarily store it, and transmit it to each neural processor 1000. Conversely, the shared memory 2000 may receive data from the neural processor 1000, temporarily store it, and transfer it 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.Shared memory 2000 may require relatively fast memory. Accordingly, the shared memory 2000 may include, for example, SRAM. However, this embodiment is not limited to this. 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 the SoC level, that is, level 3 (L3). Accordingly, the shared memory 2000 may be defined as 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 neural processor 1000 having to control input and output of data. Accordingly, the DMA 3000 can control data movement between memories to minimize the number of interrupts of the neural processor 1000.

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) can control data movement between the shared memory (2000) and the off-chip memory (30). The non-volatile memory controller 4000 and volatile memory controller 5000 can move 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 non-volatile memory controller 4000 can control read or write operations on the non-volatile memory 31. The non-volatile memory controller 4000 can control the non-volatile memory 31 through the first non-volatile 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 can control read or write operations on the volatile memory 32. Additionally, the volatile memory controller 5000 may perform a refresh operation on the volatile memory 32. The volatile memory controller 5000 can 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 neural processor 1000, a shared memory 2000, a DMA 3000, a non-volatile memory controller 4000, and a volatile memory controller 5000. Additionally, the external interface 3 may also be connected to the global interconnection 5000. The global interconnection 5000 provides data between at least one neural processor 1000, shared memory 2000, DMA 3000, non-volatile memory controller 4000, volatile memory controller 5000, and external interface 3. It 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 can transmit signals for transmission and synchronization of control signals as well as data. That is, in the neural processing device according to some embodiments of the present invention, each neural processor 1000 can directly transmit and receive a synchronization signal, rather than having a separate control processor manage the synchronization signal. 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 multiple neural processors 1000, there may be a dependency 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 existing technology, the control processor receives the synchronization signal and instructs the start of 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 dependency of the task becomes more complex, the number of requests and instructions for this synchronization task increases exponentially. Therefore, latency according to each request and instruction can significantly 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 device according to some embodiments of the present invention, each neural processor 1000 may directly transmit a synchronization signal to another neural processor 1000 according to the dependency of the task, instead of a control processor. In this case, compared to the method managed by the control processor, multiple neural processors 1000 can perform synchronization tasks in parallel, thereby minimizing latency due to synchronization.

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 must perform task scheduling of the neural processors 1000 according to task dependency, and the overhead of such scheduling may increase significantly as the number of neural processors 1000 increases. Accordingly, in the neural processing device according to some embodiments of the present invention, the scheduling task is performed by the individual neural processor 1000 and there is no scheduling burden, so the performance of the device can be improved.

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, the 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. Through the data channel 5100, at least one neural processor 1000, shared memory 2000, DMA 3000, non-volatile memory controller 4000, volatile memory controller 5000, and external interface 3 exchange data with each other. 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 that transmits control signals. At least one neural processor 1000, shared memory 2000, DMA 3000, non-volatile memory controller 4000, volatile memory controller 5000, and 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 that transmits a synchronization signal. At least one neural processor 1000, shared memory 2000, DMA 3000, non-volatile memory controller 4000, volatile memory controller 5000, and external interface 3 are connected to 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 synchronization signals without overlapping with other channels. Accordingly, the neural processing device according to some embodiments of the present invention does not require a new wiring operation and can smoothly perform a synchronization operation 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.Referring to FIGS. 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 share and perform the tasks of the neural processor 1000. For example, there may be eight neural cores 100. However, this embodiment is not limited to this. 3 and 5 show that several neural cores 100 are included in the neural processor 1000, but this embodiment is not limited thereto. In other words, the neural processor 1000 can 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 neural core 100 within the neural processor 1000. The L2 shared memory 400 can store data of each neural core 100. Additionally, the L2 shared memory 400 can receive data from the shared memory 2000 of FIG. 4, temporarily store it, and transmit it to each neural core 100. Conversely, the L2 shared memory 400 may receive data from the neural core 100, temporarily store it, and transfer it 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 a memory corresponding to the neural processor level, that is, level 2 (L2). L3 shared memory, that is, shared memory 2000, may be shared by the neural processor 1000, and 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 is connected to the global interconnection 5000 of FIG. 3 and can 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 path 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 travel.

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 channels may not be formed internally. In this case, the L2 sync path 300 is formed separately so that transmission of the synchronization signal can be performed quickly and without delay. The L2 sync path 300 can be used for synchronization performed at a level one level lower than 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.FIG. 6 is a diagram illustrating the hierarchical structure of a neural processing device 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 neural processor 1000 can 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 neural processor 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 calculation task. In other words, deep learning computational tasks can be expressed as a sequential or parallel combination of multiple operations. The neural core 100 is a processing unit that can each process one operation, and may be the minimum computational unit that can be considered for scheduling from a compiler's perspective.

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.The neural processing device according to this embodiment can achieve fast and efficient scheduling and performance of calculation tasks by configuring the scale of the minimum calculation unit and hardware processing unit considered from a compiler scheduling perspective to be the same.

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.In other words, if the processing unit that can be divided into hardware is too large compared to the computational task, inefficiency in the computational task may occur when driving the processing unit. Conversely, it is not appropriate to always schedule a processing unit smaller than the operation, which is the compiler's minimum scheduling unit, because scheduling inefficiencies may occur and hardware design costs 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, in this embodiment, the scale of the compiler's scheduling unit and the hardware processing unit can be similarly adjusted to simultaneously satisfy fast computational task scheduling and efficient computational task performance without wasting hardware resources.

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, control signals, and synchronization signals from the outside through the local interconnection 200 and the L2 sync path 300. The LSU 110 may transmit at least one of the received data, control signal, and synchronization signal to the L0 memory 120. Similarly, the LSU 110 may transmit at least one of data, a control signal, and a synchronization signal to the outside through the local interconnection 200 and the L2 sync path 300.

도 8는 도 7의 LSU을 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 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 index 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 issue load instruction to the load buffer LB, a memory access request can be sequentially transmitted to the load engine 113a according to the order in which the load buffer LB is input.

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.Additionally, 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 issue store instruction to the store buffer SB, a memory access request can be sequentially transmitted to the store engine 113b according to the order in which the store buffer SB was input.

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 a load instruction for the neural core 100 and issue the load instruction. When the neural core load unit 112a provides an issue load instruction to the load buffer LB, a memory access request can be sequentially transmitted to the load engine 113a according to the order in which the load buffer LB is input.

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.Additionally, 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 issue store instruction to the store buffer SB, a memory access request can be sequentially transmitted to the store engine 113b according to the order in which the store buffer SB was input.

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 가상 주소와 물리 주소의 변환 테이블을 이용하여 빠르게 데이터를 찾을 수 있다. 로드 엔진(113a)의 가상 주소가 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 using the translation table of recently used virtual addresses and physical addresses in the translation index buffer 114. If the virtual address of the load engine 113a is not in the translation index buffer 114, address translation information can be found in another memory.

스토어 엔진(113b)은 메모리 액세스 요청을 수신하여 로컬 인터커넥션(200)을 통해서 데이터를 불러올 수 있다. 이때, 스토어 엔진(113b)은 변환 색인 버퍼(114)에서 최근에 사용된 가상 주소와 물리 주소의 변환 테이블을 이용하여 빠르게 데이터를 찾을 수 있다. 스토어 엔진(113b)의 가상 주소가 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 using the translation table of recently used virtual addresses and physical addresses in the translation index buffer 114. If the virtual address of the store engine 113b is not in the translation index buffer 114, the address translation information can 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 a synchronization signal to the L2 sync path 300. At this time, the synchronization signal may mean that the task has ended.

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 allows the neural core 100 to receive all input data required for work from the outside and temporarily store them. Additionally, the L0 memory 120 can temporarily store output data calculated by the neural core 100 in order to transmit it 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.The L0 memory 120 may transmit input activation (Act_In) to the activation buffer 150 and receive output activation (Act_Out) by the activation LSU 140. In addition to the activation LSU 140, the L0 memory 120 can directly transmit and receive data with the processing unit 160. That is, the L0 memory 120 can exchange data with each of the PE array 163 and the vector unit 164.

L0 메모리(120)는 뉴럴 코어 레벨 즉, L1(level 1)에 해당하는 메모리일 수 있다. 따라서, L0 메모리(120)는 L1 메모리라 정의할 수도 있다. 단, L1 메모리는 L2 공유 메모리(400) 및 L3 공유 메모리, 즉 공유 메모리(2000)와는 달리 공유되지 않고 뉴럴 코어의 전용(private) 메모리일 수 있다.The L0 memory 120 may be a memory corresponding to the neural core level, that is, level 1 (L1). Accordingly, the L0 memory 120 may be defined as the L1 memory. However, unlike the L2 shared memory 400 and the L3 shared memory, that is, the shared memory 2000, the L1 memory is not shared and 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 can transmit data such as activation or weight through a data path. The L0 memory 120 can send and receive synchronization signals through the L1 Sync Path, which is a separate dedicated path. For example, the L0 memory 120 may exchange a synchronization signal with 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 weight from the L0 memory 120. The weight buffer 130 may transmit weight to the processing unit 160. The weight buffer 130 may temporarily store the weight before transmitting the weight.

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.Input activation (Act_In) and output activation (Act_Out) may refer to the input and output values of the layer of the neural network network. At this time, when the neural network has multiple layers, the output value of the previous layer becomes the input value of the next layer, so the output activation (Act_Out) of the previous layer can 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.Weight may refer to a parameter multiplied by the input activation (Act_In) input from each layer. Weight is adjusted and confirmed in the deep learning learning stage, and can be used to derive output activation (Act_Out) through a fixed value in the inference stage.

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 L0 메모리(120)로 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 the output activation (Act_Out) from the activation buffer 150 to the L0 memory 120. That is, the activation LSU 140 can perform both activation load and store operations.

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 input activation (Act_In) to the processing unit 160 and receive output activation (Act_Out) from the processing unit 160. The activation buffer 150 can 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 with a large computational load, especially the PE array 163, and quickly receive activation to increase the computation 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 can perform not only one-dimensional operations but also two-dimensional matrix operations, that is, convolution operations. The processing unit 160 may receive the input activation (Act_In), multiply it by the weight, and add it to generate the output activation (Act_Out).

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 can perform multiplication by receiving input activation (Act_In) and weight (Weight). At this time, input activation (Act_In) and weight (Weight) can each be calculated through convolution in matrix form. Through this, the PE array 163 can generate output activation (Act_Out). However, this embodiment is not limited to this. The PE array 163 can generate any number of types of output other than 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 are aligned with each other and can perform multiplication of one input activation (Act_In) and one weight (Weight), respectively.

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 can generate a subtotal that sums the values for each multiplication. These partial sums can be used as output activation (Act_Out). Since the PE array 163 performs two-dimensional matrix multiplication, it may also be referred to as a two-dimensional 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 can perform one-dimensional operations. The vector unit 164 can perform deep learning calculations together with the PE array 163. Through this, the processing unit 160 can be specialized for necessary operations. In other words, the neural core 100 has calculation modules that perform large amounts of two-dimensional matrix multiplication and one-dimensional calculations, so it can efficiently perform deep learning tasks.

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.Low register 162 may receive a 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 input activation (Act_In) or weight (Weight). The second input (I2) may be a value other than the first input (I1) among input activation (Act_In) or weight (Weight). Alternatively, the first input (I1) and the second input (I2) may be values other than input activation (Act_In) and weight (Weight).

도 10은 도 9의 프로세싱 엘리먼트를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 10 is a block diagram for explaining the processing element of FIG. 9 in detail.

도 10을 참조하면, 프로세싱 엘리먼트(163_1)는 웨이트 레지스터(WR), 인풋 액티베이션 레지스터(ACR), 플렉서블 멀티플라이어(FM) 및 새츄레이팅 애더(SA)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the processing element 163_1 may include a weight register (WR), an input activation register (ACR), a flexible multiplier (FM), and a saturating adder (SA).

웨이트 레지스터(WR)는 프로세싱 엘리먼트(163_1)에 입력되는 웨이트(Weight)를 수신하여 저장할 수 있다. 웨이트 레지스터(WR)는 웨이트(Weight)를 플렉서블 멀티플라이어(FM)로 전송할 수 있다.The weight register WR can receive and store the weight input to the processing element 163_1. The weight register (WR) can transmit weight to the flexible multiplier (FM).

인풋 액티베이션 레지스터(ACR)는 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신하여 저장할 수 있다. 인풋 액티베이션 레지스터(ACR)는 인풋 액티베이션(Act_In)을 플렉서블 멀티플라이어(FM)로 전송할 수 있다.The input activation register (ACR) can receive and store input activation (Act_In). The input activation register (ACR) can transmit input activation (Act_In) to the flexible multiplier (FM).

플렉서블 멀티플라이어(FM)는 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신할 수 있다. 플렉서블 멀티플라이어(FM)는 웨이트(Weight)와 인풋 액티베이션(Act_In)의 곱셈을 수행할 수 있다. 플렉서블 멀티플라이어(FM)는 모드 신호(Mode)를 수신할 수 있다. 이때, 모드 신호(Mode)는 제1 프리시젼(Precision)과 제2 프리시젼 중 어느 프리시젼을 사용하여 연산을 할지에 대한 신호일 수 있다.The flexible multiplier (FM) can receive weight and input activation (Act_In). The flexible multiplier (FM) can perform multiplication of weight and input activation (Act_In). The flexible multiplier (FM) can receive a mode signal (Mode). At this time, the mode signal (Mode) may be a signal indicating which precision to use among the first precision and the second precision to perform the calculation.

플렉서블 멀티플라이어(FM)는 곱셈 결과를 결과 데이터로 출력할 수 있다. 결과 데이터는 사인 비트(SB) 및 프로덕트 비트(PB)를 포함할 수 있다. 이때, 사인 비트(SB)는 결과 데이터의 부호를 나타내는 비트일 수 있다. 프로덕트 비트(PB)는 결과 데이터의 크기를 나타내는 비트일 수 있다. 플렉서블 멀티플라이어(FM)는 제1 프리시젼 또는 제2 프리시젼으로 결과 데이터를 출력할 수 있다.The flexible multiplier (FM) can output the multiplication result as result data. The resulting data may include sine bits (SB) and product bits (PB). At this time, the sign bit (SB) may be a bit indicating the sign of the result data. The product bit (PB) may be a bit indicating the size of the result data. The flexible multiplier (FM) can output result data using the first or second precision.

새츄레이팅 애더(SA)는 결과 데이터를 수신할 수 있다. 새츄레이팅 애더(SA)는 즉, 사인 비트(SB) 및 프로덕트 비트(PB)를 수신할 수 있다. 새츄레이팅 애더(SA)는 결과 데이터를 여러 차례 수신하여 누산할 수 있다. 이에 따라서, 새츄레이팅 애더(SA)는 부분합(Psum)을 생성할 수 있다. 이러한 부분합(Psum)은 각각의 프로세싱 엘리먼트(163_1)에서 출력되어 최종적으로 합산될 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.The Saturating Adder (SA) can receive the resulting data. The saturating adder (SA) can receive the sine bit (SB) and product bit (PB). Saturating Adder (SA) can receive and accumulate result data multiple times. Accordingly, the saturating adder (SA) can generate a partial sum (Psum). These partial sums (Psum) may be output from each processing element 163_1 and finally added. However, this embodiment is not limited to this.

도 11은 도 10의 플렉서블 멀티플라이어를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 11 is a block diagram for explaining the flexible multiplier of FIG. 10 in detail.

도 11을 참조하면, 플렉서블 멀티플라이어(FM)는 패스 결정 유닛(PDU), 디멀티플렉서(Dx), 제1 멀티플라이어(Mul1), 제2 멀티플라이어(Mul2) 및 멀티플렉서(Mx)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 11, the flexible multiplier (FM) may include a pass decision unit (PDU), a demultiplexer (Dx), a first multiplier (Mul1), a second multiplier (Mul2), and a multiplexer (Mx). .

패스 결정 유닛(PDU)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신할 수 있다. 또한, 패스 결정 유닛(PDU)은 연산 모드 신호(Mode)를 수신할 수 있다. 이때, 연산 모드 신호(Mode)는 제1 프리시젼(Pr1) 및 제2 프리시젼(Pr2) 중 어떤 프리시젼으로 곱셈 연산을 수행할지에 대한 신호일 수 있다. 이때, 제1 프리시젼(Pr1)은 제2 프리시젼(Pr2) 보다 클 수 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 제1 프리시젼(Pr1)은 2N 비트(N은 자연수)이고, 제2 프리시젼(Pr2)은 N 비트일 수 있다. 예를 들어, 제1 프리시젼(Pr1)은 INT4(4 비트 정수, 4bit Integer) 이고, 제2 프리시젼(Pr2)은 INT2(2 비트 정수, 2bit Integer)일 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 제1 프리시젼(Pr1) 및 제2 프리시젼(Pr2)은 각각 INT32, INT16일 수도 있고, INT16, INT8일 수도 있고, INT8, INT4일 수도 있다. The pass decision unit (PDU) can receive weight and input activation (Act_In). Additionally, the pass decision unit (PDU) may receive an operation mode signal (Mode). At this time, the operation mode signal (Mode) may be a signal indicating which precision to perform the multiplication operation among the first precision (Pr1) and the second precision (Pr2). At this time, the first precision (Pr1) may be larger than the second precision (Pr2). According to some embodiments, the first precision (Pr1) may be 2N bits (N is a natural number), and the second precision (Pr2) may be N bits. For example, the first precision (Pr1) may be INT4 (4-bit integer, 4-bit Integer), and the second precision (Pr2) may be INT2 (2-bit integer, 2-bit Integer). However, this is only an example, and the first precision (Pr1) and the second precision (Pr2) may be INT32, INT16, INT16, INT8, or INT8 and INT4, respectively.

패스 결정 유닛(PDU)은 연산 모드 신호(Mode), 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)에 따라, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)이 연산될 멀티플라이어를 선택할 수 있다. 다시 말해서, 패스 결정 유닛(PDU)은 연산 모드 신호(Mode), 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)에 따라, 제1 프리시젼(Pr1)의 제1 멀티플라이어(Mul1) 및 제2 프리시젼(Pr2)의 제2 멀티플라이어(Mul2) 중 어느 하나를 선택하기 위한 패스 결정 신호(PD)를 생성할 수 있다. 패스 결정 유닛(PDU)은 생성한 패스 결정 신호(PD)와, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 디멀티플렉서(Dx)에 제공할 수 있다. The pass decision unit (PDU) may select a multiplier for which the weight and input activation (Act_In) will be calculated according to the operation mode signal (Mode), weight (Weight), and input activation (Act_In). In other words, the pass decision unit (PDU) operates the first multiplier (Mul1) and the second precision (Pr2) of the first precision (Pr1) according to the operation mode signal (Mode), weight (Weight), and input activation (Act_In). ) can generate a pass decision signal (PD) for selecting one of the second multipliers (Mul2). The path decision unit (PDU) may provide the generated path decision signal (PD), weight, and input activation (Act_In) to the demultiplexer (Dx).

몇몇 실시예에 따르면, 패스 결정 유닛(PDU)은 비트 디비젼 로직(BDL), 패스 셀렉션 로직(PSL) 및 컨버젼 로직(CVL)을 포함할 수 있다. According to some embodiments, the pass decision unit (PDU) may include bit division logic (BDL), pass selection logic (PSL), and conversion logic (CVL).

비트 디비젼 로직(BDL)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 연산 모드 신호(Mode)와 대응되는 프리시젼 단위로 분할할 수 있다. 다시 말해서, 비트 디비젼 로직(BDL)은 연산 모드 신호(Mode)에 따라, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 프리시젼(Pr1) 및 제2 프리시젼(Pr2) 중 어느 하나의 단위로 분할할 수 있다. 예를 들어, 연산 모드 신호(Mode)가 INT4를 의미하는 경우, 비트 디비젼 로직(BDL)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 각각 4비트 단위로 나눌 수 있다. 비트 디비젼 로직(BDL)은 분할한 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 패스 셀렉션 로직(PSL)에 제공할 수 있다. Bit division logic (BDL) can divide weight (Weight) and input activation (Act_In) into precision units corresponding to the operation mode signal (Mode). In other words, the bit division logic (BDL) divides the weight and input activation (Act_In) into one of the first precision (Pr1) and the second precision (Pr2) units according to the operation mode signal (Mode). can do. For example, if the operation mode signal (Mode) means INT4, the bit division logic (BDL) can divide weight (Weight) and input activation (Act_In) into 4-bit units each. The bit division logic (BDL) can provide divided weight (Weight) and input activation (Act_In) to the pass selection logic (PSL).

패스 셀렉션 로직(PSL)은 비트 디비젼 로직(BDL)에서 분할된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신할 수 있다. 패스 셀렉션 로직(PSL)은 분할된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)과, 연산 모드 신호(Mode)에 따라, 분할된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)이 연산될 멀티플라이어를 선택하기 위한 패스 결정 신호(PD)를 생성할 수 있다. Pass selection logic (PSL) can receive divided weight (Weight) and input activation (Act_In) from bit division logic (BDL). The pass selection logic (PSL) selects the divided weight (Weight) and input activation (Act_In) and the multiplier on which the divided weight (Weight) and input activation (Act_In) will be calculated according to the operation mode signal (Mode). A pass decision signal (PD) can be generated for.

몇몇 실시예에 따르면, 제1 멀티플라이어(Mul1)는 제1 프리시젼(Pr1)의 입력 데이터를 이용하여 곱셈 연산을 수행하고, 제2 멀티플라이어(Mul2)는 제2 프리시젼(Pr2)의 입력 데이터를 이용하여 곱셈 연산을 수행할 수 있다. 다시 말해서, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 분할된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)과, 연산 모드 신호(Mode)를 고려하여, 분할된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)이 연산될 프리시젼을 결정할 수 있다. According to some embodiments, the first multiplier (Mul1) performs a multiplication operation using the input data of the first precision (Pr1), and the second multiplier (Mul2) performs a multiplication operation using the input data of the second precision (Pr2). You can perform multiplication operations using . In other words, the pass selection logic (PSL) considers the divided weight (Weight) and input activation (Act_In) and the operation mode signal (Mode), and determines the precision at which the divided weight (Weight) and input activation (Act_In) will be calculated. can be decided.

컨버젼 로직(CVL)은 필요에 따라, 분할된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 다른 프리시젼으로 변환할 수 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 컨버젼 로직(CVL)은 연산 모드 신호(Mode)와 연관된 프리시젼과 패스 결정 신호(PD)와 연관된 프리시젼이 서로 다른 경우, 분할된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 패스 결정 신호(PD)와 연관된 프리시젼으로 변환할 수 있다. 컨버젼 로직(CVL)이 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 프리시젼을 변환한 경우, 컨버젼 로직(CVL)은 프리시젼이 변환된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 디멀티플렉서(Dx)로 제공할 수 있다. Conversion logic (CVL) can convert the divided weight (Weight) and input activation (Act_In) to another precision as needed. According to some embodiments, the conversion logic (CVL) passes the divided weight (Weight) and input activation (Act_In) when the precision associated with the operation mode signal (Mode) and the precision associated with the pass decision signal (PD) are different. It can be converted to precision associated with the decision signal (PD). When the conversion logic (CVL) converts the precision of the weight (Weight) and input activation (Act_In), the conversion logic (CVL) provides the converted weight (Weight) and input activation (Act_In) to the demultiplexer (Dx). can do.

한편, 컨버젼 로직(CVL)은 연산 모드 신호(Mode)와 연관된 프리시젼과 패스 결정 신호(PD)와 연관된 프리시젼이 서로 동일한 경우, 분할된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 프리시젼을 변환하지 않을 수 있다.Meanwhile, the conversion logic (CVL) will not convert the precision of the divided weight (Weight) and input activation (Act_In) when the precision associated with the operation mode signal (Mode) and the precision associated with the pass decision signal (PD) are the same. You can.

정리하면, 패스 결정 유닛(PDU)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신하고, 수신한 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 연산 모드 신호(Mode)에 따라 제1 프리시젼(Pr1) 및 제2 프리시젼(Pr2) 중 어느 하나로 분할할 수 있다. 패스 결정 유닛(PDU)은 제1 프리시젼(Pr1) 및 제2 프리시젼(Pr2) 중 어느 하나로 분할된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)에 따라, 제1 멀티플라이어(Mul1) 및 제2 멀티플라이어(Mul2) 중 어느 하나를 선택하기 위한 패스 결정 신호(PD)를 생성할 수 있다. 패스 결정 유닛(PDU)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 디멀티플렉서(Dx)에 제공할 수 있다. 또한, 패스 결정 유닛(PDU)은 패스 결정 신호(PD)를 디멀티플렉서(Dx)에 제공함으로써, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)이 연산될 멀티플라이어를 선택할 수 있다. In summary, the pass decision unit (PDU) receives weight and input activation (Act_In), and converts the received weight and input activation (Act_In) into the first precision (Pr1) according to the operation mode signal (Mode). ) and the second precision (Pr2). The pass decision unit (PDU) uses a first multiplier (Mul1) and a second multiplier according to the weight and input activation (Act_In) divided into one of the first precision (Pr1) and the second precision (Pr2). A path decision signal (PD) for selecting one of (Mul2) can be generated. The pass decision unit (PDU) may provide weight and input activation (Act_In) to the demultiplexer (Dx). Additionally, the path decision unit (PDU) can select a multiplier on which the weight and input activation (Act_In) will be calculated by providing the path decision signal (PD) to the demultiplexer (Dx).

디멀티플렉서(Dx)는 패스 결정 유닛(PDU)으로부터 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신할 수 있다. 이때, 패스 결정 유닛(PDU)에서 수신하는 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)은 제1 프리시젼(Pr1) 또는 제2 프리시젼(Pr2) 단위로 분할되어 있을 수 있다. 또한, 디멀티플렉서(Dx)는 패스 결정 유닛(PDU)으로부터 패스 결정 신호(PD)를 수신할 수 있다. 디멀티플렉서(Dx)는 패스 결정 신호(PD)에 따라, 제1 프리시젼(Pr1) 또는 제2 프리시젼(Pr2) 단위로 분할된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 복수의 제1 멀티플라이어(Mul1) 및 복수의 제2 멀티플라이어(Mul2) 중 하나로 제공할 수 있다. The demultiplexer (Dx) can receive weight and input activation (Act_In) from the pass decision unit (PDU). At this time, the weight and input activation (Act_In) received from the pass decision unit (PDU) may be divided into first precision (Pr1) or second precision (Pr2) units. Additionally, the demultiplexer (Dx) may receive the path decision signal (PD) from the path decision unit (PDU). The demultiplexer (Dx) divides the weight (Weight) and input activation (Act_In) divided into first precision (Pr1) or second precision (Pr2) units according to the pass decision signal (PD) into a plurality of first multipliers (Mul1) ) and a plurality of second multipliers (Mul2).

제1 멀티플라이어(Mul1)는 제1 프리시젼(Pr1)으로 곱셈 연산을 수행할 수 있다. 즉, 제1 멀티플라이어(Mul1)는 제1 프리시젼(Pr1)의 입력 데이터를 이용하여 곱셈 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 멀티플라이어(Mul1)는 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신하여, 이를 곱셈 연산할 수 있다. 제1 멀티플라이어(Mul1)의 개수는 k개(k는 자연수)일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 멀티플라이어(FM)는 INT4의 제1 멀티플라이어(Mul1)를 8개 포함할 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. The first multiplier (Mul1) can perform a multiplication operation with the first precision (Pr1). That is, the first multiplier (Mul1) can perform a multiplication operation using the input data of the first precision (Pr1). For example, the first multiplier (Mul1) may receive the weight (Weight) and the input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) and perform a multiplication operation on them. The number of first multipliers (Mul1) may be k (k is a natural number). For example, the flexible multiplier (FM) may include eight first multipliers (Mul1) of INT4, but embodiments are not limited thereto.

제2 멀티플라이어(Mul2)는 제2 프리시젼(Pr2)으로 곱셈 연산을 수행할 수 있다. 즉, 제2 멀티플라이어(Mul2)는 제2 프리시젼(Pr2)의 입력 데이터를 이용하여 곱셈 연산을 수신할 수 있다. 예를 들어, 제2 멀티플라이어(Mul2)는 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신하여, 이를 곱셈 연산할 수 있다. 제2 멀티플라이어(Mul2)의 개수는 2k개일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 멀티플라이어(FM)는 INT2의 제2 멀티플라이어(Mul2)를 16개 포함할 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. The second multiplier (Mul2) can perform a multiplication operation with the second precision (Pr2). That is, the second multiplier (Mul2) can receive a multiplication operation using the input data of the second precision (Pr2). For example, the second multiplier (Mul2) may receive the weight (Weight) and the input activation (Act_In) of the second precision (Pr2) and perform a multiplication operation on them. The number of second multipliers (Mul2) may be 2k. For example, the flexible multiplier (FM) may include 16 second multipliers (Mul2) of INT2, but embodiments are not limited thereto.

멀티플렉서(Mx)는 제1 멀티플라이어(Mul1) 및 제2 멀티플라이어(Mul2) 중 어느 하나로부터 곱셈 연산 결과를 수신할 수 있다. 다시 말해서, 멀티플렉서(Mx)는 제1 멀티플라이어(Mul1)로부터 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight)와 제1 프리시젼(Pr1)의 인풋 액티베이션(Act_In)의 곱셈 연산 결과를 수신할 수 있다. 또한, 멀티플렉서(Mx)는 제2 멀티플라이어(Mul2)로부터 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight)와 제2 프리시젼(Pr2)의 인풋 액티베이션(Act_In)의 곱셈 연산 결과를 수신할 수 있다. The multiplexer (Mx) may receive the result of the multiplication operation from either the first multiplier (Mul1) or the second multiplier (Mul2). In other words, the multiplexer (Mx) can receive the result of the multiplication operation of the weight of the first precision (Pr1) and the input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) from the first multiplier (Mul1). Additionally, the multiplexer (Mx) may receive the result of a multiplication operation of the weight of the second precision (Pr2) and the input activation (Act_In) of the second precision (Pr2) from the second multiplier (Mul2).

멀티플렉서(Mx)는 제1 멀티플라이어(Mul1) 및 제2 멀티플라이어(Mul2)로부터 수신한 곱셈 연산 결과를 종합하여 결과 데이터를 생성할 수 있다. 결과 데이터는 사인 비트(SB)와 프로덕트 비트(PB)를 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해, k는 2인 경우를 가정하여 플렉서블 멀티플라이어(FM)의 구조 및 동작을 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, k가 2인 경우는 단순히 설명의 편의를 위해 선택된 값이며, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. The multiplexer (Mx) may generate result data by combining the multiplication operation results received from the first multiplier (Mul1) and the second multiplier (Mul2). The resulting data may include sine bits (SB) and product bits (PB). For convenience of explanation, the structure and operation of the flexible multiplier (FM) will be described in more detail by assuming that k is 2. However, when k is 2, it is simply a value selected for convenience of explanation, and the embodiments are not limited thereto.

도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플렉서블 멀티플라이어의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다. Figure 12 is a diagram for explaining the structure and operation of a flexible multiplier according to some embodiments of the present invention.

도 12는, k가 2인 경우, 즉 제1 프리시젼(Pr1)의 제1 멀티플라이어(Mul1)가 2개이고, 제2 프리시젼(Pr2)의 제2 멀티플라이어(Mul2)가 4개인 경우의 플렉서블 멀티플라이어(FM)의 구조를 도시한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, k는 4, 8 등 하드웨어 설계에 따라 변경될 수 있다. Figure 12 shows a flexible multiplier when k is 2, that is, when the first multiplier (Mul1) of the first precision (Pr1) is 2 and the second multiplier (Mul2) of the second precision (Pr2) is 4. The structure of the flyer (FM) is shown. However, this is only for convenience of explanation, and k may change depending on the hardware design, such as 4 or 8.

도 11 및 도 12를 참조하면, 패스 결정 유닛(PDU)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제공받을 수 있다. 또한, 패스 결정 유닛(PDU)은 제1 프리시젼(Pr1) 또는 제2 프리시젼(Pr2)을 의미하는 연산 모드 신호(Mode)를 제공받을 수 있다. 패스 결정 유닛(PDU)은 웨이트(Weight), 인풋 액티베이션(Act_In) 및 연산 모드 신호(Mode)에 따라, 디멀티플렉서(Dx)에 제공할 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 프리시젼을 결정하고, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 연산할 멀티플라이어를 선택하기 위한 패스 결정 신호(PD)를 생성할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 제1 멀티플라이어(Mul1)를 이용하여 곱셈 연산을 수행하는 경로를 제1 패스(Path#1)라고 정의하고, 제2 멀티플라이어(Mul2)를 이용하여 곱셈 연산을 수행하는 경로를 제2 패스(Path#2)라고 정의한다. 다시 말해서, 패스 결정 유닛(PDU)은 웨이트(Weight), 인풋 액티베이션(Act_In) 및 연산 모드 신호(Mode)에 따라, 제1 패스(Path#1) 및 제2 패스(Path#2) 중 어느 하나를 선택하기 위한 패스 결정 신호(PD)를 생성할 수 있다. 패스 결정 유닛(PDU)은 제1 프리시젼(Pr1) 또는 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight), 인풋 액티베이션(Act_In) 및 패스 결정 신호(PD)를 디멀티플렉서(Dx)에 제공할 수 있다.Referring to FIGS. 11 and 12, the pass decision unit (PDU) may be provided with weight and input activation (Act_In). Additionally, the path decision unit (PDU) may receive an operation mode signal (Mode) indicating the first precision (Pr1) or the second precision (Pr2). The pass decision unit (PDU) determines the precision of the weight and input activation (Act_In) to be provided to the demultiplexer (Dx) according to the weight, input activation (Act_In), and operation mode signal (Mode), A pass decision signal (PD) can be generated to select a multiplier to calculate weight and input activation (Act_In). For convenience of explanation, the path for performing the multiplication operation using the first multiplier (Mul1) is defined as the first path (Path #1), and the path for performing the multiplication operation using the second multiplier (Mul2) is defined as the first path (Path #1). The path is defined as the second path (Path#2). In other words, the path decision unit (PDU) is one of the first path (Path#1) and the second path (Path#2) depending on the weight (Weight), input activation (Act_In), and operation mode signal (Mode). A path decision signal (PD) for selecting can be generated. The path determination unit (PDU) may provide the weight of the first precision (Pr1) or the second precision (Pr2), input activation (Act_In), and a path decision signal (PD) to the demultiplexer (Dx).

디멀티플렉서(Dx)는 웨이트 디멀티플렉서(Dx_W)와 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Dx_I)를 포함할 수 있다. 웨이트 디멀티플렉서(Dx_W)는 제1 프리시젼(Pr1) 또는 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight)와 패스 결정 신호(PD)를 수신할 수 있다. 웨이트 디멀티플렉서(Dx_W)는 패스 결정 신호(PD)에 따라, 수신한 웨이트(Weight)를 제1 멀티플라이어(Mul1) 및 제2 멀티플라이어(Mul2) 중 어느 하나로 제공할 수 있다. The demultiplexer (Dx) may include a weight demultiplexer (Dx_W) and an input activation demultiplexer (Dx_I). The weight demultiplexer (Dx_W) may receive the weight of the first precision (Pr1) or the second precision (Pr2) and the pass decision signal (PD). The weight demultiplexer (Dx_W) may provide the received weight (Weight) to one of the first multiplier (Mul1) and the second multiplier (Mul2) according to the path decision signal (PD).

이와 유사하게, 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Dx_I)는 제1 프리시젼(Pr1) 또는 제2 프리시젼(Pr2)의 인풋 액티베이션(Act_In)과 패스 결정 신호(PD)를 수신할 수 있다. 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Dx_I)는 패스 결정 신호(PD)에 따라, 수신한 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 멀티플라이어(Mul1) 및 제2 멀티플라이어(Mul2) 중 어느 하나로 제공할 수 있다. Similarly, the input activation demultiplexer (Dx_I) may receive the input activation (Act_In) and the pass decision signal (PD) of the first precision (Pr1) or the second precision (Pr2). The input activation demultiplexer (Dx_I) may provide the received input activation (Act_In) to one of the first multiplier (Mul1) and the second multiplier (Mul2) according to the pass decision signal (PD).

예를 들어, 패스 결정 신호(PD)가 제1 신호인 경우, 웨이트 디멀티플렉서(Dx_W)는 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight)를 제1 멀티플라이어(Mul1)에 제공하고, 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Dx_I)는 제1 프리시젼(Pr1)의 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 멀티플라이어(Mul1)에 제공할 수 있다. 반면, 패스 결정 신호(PD)가 제2 신호인 경우, 웨이트 디멀티플렉서(Dx_W)는 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight)를 제2 멀티플라이어(Mul2)에 제공하고, 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Dx_I)는 제2 프리시젼(Pr2)의 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 멀티플라이어(Mul2)에 제공할 수 있다. For example, when the pass decision signal (PD) is the first signal, the weight demultiplexer (Dx_W) provides the weight (Weight) of the first precision (Pr1) to the first multiplier (Mul1), and the input activation demultiplexer ( Dx_I) may provide the input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) to the first multiplier (Mul1). On the other hand, when the pass decision signal (PD) is the second signal, the weight demultiplexer (Dx_W) provides the weight of the second precision (Pr2) to the second multiplier (Mul2), and the input activation demultiplexer (Dx_I) Can provide the input activation (Act_In) of the second precision (Pr2) to the second multiplier (Mul2).

패스 결정 신호(PD)를 생성하는 과정에 대한 더욱 구체적인 설명을 위해 도 13을 더 참조한다. Refer to FIG. 13 for a more detailed description of the process of generating the pass decision signal PD.

도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 패스 결정 유닛의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.Figure 13 is a diagram for explaining the structure and operation of a path determination unit according to some embodiments of the present invention.

도 13을 참조하면, 비트 디비젼 로직(BDL)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신할 수 있다. 비트 디비젼 로직(BDL)은 연산 모드 신호(Mode)에 따라, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 프리시젼(Pr1) 및 제2 프리시젼(Pr2) 중 어느 하나로 분할할 수 있다. 예를 들어, 비트 디비젼 로직(BDL)은 연산 모드 신호(Mode)가 제1 프리시젼(Pr1)을 의미하는 경우, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 각각 k개의 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)으로 분할할 수 있다. 이와 유사하게, 비트 디비젼 로직(BDL)은 연산 모드 신호(Mode)가 제2 프리시젼(Pr2)을 의미하는 경우, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 각각 2k개의 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)으로 분할할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 제1 프리시젼(Pr1) 또는 제2 프리시젼(Pr2)으로 분할된 웨이트(Weight)를 서브 웨이트(W0, W1, …)로, 제1 프리시젼(Pr1) 또는 제2 프리시젼(Pr2)으로 분할된 인풋 액티베이션(Act_In)을 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, …)으로 정의한다. 즉, 웨이트(Weight)는 k개 또는 2k개의 서브 웨이트(W0, W1, …)를 포함하며, 인풋 액티베이션(Act_In)은 k개 또는 2k개의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, …)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 13, bit division logic (BDL) can receive weight and input activation (Act_In). The bit division logic (BDL) may divide the weight and input activation (Act_In) into one of the first precision (Pr1) and the second precision (Pr2) depending on the operation mode signal (Mode). For example, in bit division logic (BDL), when the operation mode signal (Mode) refers to the first precision (Pr1), the weight (Weight) and input activation (Act_In) are each used in the k number of first precisions (Pr1). It can be divided into Weight and Input Activation (Act_In). Similarly, when the operation mode signal (Mode) refers to the second precision (Pr2), the bit division logic (BDL) sets the weight and input activation (Act_In) to each of 2k second precisions (Pr2). It can be divided into Weight and Input Activation (Act_In). For convenience of explanation, the weight divided into the first precision (Pr1) or the second precision (Pr2) is divided into subweights (W0, W1, ...), and the first precision (Pr1) or the second precision (Pr2) is divided into subweights (W0, W1, ...) ) is defined as sub-input activation (IN0, IN1, …). That is, Weight may include k or 2k sub-weights (W0, W1, …), and input activation (Act_In) may include k or 2k sub-input activations (IN0, IN1, …). there is.

예를 들어, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)은 각각 8 비트 데이터이고, 제1 프리시젼(Pr1)은 INT4, 제2 프리시젼(Pr2)은 INT2, k는 2인 경우를 가정한다. 연산 모드 신호(Mode)가 INT4인 경우, 비트 디비젼 로직(BDL)은 8 비트의 웨이트(Weight)를 INT4 단위로 분할하여, INT4의 제1 서브 웨이트(W0) 및 INT4의 제2 서브 웨이트(W1)로 분할할 수 있다. 또한, 비트 디비젼 로직(BDL)은 8 비트의 인풋 액티베이션(Act_In)을 INT4의 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 및 INT4의 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)으로 분할할 수 있다. For example, assume that weight and input activation (Act_In) are each 8-bit data, the first precision (Pr1) is INT4, the second precision (Pr2) is INT2, and k is 2. When the operation mode signal (Mode) is INT4, the bit division logic (BDL) divides the 8-bit weight into INT4 units and produces the first sub-weight (W0) of INT4 and the second sub-weight (W1) of INT4. ) can be divided into Additionally, the bit division logic (BDL) can divide the 8-bit input activation (Act_In) into the first sub-input activation (IN0) of INT4 and the second sub-input activation (IN1) of INT4.

한편, 연산 모드 신호(Mode)가 INT2인 경우, 비트 디비젼 로직(BDL)은 8 비트의 웨이트(Weight)를 INT2 단위로 분할하여, INT2의 제1 서브 웨이트(W0), INT2의 제2 서브 웨이트(W1), INT2의 제3 서브 웨이트 및 INT2의 제4 서브 웨이트로 분할할 수 있다. 또한, 비트 디비젼 로직(BDL)은 8 비트의 인풋 액티베이션(Act_In)을 INT2의 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0), INT2의 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1), INT2의 제3 서브 인풋 액티베이션 및 INT2의 제4 서브 인풋 액티베이션으로 분할할 수 있다. Meanwhile, when the operation mode signal (Mode) is INT2, the bit division logic (BDL) divides the 8-bit weight into INT2 units, and produces the first sub-weight (W0) of INT2 and the second sub-weight of INT2. (W1), it can be divided into the third sub-weight of INT2 and the fourth sub-weight of INT2. In addition, the bit division logic (BDL) connects the 8-bit input activation (Act_In) to the first sub-input activation (IN0) of INT2, the second sub-input activation (IN1) of INT2, the third sub-input activation of INT2, and the 1st sub-input activation (IN0) of INT2. It can be divided into fourth sub-input activation.

패스 셀렉션 로직(PSL)은 연산 모드 신호(Mode), 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...) 및 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)에 기초하여, 패스 결정 신호(PD)를 생성할 수 있다. The pass selection logic (PSL) generates a pass decision signal ( PD) can be created.

연산 모드 신호(Mode)가 제1 프리시젼(Pr1)과 연관된 경우를 가정하여 먼저 설명한다. 패스 셀렉션 로직(PSL)은 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)의 크기에 따라, 패스 결정 신호(PD)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)이 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값을 초과하는지 여부를 기초로, 패스 결정 신호(PD)를 생성할 수 있다. First, the description will be made assuming that the operation mode signal (Mode) is related to the first precision (Pr1). The pass selection logic (PSL) can generate a pass decision signal (PD) according to the size of a plurality of sub weights (W0, W1, ...) and a plurality of sub input activations (IN0, IN1, ...). there is. For example, in the pass selection logic (PSL), multiple sub weights (W0, W1, ...) and multiple sub input activations (IN0, IN1, ...) exceed the maximum value of the second precision (Pr2). A pass decision signal (PD) can be generated based on whether or not the pass decision signal (PD) is performed.

만약, 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...) 중 적어도 하나의 크기가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값을 초과하는 경우, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 멀티플라이어(Mul1)를 선택하기 위한 제1 신호를 패스 결정 신호(PD)로 생성할 수 있다. 다시 말해서, 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...) 중 적어도 하나의 크기가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값을 초과하는 경우, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)이 제1 프리시젼(Pr1)으로 연산되도록, 패스 결정 신호(PD)로 제1 신호를 생성할 수 있다. If the size of at least one of the plurality of sub weights (W0, W1, ...) and the plurality of sub input activations (IN0, IN1, ...) exceeds the maximum value of the second precision (Pr2), pass The selection logic (PSL) may generate a first signal for selecting the first multiplier (Mul1) as the pass decision signal (PD). In other words, when the size of at least one of the plurality of sub weights (W0, W1, ...) and the plurality of sub input activations (IN0, IN1, ...) exceeds the maximum value of the second precision (Pr2), The pass selection logic (PSL) uses a pass decision signal ( PD) can generate the first signal.

반면, 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...) 각각의 크기가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값을 초과하지 않는 경우, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제2 멀티플라이어(Mul2)를 선택하기 위한 제2 신호를 패스 결정 신호(PD)로 생성할 수 있다. 다시 말해서, 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...) 각각의 크기가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값을 초과하지 않는 경우, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)이 제2 프리시젼(Pr2)으로 연산되도록, 패스 결정 신호(PD)로 제2 신호를 생성할 수 있다. On the other hand, if the size of each of the plurality of sub weights (W0, W1, ...) and the plurality of sub input activations (IN0, IN1, ...) does not exceed the maximum value of the second precision (Pr2), pass selection The logic (PSL) may generate a second signal for selecting the second multiplier (Mul2) as the pass decision signal (PD). In other words, if the size of each of the plurality of sub weights (W0, W1, ...) and the plurality of sub input activations (IN0, IN1, ...) does not exceed the maximum value of the second precision (Pr2), pass The selection logic (PSL) uses a pass decision signal (PD) so that a plurality of sub weights (W0, W1, ...) and a plurality of sub input activations (IN0, IN1, ...) are calculated as the second precision (Pr2). ) can generate the second signal.

컨버젼 로직(CVL)은 연산 모드 신호(Mode)와 패스 결정 신호(PD)를 비교하여, 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)의 프리시젼을 변환할 수 있다. 구체적으로, 컨버젼 로직(CVL)은 연산 모드 신호(Mode)와 연관된 프리시젼과, 패스 결정 신호(PD)와 연관된 프리시젼이 다른 경우, 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)의 프리시젼을, 연산 모드 신호(Mode)와 연관된 프리시젼에서 패스 결정 신호(PD)와 연관된 프리시젼으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 연산 모드 신호(Mode)가 제1 프리시젼(Pr1)과 연관되고, 패스 결정 신호(PD)가 제2 신호인 경우, 컨버젼 로직(CVL)은 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)의 프리시젼을 제1 프리시젼(Pr1)에서 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환할 수 있다. The conversion logic (CVL) compares the operation mode signal (Mode) and the pass decision signal (PD), and operates multiple sub weights (W0, W1, ...) and multiple sub input activations (IN0, IN1, ...). ) can be converted to precision. Specifically, the conversion logic (CVL) uses a plurality of sub weights (W0, W1, ...) and a plurality of sub weights when the precision associated with the operation mode signal (Mode) and the precision associated with the pass decision signal (PD) are different. The precision of input activation (IN0, IN1, ...) can be converted from the precision associated with the operation mode signal (Mode) to the precision associated with the pass decision signal (PD). For example, when the operation mode signal (Mode) is associated with the first precision (Pr1) and the pass decision signal (PD) is the second signal, the conversion logic (CVL) includes a plurality of sub weights (W0, W1, . ..) and a plurality of sub-input activations (IN0, IN1, ...) can be converted from the first precision (Pr1) to the second precision (Pr2).

패스 셀렉션 로직(PSL)에서 생성된 패스 결정 신호(PD)가 제1 신호인 경우, 제1 프리시젼(Pr1)의 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 제1 프리시젼(Pr1)의 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)이 디멀티플렉서(Dx)로 제공될 수 있다. When the pass decision signal (PD) generated in the pass selection logic (PSL) is the first signal, the plurality of sub weights (W0, W1, ...) of the first precision (Pr1) and the Multiple sub-input activations (IN0, IN1, ...) can be provided by the demultiplexer (Dx).

한편, 패스 셀렉션 로직(PSL)에서 생성된 패스 결정 신호(PD)가 제2 신호인 경우, 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 복수의 서브 웨이트(W0', W1', …)와 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0', IN1', …)이 디멀티플렉서(Dx)로 제공될 수 있다. Meanwhile, when the pass decision signal (PD) generated in the pass selection logic (PSL) is the second signal, a plurality of sub weights (W0', W1', ...) converted to the second precision (Pr2) and the second precision A plurality of sub-input activations (IN0', IN1', ...) converted to (Pr2) can be provided to the demultiplexer (Dx).

다시 말해서, 디멀티플렉서(Dx)는 패스 결정 신호(PD)로 제1 신호를 제공받고, 제1 프리시젼(Pr1)의 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 제1 프리시젼(Pr1)의 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)을 제공받을 수 있다. 또는, 디멀티플렉서(Dx)는 패스 결정 신호(PD)로 제2 신호를 제공받고, 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 복수의 서브 웨이트(W0', W1', …)와 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0', IN1', …)을 제공받을 수 있다. In other words, the demultiplexer (Dx) receives the first signal as the pass decision signal (PD), and receives a plurality of subweights (W0, W1, ...) of the first precision (Pr1) and the first signal (Pr1). Multiple sub-input activations (IN0, IN1, ...) can be provided. Alternatively, the demultiplexer (Dx) receives a second signal as the pass decision signal (PD), and receives a plurality of sub-weights (W0', W1', ...) converted to the second precision (Pr2) and the second precision (Pr2). You can receive multiple sub-input activations (IN0', IN1', ...) converted to .

디멀티플렉서(Dx)는 제1 신호에 따라, 제1 프리시젼(Pr1)의 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 제1 프리시젼(Pr1)의 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)을 제1 멀티플라이어(Mul1)에 제공할 수 있다. 또는, 디멀티플렉서(Dx)는 제2 신호에 따라, 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 복수의 서브 웨이트(W0', W1', …)와 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0', IN1', …)을 제2 멀티플라이어(Mul2)에 제공할 수 있다. According to the first signal, the demultiplexer (Dx) performs a plurality of sub weights (W0, W1, ...) of the first precision (Pr1) and a plurality of sub input activations (IN0, IN1, ...) of the first precision (Pr1). ..) can be provided to the first multiplier (Mul1). Alternatively, the demultiplexer (Dx) activates a plurality of sub weights (W0', W1', ...) converted to the second precision (Pr2) and a plurality of sub inputs converted to the second precision (Pr2) according to the second signal. (IN0', IN1', ...) can be provided to the second multiplier (Mul2).

제1 멀티플라이어(Mul1)는 제1 프리시젼(Pr1)의 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 제1 프리시젼(Pr1)의 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)을 곱셈 연산하여, 멀티플렉서(Mx)에 제공할 수 있다. 한편, 제2 멀티플라이어(Mul2)는 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 복수의 서브 웨이트(W0', W1', …)와 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0', IN1', …)을 곱셈 연산하여, 멀티플렉서(Mx)에 제공할 수 있다.The first multiplier (Mul1) uses a plurality of sub weights (W0, W1, ...) of the first precision (Pr1) and a plurality of sub input activations (IN0, IN1, ...) of the first precision (Pr1). A multiplication operation can be performed and provided to the multiplexer (Mx). Meanwhile, the second multiplier (Mul2) includes a plurality of sub weights (W0', W1', ...) converted to the second precision (Pr2) and a plurality of sub input activations (IN0') converted to the second precision (Pr2). , IN1', ...) can be multiplied and provided to the multiplexer (Mx).

다음으로, 연산 모드 신호(Mode)가 제2 프리시젼(Pr2)과 연관된 경우를 가정하여 설명한다. 비트 디비젼 로직(BDL)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 프리시젼(Pr2)의 단위로 분할하여, 제2 프리시젼(Pr2)의 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 제2 프리시젼(Pr2)의 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)을 생성할 수 있다. Next, the description will be made assuming that the operation mode signal (Mode) is associated with the second precision (Pr2). The bit division logic (BDL) divides the weight and input activation (Act_In) into units of the second precision (Pr2) and divides them into a plurality of sub-weights (W0, W1, ...) of the second precision (Pr2). and a plurality of sub-input activations (IN0, IN1, ...) of the second precision (Pr2) can be generated.

패스 셀렉션 로직(PSL)은 제2 신호를 패스 결정 신호(PD)로 생성할 수 있다. 제2 프리시젼(Pr2)의 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 제2 프리시젼(Pr2)의 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)은 디멀티플렉서(Dx)로 제공될 수 있다. 다시 말해서, 디멀티플렉서(Dx)는 패스 결정 신호(PD)로 제2 신호를 제공받고, 제2 프리시젼(Pr2)의 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 제2 프리시젼(Pr2)의 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)을 제공받을 수 있다. The pass selection logic (PSL) may generate the second signal as the pass decision signal (PD). A plurality of sub weights (W0, W1, ...) of the second precision (Pr2) and a plurality of sub input activations (IN0, IN1, ...) of the second precision (Pr2) are provided by the demultiplexer (Dx). You can. In other words, the demultiplexer (Dx) receives the second signal as the pass decision signal (PD), and uses the plurality of subweights (W0, W1, ...) of the second precision (Pr2) and the second signal (Pr2). Multiple sub-input activations (IN0, IN1, ...) can be provided.

디멀티플렉서(Dx)는 제2 신호에 따라, 제2 프리시젼(Pr2)의 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 제2 프리시젼(Pr2)의 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)을 제2 멀티플라이어(Mul2)에 제공할 수 있다. According to the second signal, the demultiplexer (Dx) performs a plurality of sub weights (W0, W1, ...) of the second precision (Pr2) and a plurality of sub input activations (IN0, IN1, ...) of the second precision (Pr2). ..) can be provided to the second multiplier (Mul2).

제2 멀티플라이어(Mul2)는 제2 프리시젼(Pr2)의 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 제2 프리시젼(Pr2)의 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)을 곱셈 연산하여, 멀티플렉서(Mx)에 제공할 수 있다. 패스 셀렉션 로직(PSL)에 대한 예시적인 설명을 위해, 도 14를 더 참조한다. The second multiplier (Mul2) uses a plurality of sub weights (W0, W1, ...) of the second precision (Pr2) and a plurality of sub input activations (IN0, IN1, ...) of the second precision (Pr2). A multiplication operation can be performed and provided to the multiplexer (Mx). For an exemplary description of the pass selection logic (PSL), see further reference to FIG. 14.

도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 패스 셀렉션 로직의 구성을 설명하기 위한 도면이다. Figure 14 is a diagram for explaining the configuration of pass selection logic according to some embodiments of the present invention.

예를 들어, 제1 프리시젼(Pr1)은 INT4이고, 제2 프리시젼(Pr2)은 INT2 이고, 웨이트(Weight)는 '00100001'이고, 인풋 액티베이션(Act_In)은 '10010001'인 것으로 가정하여 설명한다.For example, the description assumes that the first precision (Pr1) is INT4, the second precision (Pr2) is INT2, the weight is '00100001', and the input activation (Act_In) is '10010001'.

도 13 및 도 14를 참조하면, 연산 모드 신호(Mode)가 INT4인 경우, 비트 디비젼 로직(BDL)은 연산 모드 신호(Mode)를 참고하여, 웨이트(Weight)를 INT4 단위로 분할하여, 제1 서브 웨이트(W0)와 제2 서브 웨이트(W1)를 생성할 수 있다. 이때, 제1 서브 웨이트(W0)는 '0010'이고, 제2 서브 웨이트(W1)는 '0001'일 수 있다. 또한, 비트 디비젼 로직(BDL)은 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)과 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)으로 분할할 수 있다. 이때, 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)은 '1001'이고, 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)은 '0001'일 수 있다. 13 and 14, when the operation mode signal (Mode) is INT4, the bit division logic (BDL) refers to the operation mode signal (Mode), divides the weight into INT4 units, and divides the weight into INT4 units. A sub weight (W0) and a second sub weight (W1) can be created. At this time, the first sub-weight (W0) may be '0010' and the second sub-weight (W1) may be '0001'. Additionally, the bit division logic (BDL) may divide the input activation (Act_In) into a first sub-input activation (IN0) and a second sub-input activation (IN1). At this time, the first sub-input activation (IN0) may be '1001', and the second sub-input activation (IN1) may be '0001'.

패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 서브 웨이트(W0), 제2 서브 웨이트(W1), 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)의 크기에 따라, 패스 결정 신호(PD)를 제1 신호 및 제2 신호 중 어느 하나로 결정할 수 있다. 예를 들어, INT4인 제1 서브 웨이트(W0), 제2 서브 웨이트(W1), 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1) 중 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)의 최상위비트가 1이므로(INT2의 최댓값보다 크므로), 패스 셀렉션 로직(PSL)은 패스 결정 신호(PD)로 0(제1 신호)을 출력할 수 있다. The pass selection logic (PSL) generates a pass decision signal (PD) according to the sizes of the first sub weight (W0), the second sub weight (W1), the first sub input activation (IN0), and the second sub input activation (IN1). ) can be determined as either the first signal or the second signal. For example, among the first sub weight (W0), second sub weight (W1), first sub input activation (IN0), and second sub input activation (IN1) of INT4, the highest level of the first sub input activation (IN0) Since the bit is 1 (larger than the maximum value of INT2), the pass selection logic (PSL) can output 0 (the first signal) as the pass decision signal (PD).

INT4의 제1 서브 웨이트(W0), 제2 서브 웨이트(W1), 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)이 디멀티플렉서(Dx)에 제공될 수 있다. The first sub weight (W0), second sub weight (W1), first sub input activation (IN0), and second sub input activation (IN1) of INT4 may be provided to the demultiplexer (Dx).

웨이트 디멀티플렉서(Dx_W)는 패스 결정 신호(PD)에 따라, INT4의 제1 서브 웨이트(W0) 및 제2 서브 웨이트(W1)를 제1 멀티플라이어(Mul1)에 제공하고, 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Dx_I)는 패스 결정 신호(PD)에 따라, INT4의 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)을 제1 멀티플라이어(Mul1)에 제공할 수 있다.The weight demultiplexer (Dx_W) provides the first sub-weight (W0) and the second sub-weight (W1) of INT4 to the first multiplier (Mul1) according to the pass decision signal (PD), and the input activation demultiplexer (Dx_I) may provide the first sub-input activation (IN0) and the second sub-input activation (IN1) of INT4 to the first multiplier (Mul1) according to the pass decision signal (PD).

다른 예를 들어, 제1 프리시젼(Pr1)은 INT4이고, 제2 프리시젼(Pr2)은 INT2이고, 웨이트(Weight)는 '00100001'이고, 인풋 액티베이션(Act_In)은 '00010001'인 것으로 가정하여 설명한다. For another example, it is assumed that the first precision (Pr1) is INT4, the second precision (Pr2) is INT2, the weight is '00100001', and the input activation (Act_In) is '00010001'. .

도 13 및 도 14를 참조하면, 연산 모드 신호(Mode)가 INT4인 경우, 비트 디비젼 로직(BDL)은 연산 모드 신호(Mode)를 참고하여, 웨이트(Weight)를 INT4 단위로 분할하여, 제1 서브 웨이트(W0)와 제2 서브 웨이트(W1)를 생성할 수 있다. 이때, 제1 서브 웨이트(W0)는 '0010'이고, 제2 서브 웨이트(W1)는 '0001'일 수 있다. 또한, 비트 디비젼 로직(BDL)은 인풋 액티베이션(Act_In)을 INT4 단위로 분할하여, 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)과 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)을 생성할 수 있다. 이때, 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)은 '0001'이고, 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)은 '0001'일 수 있다. 13 and 14, when the operation mode signal (Mode) is INT4, the bit division logic (BDL) refers to the operation mode signal (Mode), divides the weight into INT4 units, and divides the weight into INT4 units. A sub weight (W0) and a second sub weight (W1) can be created. At this time, the first sub-weight (W0) may be '0010' and the second sub-weight (W1) may be '0001'. Additionally, the bit division logic (BDL) may divide the input activation (Act_In) into INT4 units to generate the first sub-input activation (IN0) and the second sub-input activation (IN1). At this time, the first sub-input activation (IN0) may be '0001', and the second sub-input activation (IN1) may be '0001'.

패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 서브 웨이트(W0), 제2 서브 웨이트(W1), 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)의 크기에 따라, 패스 결정 신호(PD)를 제1 신호 및 제2 신호 중 어느 하나로 결정할 수 있다. 예를 들어, INT4인 제1 서브 웨이트(W0), 제2 서브 웨이트(W1), 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)의 상위 2개 비트는 모두 0이므로(INT2의 최댓값보다 작거나 같으므로), 패스 셀렉션 로직(PSL)은 패스 결정 신호(PD)로 1(제2 신호)을 출력할 수 있다. The pass selection logic (PSL) generates a pass decision signal (PD) according to the sizes of the first sub weight (W0), the second sub weight (W1), the first sub input activation (IN0), and the second sub input activation (IN1). ) can be determined as either the first signal or the second signal. For example, the upper two bits of the first sub weight (W0), second sub weight (W1), first sub input activation (IN0), and second sub input activation (IN1) of INT4 are all 0 (INT2 (is less than or equal to the maximum value of ), the pass selection logic (PSL) can output 1 (second signal) as the pass decision signal (PD).

따라서, 컨버젼 로직(CVL)은 INT4인 제1 서브 웨이트(W0), 제2 서브 웨이트(W1), 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)을 INT2로 변환하고, INT2로 변환된 제1 서브 웨이트(W0'), 제2 서브 웨이트(W1'), 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0') 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1')을 디멀티플렉서(Dx)에 제공할 수 있다. Therefore, the conversion logic (CVL) converts the first sub-weight (W0), the second sub-weight (W1), the first sub-input activation (IN0), and the second sub-input activation (IN1), which are INT4, to INT2, and INT2 The converted first sub-weight (W0'), second sub-weight (W1'), first sub-input activation (IN0'), and second sub-input activation (IN1') can be provided to the demultiplexer (Dx). .

웨이트 디멀티플렉서(Dx_W)는 패스 결정 신호(PD)에 따라, INT2로 변환된 제1 서브 웨이트(W0') 및 제2 서브 웨이트(W1')를 제2 멀티플라이어(Mul2)에 제공하고, 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Dx_I)는 패스 결정 신호(PD)에 따라, INT2로 변환된 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0') 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1')을 제2 멀티플라이어(Mul2)에 제공할 수 있다. The weight demultiplexer (Dx_W) provides the first sub-weight (W0') and the second sub-weight (W1') converted to INT2 to the second multiplier (Mul2) according to the pass decision signal (PD), and input activation The demultiplexer (Dx_I) may provide the first sub-input activation (IN0') and the second sub-input activation (IN1') converted to INT2 to the second multiplier (Mul2) according to the pass decision signal (PD). .

다시 말해서, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 프리시젼(Pr1)의 제1 서브 웨이트(W0), 제2 서브 웨이트(W1), 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1) 중 적어도 하나가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값보다 큰 경우, 패스 결정 신호(PD)로 제1 패스(Path#1)와 연관된 제1 신호를 출력할 수 있다. 또한, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 프리시젼(Pr1)의 제1 서브 웨이트(W0), 제2 서브 웨이트(W1), 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1) 각각이 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값보다 작거나 같은 경우, 패스 결정 신호(PD)로 제2 패스(Path#2)와 연관된 제2 신호를 출력할 수 있다. 단, 도 14는 설명의 편의를 위해 구성한 패스 셀렉션 로직(PSL)을 구현하기 위한 일례일 뿐, 실시예들이 이러한 구성에 제한되는 것은 아니다. In other words, the pass selection logic (PSL) includes the first sub weight (W0), second sub weight (W1), first sub input activation (IN0), and second sub input activation (IN1) of the first precision (Pr1). If at least one of them is greater than the maximum value of the second precision Pr2, the first signal associated with the first path Path#1 may be output as the path decision signal PD. In addition, the pass selection logic (PSL) operates on the first sub weight (W0), second sub weight (W1), first sub input activation (IN0), and second sub input activation (IN1) of the first precision (Pr1), respectively. If the second precision (Pr2) is less than or equal to the maximum value, a second signal associated with the second path (Path#2) may be output as the path decision signal (PD). However, Figure 14 is only an example of implementing the pass selection logic (PSL) configured for convenience of explanation, and the embodiments are not limited to this configuration.

제1 멀티플라이어(Mul1)는 제1 프리시젼(Pr1)으로 곱셈 연산을 수행하는 곱셈 연산기이고, 제2 멀티플라이어(Mul2)는 제2 프리시젼(Pr2)으로 곱셈 연산을 수행하는 곱셈 연산기이다. 제1 프리시젼(Pr1)은 제2 프리시젼(Pr2) 보다 크기 때문에, 제1 멀티플라이어(Mul1)가 연산을 수행할 때 필요한 전력은 제2 멀티플라이어(Mul2)가 연산을 수행할 때 필요한 전력보다 크다. The first multiplier (Mul1) is a multiplication operator that performs a multiplication operation with the first precision (Pr1), and the second multiplier (Mul2) is a multiplication operator that performs a multiplication operation with the second precision (Pr2). Since the first precision (Pr1) is greater than the second precision (Pr2), the power required when the first multiplier (Mul1) performs the operation is greater than the power required when the second multiplier (Mul2) performs the operation. .

한편, 몇몇 실시예에 따른 플렉서블 멀티플라이어(FM)는 연산 모드 신호(Mode)가 제1 프리시젼(Pr1)과 연관된 경우에도, 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...)의 크기에 따라, 제2 프리시젼(Pr2)으로 연산을 수행할 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에 따른 플렉서블 멀티플라이어(FM)는 경우에 따라 제1 프리시젼(Pr1)의 연산기가 아닌, 제2 프리시젼(Pr2)의 연산기를 이용할 수 있으므로, 전력소모가 적어 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.Meanwhile, the flexible multiplier (FM) according to some embodiments uses a plurality of sub weights (W0, W1, ...) and a plurality of sub inputs even when the operation mode signal (Mode) is associated with the first precision (Pr1). Depending on the size of the activation (IN0, IN1, ...), the operation can be performed with the second precision (Pr2). Therefore, the flexible multiplier (FM) according to some embodiments may in some cases use the calculator of the second precision (Pr2) rather than the calculator of the first precision (Pr1), thereby reducing power consumption and reducing costs. There is an advantage to having it.

몇몇 실시예에 따르면, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 프리시젼(Pr1)의 제1 서브 웨이트(W0), 제2 서브 웨이트(W1), 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1) 모두가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값보다 작거나 같은 경우, 이를 제2 프리시젼(Pr2)으로 연산할 수 있다. According to some embodiments, the pass selection logic (PSL) includes the first sub weight (W0), the second sub weight (W1), the first sub input activation (IN0), and the second sub input activation of the first precision (Pr1). If all (IN1) are less than or equal to the maximum value of the second precision (Pr2), this can be calculated as the second precision (Pr2).

다만, 다른 몇몇 실시예에 따르면, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 한쌍의 서브 웨이트 및 서브 인풋 액티베이션만으로도 패스 결정 신호(PD)를 생성할 수 있다. 다시 말해서, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 서브 웨이트(W0)와 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)에 대한 제1 패스 결정 신호(PD1)를 생성하고, 제2 서브 웨이트(W1)와 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)에 대한 제2 패스 결정 신호(PD2)를 생성할 수 있다. 이때, 제1 패스 결정 신호(PD1)와 제2 패스 결정 신호(PD2)는 독립적으로 생성될 수 있다. 이에 대한 부가적인 설명을 위해, 도 15 및 도 16을 더 참조한다. However, according to some other embodiments, the pass selection logic (PSL) can generate the pass decision signal (PD) with only a pair of sub weight and sub input activation. In other words, the pass selection logic (PSL) generates a first pass decision signal (PD1) for the first sub weight (W0) and the first sub input activation (IN0), and the second sub weight (W1) and the second A second pass decision signal (PD2) for sub-input activation (IN1) may be generated. At this time, the first path decision signal PD1 and the second path decision signal PD2 may be generated independently. For additional explanation, please refer further to FIGS. 15 and 16.

도 15는 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 플렉서블 멀티플라이어의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 16은 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 패스 셀렉션 로직의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해, 전술한 내용과 동일하거나 유사한 내용은 생략하거나 간단히 설명한다. Figure 15 is a diagram for explaining the structure and operation of a flexible multiplier according to some other embodiments of the present invention. Figure 16 is a diagram for explaining the configuration of pass selection logic according to some other embodiments of the present invention. For convenience of explanation, content that is the same or similar to the content described above is omitted or briefly explained.

도 15는, 도 12의 경우와 유사하게, k가 2인 경우, 즉 제1 프리시젼(Pr1)의 제1 멀티플라이어(Mul1)가 2개이고, 제2 프리시젼(Pr2)의 제2 멀티플라이어(Mul2)가 4개인 경우의 플렉서블 멀티플라이어(FM)의 구조를 도시한다. FIG. 15 shows, similar to the case of FIG. 12, when k is 2, that is, the first multiplier (Mul1) of the first precision (Pr1) is two, and the second multiplier (Mul2) of the second precision (Pr2) is 2. ) shows the structure of a flexible multiplier (FM) when there are 4.

도 15 및 도 16을 참조하면, 웨이트 디멀티플렉서(Dx_W)는 제1 웨이트 디멀티플렉서(Demux_W1) 및 제2 웨이트 디멀티플렉서(Demux_W2)를 포함할 수 있다. 또한, 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Dx_I)는 제1 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Demux_I1) 및 제2 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Demux_I2)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 15 and 16 , the weight demultiplexer (Dx_W) may include a first weight demultiplexer (Demux_W1) and a second weight demultiplexer (Demux_W2). Additionally, the input activation demultiplexer (Dx_I) may include a first input activation demultiplexer (Demux_I1) and a second input activation demultiplexer (Demux_I2).

제1 웨이트 디멀티플렉서(Demux_W1)는 제1 패스 결정 신호(PD1)와, 제1 프리시젼(Pr1) 또는 제2 프리시젼(Pr2)의 제1 서브 웨이트(W0)가 제공될 수 있다. 또한, 제2 웨이트 디멀티플렉서(Demux_W2)는 제2 패스 결정 신호(PD2)와, 제1 프리시젼(Pr1) 또는 제2 프리시젼(Pr2)의 제2 서브 웨이트(W1)가 제공될 수 있다. The first weight demultiplexer (Demux_W1) may be provided with the first pass decision signal (PD1) and the first sub-weight (W0) of the first precision (Pr1) or the second precision (Pr2). Additionally, the second weight demultiplexer (Demux_W2) may be provided with the second pass decision signal (PD2) and the first precision (Pr1) or the second sub-weight (W1) of the second precision (Pr2).

이와 유사하게, 제1 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Demux_I1)는 제1 패스 결정 신호(PD1)와, 제1 프리시젼(Pr1) 또는 제2 프리시젼(Pr2)의 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)이 제공될 수 있다. 또한, 제2 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Demux_I2)는 제2 패스 결정 신호(PD2)와, 제1 프리시젼(Pr1) 또는 제2 프리시젼(Pr2)의 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)이 제공될 수 있다. Similarly, the first input activation demultiplexer (Demux_I1) may be provided with the first pass decision signal (PD1) and the first sub-input activation (IN0) of the first precision (Pr1) or the second precision (Pr2). . Additionally, the second input activation demultiplexer (Demux_I2) may be provided with a second pass decision signal (PD2) and a second sub-input activation (IN1) of the first precision (Pr1) or the second precision (Pr2).

이때, 제1 패스 결정 신호(PD1)와 제2 패스 결정 신호(PD2)는 서로 독립적으로 생성될 수 있다. 다시 말해서, 제1 패스 결정 신호(PD1)는 연산 모드 신호(Mode), 제1 서브 웨이트(W0) 및 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)을 기초로 생성되고, 제2 패스 결정 신호(PD2)는 연산 모드 신호(Mode), 제2 서브 웨이트(W1) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)을 기초로 생성될 수 있다. At this time, the first path decision signal PD1 and the second path decision signal PD2 may be generated independently from each other. In other words, the first pass decision signal PD1 is generated based on the operation mode signal (Mode), the first sub weight (W0), and the first sub input activation (IN0), and the second pass decision signal (PD2) is It may be generated based on the operation mode signal (Mode), the second sub weight (W1), and the second sub input activation (IN1).

연산 모드 신호(Mode)가 제1 프리시젼(Pr1)과 연관된 경우, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 서브 웨이트(W0) 및 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)의 크기를 기초로, 제1 패스 결정 신호(PD1)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 웨이트(W0) 및 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 중 적어도 일부의 크기가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값보다 큰 경우, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 패스 결정 신호(PD1)로 제1 신호를 생성할 수 있다. When the operation mode signal (Mode) is associated with the first precision (Pr1), the pass selection logic (PSL) determines the first pass based on the size of the first sub weight (W0) and the first sub input activation (IN0). A signal (PD1) can be generated. For example, when the size of at least some of the first sub weight (W0) and the first sub input activation (IN0) is greater than the maximum value of the second precision (Pr2), the pass selection logic (PSL) uses the first pass decision signal The first signal can be generated with (PD1).

한편, 제1 서브 웨이트(W0) 및 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 각각의 크기가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값보다 작거나 같은 경우, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 패스 결정 신호(PD1)로 제2 신호를 생성할 수 있다. Meanwhile, when the size of each of the first sub weight (W0) and the first sub input activation (IN0) is less than or equal to the maximum value of the second precision (Pr2), the pass selection logic (PSL) transmits the first pass decision signal (PD1) ) can generate the second signal.

연산 모드 신호(Mode)가 제2 프리시젼(Pr2)과 연관된 경우, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 패스 결정 신호(PD1)로 제2 신호를 생성할 수 있다. When the operation mode signal (Mode) is associated with the second precision (Pr2), the pass selection logic (PSL) may generate a second signal using the first path decision signal (PD1).

이와는 독립적으로, 연산 모드 신호(Mode)가 제1 프리시젼(Pr1)과 연관된 경우, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제2 서브 웨이트(W1) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)의 크기를 기초로, 제2 패스 결정 신호(PD2)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 웨이트(W1) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1) 중 적어도 일부의 크기가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값보다 큰 경우, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제2 패스 결정 신호(PD2)로 제1 신호를 생성할 수 있다. Independently of this, when the operation mode signal (Mode) is associated with the first precision (Pr1), the pass selection logic (PSL) is based on the size of the second sub weight (W1) and the second sub input activation (IN1), A second pass decision signal PD2 may be generated. For example, when the size of at least some of the second sub weight (W1) and the second sub input activation (IN1) is greater than the maximum value of the second precision (Pr2), the pass selection logic (PSL) uses the second pass decision signal The first signal can be generated with (PD2).

한편, 제2 서브 웨이트(W1) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1) 각각의 크기가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값보다 작거나 같은 경우, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제2 패스 결정 신호(PD2)로 제2 신호를 생성할 수 있다. Meanwhile, when the size of each of the second sub weight (W1) and the second sub input activation (IN1) is less than or equal to the maximum value of the second precision (Pr2), the pass selection logic (PSL) transmits the second pass decision signal (PD2) ) can generate the second signal.

연산 모드 신호(Mode)가 제2 프리시젼(Pr2)과 연관된 경우, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제2 패스 결정 신호(PD2)로 제2 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제1 패스 결정 신호(PD1)와 제2 패스 결정 신호(PD2)는 각각 독립적으로 생성될 수 있다. When the operation mode signal (Mode) is associated with the second precision (Pr2), the pass selection logic (PSL) may generate a second signal using the second path decision signal (PD2). That is, the first path decision signal PD1 and the second path decision signal PD2 may be generated independently.

예를 들어, 제1 프리시젼(Pr1)은 INT4이고, 제2 프리시젼(Pr2)은 INT2인 경우를 가정하고, 웨이트(Weight)는 '00100101'이고, 인풋 액티베이션(Act_In)은 '00010001'인 것을 가정하여 설명한다. For example, assume that the first precision (Pr1) is INT4, the second precision (Pr2) is INT2, the weight is '00100101', and the input activation (Act_In) is '00010001'. This explains.

도 15 및 도 16을 참조하면, 연산 모드 신호(Mode)가 INT4인 경우, 비트 디비젼 로직(BDL)은 연산 모드 신호(Mode)를 참고하여, 웨이트(Weight)를 INT4 단위로 분할하여 제1 서브 웨이트(W0)와 제2 서브 웨이트(W1)를 생성할 수 있다. 이때, 제1 서브 웨이트(W0)는 '0010'이고, 제2 서브 웨이트(W1)는 '0101'일 수 있다. 이와 유사하게, 비트 디비젼 로직(BDL)은 인풋 액티베이션(Act_In)을 INT4 단위로 분할하여 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)과 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)을 생성할 수 있다. 이때, 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)은 '0001'이고, 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)은 '0001'일 수 있다. 15 and 16, when the operation mode signal (Mode) is INT4, the bit division logic (BDL) refers to the operation mode signal (Mode), divides the weight into INT4 units, and divides the weight into INT4 units. A weight (W0) and a second sub-weight (W1) can be created. At this time, the first sub-weight (W0) may be '0010' and the second sub-weight (W1) may be '0101'. Similarly, the bit division logic (BDL) can divide the input activation (Act_In) into INT4 units to generate the first sub-input activation (IN0) and the second sub-input activation (IN1). At this time, the first sub-input activation (IN0) may be '0001', and the second sub-input activation (IN1) may be '0001'.

패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 서브 웨이트(W0) 및 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)의 크기에 따라, 제1 패스 결정 신호(PD1)를 제1 신호 및 제2 신호 중 어느 하나로 결정할 수 있다. The pass selection logic (PSL) may determine the first pass decision signal (PD1) to be one of the first signal and the second signal, depending on the size of the first sub weight (W0) and the first sub input activation (IN0). .

패스 셀렉션 로직(PSL)은 INT4인 제1 서브 웨이트(W0) 및 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0) 각각의 상위 2개 비트가 모두 0이므로, 제1 패스 결정 신호(PD1)로 1(제2 신호)을 출력할 수 있다. In the pass selection logic (PSL), the upper two bits of the first sub weight (W0) and the first sub input activation (IN0), which are INT4, are all 0, so 1 (second signal) as the first pass decision signal (PD1) ) can be output.

컨버젼 로직(CVL)은 INT4의 제1 서브 웨이트(W0, '0010') 및 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0, '0001')을 INT2의 제1 서브 웨이트(W0', '10') 및 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0', '01')으로 변환할 수 있다. The conversion logic (CVL) combines the first sub-weight (W0, '0010') and first sub-input activation (IN0, '0001') of INT4 with the first sub-weight (W0', '10') of INT2 and the first sub-input activation (IN0, '0001') of INT4. It can be converted to sub-input activation (IN0', '01').

컨버젼 로직(CVL)은 변환된 INT2의 제1 서브 웨이트(W0')를 제1 웨이트 디멀티플렉서(Demux_W1)에 제공하고, 변환된 INT2의 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0')을 제1 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Demux_I1)에 제공할 수 있다. The conversion logic (CVL) provides the first sub-weight (W0') of the converted INT2 to the first weight demultiplexer (Demux_W1), and provides the first sub-input activation (IN0') of the converted INT2 to the first input activation demultiplexer (Demux_W1). It can be provided to Demux_I1).

제1 웨이트 디멀티플렉서(Demux_W1)는 제1 패스 결정 신호(PD1)에 따라, 변환된 INT2의 제1 서브 웨이트(W0')를 제2 멀티플라이어(Mul2)에 제공할 수 있다. 또한, 제1 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Demux_I1)는 제1 패스 결정 신호(PD1)에 따라, 변환된 INT2의 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0')을 제2 멀티플라이어(Mul2)에 제공할 수 있다. The first weight demultiplexer (Demux_W1) may provide the first sub-weight (W0') of the converted INT2 to the second multiplier (Mul2) according to the first pass decision signal (PD1). Additionally, the first input activation demultiplexer (Demux_I1) may provide the first sub-input activation (IN0') of the converted INT2 to the second multiplier (Mul2) according to the first pass decision signal (PD1).

한편, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 INT4인 제2 서브 웨이트(W1)의 상위 두번째 비트가 1이므로, 제2 패스 결정 신호(PD2)로 0(제1 신호)을 출력할 수 있다. Meanwhile, the pass selection logic (PSL) can output 0 (the first signal) as the second pass decision signal (PD2) because the second upper bit of the second sub weight (W1), which is INT4, is 1.

이때, INT4인 제2 서브 웨이트(W1, '0101')는 제2 웨이트 디멀티플렉서(Demux_W2)에 제공되고, INT4인 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1, '0001')은 제2 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Demux_I2)에 제공될 수 있다. At this time, the second sub-weight (W1, '0101') of INT4 is provided to the second weight demultiplexer (Demux_W2), and the second sub-input activation (IN1, '0001') of INT4 is provided to the second input activation demultiplexer (Demux_I2). can be provided.

제2 웨이트 디멀티플렉서(Demux_W2)는 제2 패스 결정 신호(PD2)에 따라, INT4의 제2 서브 웨이트(W1)를 제1 멀티플라이어(Mul1)에 제공하고, 제2 인풋 액티베이션 디멀티플렉서(Demux_I2)는 제2 패스 결정 신호(PD2)에 따라, INT4의 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)을 제1 멀티플라이어(Mul1)에 제공할 수 있다. The second weight demultiplexer (Demux_W2) provides the second sub-weight (W1) of INT4 to the first multiplier (Mul1) according to the second pass decision signal (PD2), and the second input activation demultiplexer (Demux_I2) According to the 2-pass decision signal PD2, the second sub-input activation (IN1) of INT4 may be provided to the first multiplier (Mul1).

다시 말해서, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 제1 서브 웨이트(W0) 및 제1 서브 인풋 액티베이션(IN0)은 제2 멀티플라이어(Mul2)에서 연산되고, 제2 서브 웨이트(W1) 및 제2 서브 인풋 액티베이션(IN1)은 제1 멀티플라이어(Mul1)에서 연산될 수 있다. 단, 도 16은 설명의 편의를 위해 구성한 패스 셀렉션 로직(PSL)을 구현하기 위한 일례일 뿐, 실시예들이 이러한 구성에 제한되는 것은 아니다. In other words, the pass selection logic (PSL) operates on the first sub weight (W0) and the first sub input activation (IN0) at the second multiplier (Mul2), and the second sub weight (W1) and the second sub input Activation (IN1) may be calculated in the first multiplier (Mul1). However, Figure 16 is only an example of implementing the pass selection logic (PSL) configured for convenience of explanation, and the embodiments are not limited to this configuration.

본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따르면, 패스 결정 신호(PD)는 복수의 서브 웨이트(W0, W1, ...)와 복수의 서브 인풋 액티베이션(IN0, IN1, ...) 각각의 쌍에 기초하여 복수개 생성될 수 있다. 즉, 동일한 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)이더라도, 일부 서브 웨이트(Weight) 및 서브 인풋 액티베이션(Act_In)은 제1 패스(Path#1)를 따라 연산되고, 다른 일부 서브 웨이트(Weight) 및 서브 인풋 액티베이션(Act_In)은 제2 패스(Path#2)를 따라 연산될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 멀티플라이어(Mul2)의 전력 소비가 제1 멀티플라이어(Mul1)의 전력 소비보다 적으므로, 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따르면, 일부의 서브 웨이트(Weight) 및 서브 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 멀티플라이어(Mul2)에서 연산할 수 있어, 전력 소모가 더욱 감소될 수 있다. According to some other embodiments of the present invention, the pass decision signal (PD) is based on each pair of a plurality of sub weights (W0, W1, ...) and a plurality of sub input activations (IN0, IN1, ...) Thus, multiple numbers can be created. That is, even if the weight (Weight) and input activation (Act_In) are the same, some sub-weights (Weight) and sub-input activation (Act_In) are calculated along the first path (Path#1), and some other sub-weights (Weight) and Sub-input activation (Act_In) may be calculated along the second path (Path#2). As described above, since the power consumption of the second multiplier (Mul2) is less than the power consumption of the first multiplier (Mul1), according to some other embodiments of the present invention, some sub weights and sub inputs Activation (Act_In) can be calculated in the second multiplier (Mul2), so power consumption can be further reduced.

도 17은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플렉서블 멀티플라이어의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해 전술한 내용과 동일하거나 유사한 내용은 생략하거나 간단히 설명한다. Figure 17 is a diagram for explaining the configuration of a flexible multiplier according to another embodiment of the present invention. For convenience of explanation, content that is the same or similar to the content described above will be omitted or briefly explained.

도 17을 참조하면, 플렉서블 멀티플라이어(FM)는 컨트롤 파이프라인(CPL)을 포함할 수 있다. 컨트롤 파이프라인(CPL)은 플렉서블 멀티플라이어(FM)의 입력과 출력을 동기화하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 멀티플라이어(Mul1) 또는 제2 멀티플라이어(Mul2)의 연산이 1 사이클 내에 모두 수행되는 경우, 컨트롤 파이프라인(CPL)은 동작하지 않을 수 있다. 한편, 제1 멀티플라이어(Mul1) 또는 제2 멀티플라이어(Mul2)의 연산에서 플립플롭이 발생된 경우(연산이 지연된 경우), 제1 멀티플라이어(Mul1) 또는 제2 멀티플라이어(Mul2)의 연산 결과는 다음 사이클에서 출력될 수 있다. 이때, 컨트롤 파이프라인(CPL)은 플렉서블 멀티플라이어(FM)의 입력과 출력을 동기화하기 위해, 제1 멀티플라이어(Mul1) 또는 제2 멀티플라이어(Mul2)의 연산이 완료될 때까지, 패스 결정 유닛(PDU)으로의 입력을 일시적으로 차단할 수 있다. Referring to FIG. 17, the flexible multiplier (FM) may include a control pipeline (CPL). The control pipeline (CPL) can perform the function of synchronizing the input and output of the flexible multiplier (FM). For example, if all operations of the first multiplier (Mul1) or the second multiplier (Mul2) are performed within one cycle, the control pipeline (CPL) may not operate. Meanwhile, when a flip-flop occurs in the operation of the first multiplier (Mul1) or the second multiplier (Mul2) (when the operation is delayed), the operation of the first multiplier (Mul1) or the second multiplier (Mul2) The results can be output in the next cycle. At this time, the control pipeline (CPL) operates the pass decision unit until the operation of the first multiplier (Mul1) or the second multiplier (Mul2) is completed in order to synchronize the input and output of the flexible multiplier (FM). Input to (PDU) can be temporarily blocked.

도 18은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플렉서블 멀티플라이어의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해, 전술한 내용과 동일하거나 유사한 내용은 생략하거나 간단히 설명한다. Figure 18 is a diagram for explaining the configuration of a flexible multiplier according to another embodiment of the present invention. For convenience of explanation, content that is the same or similar to the content described above is omitted or briefly explained.

도 18을 참조하면, 패스 결정 유닛(PDU)은 에러 디텍션 로직(EDL)을 더 포함할 수 있다. 에러 디텍션 로직(EDL)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 곱셈 결과가 오버플로우 또는 언더플로우가 발생하는지를 검출할 수 있다. 이때, 오버플로우는 데이터의 프리시젼에 따른 수치 범위보다 큰 경우에 나타나는 에러이고, 언더플로우는 데이터의 프리시젼에 따른 수치 범위보다 작은 경우에 나타나는 에러일 수 있다. Referring to FIG. 18, the path decision unit (PDU) may further include error detection logic (EDL). Error detection logic (EDL) can detect whether overflow or underflow occurs in the multiplication result of weight (Weight) and input activation (Act_In). At this time, overflow may be an error that appears when the numerical range is larger than the data precision, and underflow may be an error that appears when the numerical range is smaller than the data precision.

연산 모드 신호(Mode)가 제1 프리시젼(Pr1)과 연관되고, 패스 셀렉션 로직(PSL)이 패스 결정 신호(PD)로 제2 신호를 생성한 경우, 컨버젼 로직(CVL)은 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)으로 변환할 수 있다. When the operation mode signal (Mode) is associated with the first precision (Pr1) and the pass selection logic (PSL) generates the second signal with the pass decision signal (PD), the conversion logic (CVL) is connected to the first precision (Pr1). )'s weight and input activation (Act_In) can be converted to the weight and input activation (Act_In) of the second precision (Pr2).

이때, 에러 디텍션 로직(EDL)은 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)에 오버플로우 또는 언더플로우 에러가 발생하는지 여부를 검출할 수 있다. 만약, 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)에 오버플로우 또는 언더플로우 에러가 발생되는 경우, 에러 디텍션 로직(EDL)은 패스 셀렉션 로직(PSL)에 에러 발생 신호를 제공할 수 있다. 패스 셀렉션 로직(PSL)은 에러 발생 신호를 제공받으면, 패스 결정 신호(PD)를 제1 신호로 변경할 수 있다. At this time, the error detection logic (EDL) can detect whether an overflow or underflow error occurs in the weight (Weight) and input activation (Act_In) converted to the second precision (Pr2). If an overflow or underflow error occurs in the weight (Weight) and input activation (Act_In) converted to the second precision (Pr2), the error detection logic (EDL) sends an error occurrence signal to the pass selection logic (PSL). can be provided. When the path selection logic (PSL) receives an error occurrence signal, it can change the path decision signal (PD) to the first signal.

예를 들어, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)이 각각 INT4의 '0011'인 것으로 가정한다. 우선 패스 셀렉션 로직(PSL)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 크기를 기초로, 패스 결정 신호(PD)를 제2 신호로 생성할 수 있다. 이때, 컨버젼 로직(CVL)은 INT4의 '0011'을 INT2의 '11'로 변환할 수 있다.For example, assume that Weight and input activation (Act_In) are each '0011' of INT4. First, the pass selection logic (PSL) may generate the pass decision signal (PD) as a second signal based on the size of the weight (Weight) and the input activation (Act_In). At this time, the conversion logic (CVL) can convert '0011' of INT4 to '11' of INT2.

이때, INT2의 '11'이 십진수 9를 표현하는 경우, INT 2의 '11'과 '11'의 곱은 십진수로 81이므로 4비트인 INT4로 표현할 수 없어 오버플로우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, '11'를 다시 INT4인 '0011'로 변환하여 INT8의 곱셈 연산 결과를 통해서 십진수 81을 명확하게 표현할 수 있다.At this time, if '11' in INT2 represents the decimal number 9, the product of '11' in INT 2 and '11' is 81 in decimal, so it cannot be expressed in 4-bit INT4, which may cause overflow. In this case, the decimal number 81 can be clearly expressed through the result of the multiplication operation of INT8 by converting '11' back to '0011', which is INT4.

따라서, 에러 디텍션 로직(EDL)은 오버플로우를 감지하여, 에러 발생 신호를 패스 셀렉션 로직(PSL)에 제공하고, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 패스 결정 신호(PD)를 다시 제1 신호로 생성할 수 있다. Therefore, the error detection logic (EDL) detects the overflow and provides an error occurrence signal to the pass selection logic (PSL), and the pass selection logic (PSL) generates the pass decision signal (PD) as the first signal again. You can.

결국, 에러 디텍션 로직(EDL)에서 오버플로우 또는 언더플로우 에러가 감지되면, 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)이 디멀티플렉서(Dx)에 제공되고, 디멀티플렉서(Dx)는 패스 결정 신호(PD)에 따라, 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 멀티플라이어(Mul1)에 제공할 수 있다. Ultimately, when an overflow or underflow error is detected in the error detection logic (EDL), the weight (Weight) and the input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) are provided to the demultiplexer (Dx), and the demultiplexer (Dx) According to the pass decision signal PD, the weight of the first precision Pr1 and the input activation Act_In may be provided to the first multiplier Mul1.

본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)이 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 후에, 에러 디텍션 로직(EDL)이 오버플로우 또는 언더플로우 에러가 발생되는지 여부를 판단하는 것으로 설명하였으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 에러 디텍션 로직(EDL)은 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 이용하여, 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)로 변환했을 경우에 오버플로우 또는 언더플로우가 발생되는지 여부를 사전에 감지할 수도 있다. 이 경우, 에러 디텍션 로직(EDL)의 입력 데이터의 범위가 제1 프리시젼(Pr1)으로 확장되지만, 컨버젼 로직(CVL)이 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)으로 변환할 필요가 없다는 장점이 있어, 시간 및 절차면에서 더욱 간단해질 수 있다.According to some embodiments of the present invention, after the weight (Weight) and input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) are converted to the second precision (Pr2), the error detection logic (EDL) overflows or underflows. Although it has been described as determining whether an error occurs, the embodiments are not limited thereto. For example, the error detection logic (EDL) uses the weight (Weight) and input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) and uses the weight (Weight) and input activation (Act_In) of the second precision (Pr2). It is also possible to detect in advance whether overflow or underflow will occur during conversion. In this case, the range of input data of the error detection logic (EDL) is extended to the first precision (Pr1), but the conversion logic (CVL) controls the weight (Weight) and input activation (Act_In) of the first precision (Pr1). 2 There is an advantage that there is no need to convert to Weight and Input Activation (Act_In) of Precision (Pr2), making it simpler in terms of time and procedures.

한편, 연산 모드 신호(Mode)가 제2 프리시젼(Pr2)과 연관되는 경우에도 에러 디텍션 로직(EDL)은 오버플로우 또는 언더플로우 에러를 감지하여, 에러 발생 신호를 생성할 수 있다. 에러 발생 신호가 생성되면, 컨버젼 로직(CVL)은 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 프리시젼(Pr1)으로 변환할 수 있다. 또한, 패스 셀렉션 로직(PSL)은 패스 결정 신호(PD)로 제1 신호를 생성할 수 있다. 제1 프리시젼(Pr1)으로 변환된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)은 디멀티플렉서(Dx)에 제공되고, 디멀티플렉서(Dx)는 패스 결정 신호(PD)에 따라, 제1 프리시젼(Pr1)으로 변환된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 멀티플라이어(Mul1)에 제공할 수 있다. Meanwhile, even when the operation mode signal (Mode) is associated with the second precision (Pr2), the error detection logic (EDL) can detect an overflow or underflow error and generate an error occurrence signal. When an error signal is generated, the conversion logic (CVL) may convert the weight and input activation (Act_In) of the second precision (Pr2) to the first precision (Pr1). Additionally, the path selection logic (PSL) may generate a first signal using the path decision signal (PD). The weight and input activation (Act_In) converted to the first precision (Pr1) are provided to the demultiplexer (Dx), and the demultiplexer (Dx) converts them to the first precision (Pr1) according to the pass decision signal (PD). The weight and input activation (Act_In) can be provided to the first multiplier (Mul1).

따라서, 본 실시예는 오버플로우나 언더플로우가 발생되는 경우에 프리시젼을 변경하여 데이터의 비트 수를 늘리는 변환을 수행할 수 있다. 이를 통해서, 평소에는 높은 효율의 낮은 비트 수를 이용하다가, 연산이 부정확해질 수 있을 때, 높은 비트수로 변환하여 최적의 효율을 유지하면서 연산의 정밀도도 향상시킬 수 있다.Therefore, in this embodiment, when overflow or underflow occurs, conversion can be performed to increase the number of bits of data by changing the precision. Through this, you can normally use a low number of bits with high efficiency, but when the operation may become inaccurate, convert to a higher number of bits to improve the precision of the operation while maintaining optimal efficiency.

특히, INT2의 경우 범위가 좁아 양자화가 빈번하므로 이러한 오버플로우나 언더플로우가 매우 빈번하게 발생할 수 있다. INT2는 작은 비트 수로 인해 데이터 효율이 높으므로 모바일 기기와 같은 하드웨어 리소스가 제한되는 경우에 활용성이 높을 수 있다. 따라서, 본 실시예는, 이러한 INT2와 같은 낮은 비트 수의 프리시젼이 활용되는 영역에서 자주 발생하는 오버플로우 또는 언더플로우에 따른 정확도 감소를 차단할 수 있다.In particular, in the case of INT2, the range is narrow and quantization is frequent, so such overflow or underflow may occur very frequently. INT2 has high data efficiency due to its small number of bits, so it can be highly useful in cases where hardware resources are limited, such as mobile devices. Therefore, this embodiment can prevent a decrease in accuracy due to overflow or underflow, which frequently occurs in areas where a low-bit number precision such as INT2 is utilized.

도 19는 도 7의 L0 메모리를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 19 is a block diagram for explaining the L0 memory of FIG. 7 in detail.

도 19를 참조하면, L0 메모리(120)는 아비터(121) 및 적어도 하나의 로컬 메모리 뱅크(122)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 19, 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 할당 받을 수 있다. 이에 따라서, 데이터는 적어도 하나의 로컬 메모리 뱅크(122) 중 어느 하나에 저장될 수 있다.When data is stored in the L0 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 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 L0 memory 120, the arbiter 121 may receive data from the local memory bank 122 and transfer it to the store engine 113b. The store engine 113b can store data externally through the local interconnection 200.

도 20은 도 19의 로컬 메모리 뱅크를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 20 is a block diagram for explaining the local memory bank of FIG. 19 in detail.

도 20을 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. 20, 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 can manage read and write operations through the address of data stored in the local memory bank 122. That is, the local memory bank controller 122_1 can manage the overall input and output of data.

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 in which data is directly stored 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 21은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 구조를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.Figure 21 is a block diagram to explain in detail the structure of a neural processing device according to some embodiments of the present invention.

도 21을 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. 21, the neural core 101, unlike the neural core 100, may have a CGRA structure. The neural core 101 may include an instruction memory 111_1, a CGRA L0 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 can receive and store instructions. The instruction memory 111_1 may sequentially store instructions internally and provide the stored instructions to the PE array 111_3. At this time, the instruction may direct the 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 L0 memory 111_2 is a memory located inside the neural core 101, and allows the neural core 101 to receive all input data required for work from the outside and temporarily store them. Additionally, the CGRA L0 memory 111_2 can temporarily store output data calculated by the neural core 101 in order to transmit it to the outside. The CGRA L0 memory 111_2 may serve as a cache memory for 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 L0 memory 111_2 can transmit and receive data with the PE array 111_3. The CGRA L0 memory 111_2 may be a memory corresponding to L0 (level 0), which is lower than L1. At this time, the L0 memory may be a private memory of the neural core 101 that is not shared. The CGRA L0 memory (111_2) can 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 can perform not only one-dimensional operations but also two-dimensional or more matrix/tensor operations. The PE array 111_3 may include a plurality of processing elements 111_3a and a specific processing element 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.The processing element 111_3a and the specific processing element 111_3b may be arranged in rows and columns. The processing element 111_3a and the specific processing element 111_3b may be arranged in m columns. Additionally, the processing element 111_3a may be arranged in n rows, and the specific processing element 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, control signals, and synchronization signals from the outside through the local interconnection 200. The LSU 111_4 may transmit at least one of the received data, control signal, and synchronization signal to the CGRA L0 memory 111_2. Similarly, the LSU 111_4 may transmit at least one of data, a control signal, and a synchronization signal 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, the neural core 101 configures each processing element 111_3a and the specific processing element 111_3b of the PE array 111_3 at least one of the CGRA L0 memory 111_2, the instruction memory 111_1, and the LSU 111_4. It 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.Additionally, the processing element 111_3a and the specific processing element 111_3b may be different types of processing elements. Accordingly, among the CGRA L0 memory 111_2, the instruction memory 111_1, and the LSU 111_4, the element connected to the processing element 111_3a and the 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 with a CGRA structure is capable of high-level parallel computation and direct data exchange between the processing element 111_3a and the specific processing element 111_3b, so power consumption can be low. Additionally, optimization according to various computational 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, if the processing element 111_3a is a processing element that performs a two-dimensional operation, the specific processing element 111_3b may be a processing element that performs a one-dimensional operation. However, this embodiment is not limited to this.

도 22는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 메모리 재구성을 설명하기 위한 블록도이다.Figure 22 is a block diagram for explaining memory reorganization of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.

도 22를 참조하면, 뉴럴 코어 SoC(10)은 제1 내지 제8 프로세싱 유닛(160a~160h) 및 온 칩 메모리(OCM)를 포함할 수 있다. 도 26에서는 예시적으로 8개의 프로세싱 유닛을 도시하였으나, 이는 예시에 불과하고 프로세싱 유닛의 개수는 얼마든지 달라질 수 있다. Referring to FIG. 22, the neural core SoC 10 may include first to eighth processing units 160a to 160h and an on-chip memory (OCM). 26 shows eight 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)과 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 for 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 to each other in a 1:1 manner.

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 correspond to the first to eighth processing units 160a to 160h and the first to eighth L0 memories 120a to 120h, respectively. That is, the number of memory units may be 8, which is 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.Shared memory 2000 may operate in either of two types of on-chip memory formats. That is, the shared memory 2000 may operate in either an L0 memory format or a global memory format. In other words, the shared memory 2000 can implement two 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. It can operate with (private memory). The L0 memory can operate at a relatively high clock speed compared to the global memory, and the shared memory 2000 can also use a relatively faster clock when operating in the L0 memory format.

공유 메모리(2000)가 글로벌 메모리 형식으로 구현되는 경우, 공유 메모리(2000)는 제1 프로세싱 유닛(100a) 및 제2 프로세싱 유닛(100b)이 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 can operate as a common memory used by the first processing unit 100a and the second processing unit 100b. there is. At this time, the shared memory 2000 may be shared not only by the first to eighth processing units 160a to 160h but also to the first to eighth L0 memories 120a to 120h.

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)이 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.Global memory can generally use a lower clock than L0 memory, but is not limited to this. 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 part of the shared memory 2000 may operate in an L0 memory format, and the remainder may operate in a global memory format. That is, the entire shared memory 2000 may operate in an L0 memory format, or the entire shared memory 2000 may operate in a global memory format. Alternatively, 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 23은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 시스템의 메모리 재구성의 예시를 나타낸 블록도이다.Figure 23 is a block diagram showing an example of memory reorganization of a neural processing system according to some embodiments of the present invention.

도 22 및 도 23을 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.22 and 23, the first, third, fifth, and seventh processing units (100a, 100c, 100e, and 100g) each have first, third, fifth, and seventh dedicated areas (AE1, AE3). , 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 areas (AE2, AE4, AE6, and AE8) of the second, fourth, sixth, and eighth processing units (100b, 100d, 100f, and 100h) are respectively It may include second, fourth, sixth, and eighth L0 memories (120b, 120d, 120f, 120h). Additionally, the second, fourth, sixth, and eighth dedicated areas (AE2, AE4, AE6, and AE8) will include the second, fourth, sixth, and eighth memory units (2100b, 2100d, 2100f, 2100h). You 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 L0 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 manner 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 this embodiment can be used by converting the area corresponding to each neural core into logical L0 memory and 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. In other words, each neural core may perform the same tasks, but may also perform different tasks. In this case, the capacity of L0 memory and the capacity of global memory required for the work performed by each neural core are bound to be different each time. Accordingly, if the composition ratio of L0 memory and shared memory is set fixedly, as in the existing on-chip memory, inefficiencies may occur due to the computational tasks assigned 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 device according to this embodiment can set the optimal ratio of L0 memory and global memory according to the computational task during run time and improve computational efficiency and speed.

도 24는 도 22의 A부분을 확대한 블록도이다.Figure 24 is an enlarged block diagram of part A of Figure 22.

도 22 및 도 24를 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.22 and 24, 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. , may include first to eighth memory units 2100a to 2100h and a global controller 2200. Other L0 memory controllers not shown may also be included in this embodiment, but descriptions 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 can control the first L0 memory 120a. Additionally, 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 can control the second L0 memory 120b. Additionally, 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 can 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 can control the fifth L0 memory 120e. Additionally, the fifth L0 memory controller 122_1e can 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 can 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 can control the sixth L0 memory 120f. Additionally, the sixth L0 memory controller 122_1f can 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 can 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 can control all of the first to eighth memory units 2100a to 2100h. Specifically, when the first to eighth memory units 2100a to 2100h each logically operate in the global memory format (i.e., do not logically operate in the L0 memory format), the global controller 2200 operates the first memory The units 2100a to 8th memory units 2100h can 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 controlled by the first to eighth L0 memory controllers 122_1a to 122_1h, respectively, or by the global controller 2200, depending on what type of memory they are logically implemented as. It 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 L0 memory controllers including the first, second, fifth, and sixth L0 memory controllers 122_1a, 122_1b, 122_1e, and 122_1f control the first to eighth memory units 2100a to 2100h, respectively, the first Since the first to eighth L0 memory controllers 122_1a to 141h control the first to eighth memory units 2100a to 2100h in the same manner as the first to eighth L0 memories 120a to 120h, the first to eighth processing units It can be controlled with a dedicated memory of (160a~160h). Accordingly, the first to eighth memory units 2100a to 2100h may operate at a clock frequency corresponding to the clock frequency 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. 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 are respectively the LSU 110 of FIG. 7. may 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 8th processing unit (160a ~ 160h). Accordingly, at least one of the first to eighth memory units 2100a to 2100h may operate at a clock frequency that is unrelated to the clock frequency of the first to eighth processing units 160a to 160h. However, this embodiment is not limited to this.

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 24에서는 4개의 메모리 뱅크가 하나의 메모리 유닛에 포함되는 것으로 도시되었다. The first to eighth memory units 2100a to 2100h may each 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 divided by dividing the first memory unit 2100a into a specific size. Each first memory bank 2110a may be a memory element of the same size. However, this embodiment is not limited to this. In Figure 24, four memory banks are shown as being 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 description will be made based on the first memory bank 2110a and the fifth memory bank 2110e, 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.The first memory bank 2110a may logically operate in an L0 memory format or logically in a global memory format. At this time, the first memory bank 2110a may operate independently from other memory banks in the first memory unit 2100a. However, this embodiment is not limited to this.

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 operating independently for each memory bank, the first memory unit 2100a has a first area that operates in the same manner as the first L0 memory 120a and a second area that operates in a different manner from the first L0 memory 120a. Can include 2 areas. At this time, the first area and the second area do not necessarily coexist, and one 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.Likewise, the second memory unit 2100b may include a third area that operates in the same manner as the second L0 memory 120b and a fourth area that operates in a different manner from the second L0 memory 120b. At this time, the third area and the fourth area do not necessarily coexist, and one 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.At this time, 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 to this. 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 vary as much 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 existing system-on-chip, the on-chip memory, excluding high-speed L0 memory, is often composed of high-density, low-power SRAM. This is because SRAM has high efficiency in terms of chip area and power usage compared to the required capacity. However, the processing speed of the existing on-chip memory inevitably slowed down significantly in the case of tasks that require more data quickly than the predetermined capacity of the L0 memory, and even when the need for global memory is not large, there is no way to utilize the remaining global memory. There was no use at all, resulting in inefficiency.

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 one of two controllers, depending on the case. At this time, the shared memory 2000 is not controlled as a whole by only one of the two controllers, but can be independently controlled on a memory unit basis or a memory bank basis.

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 this embodiment can obtain the optimal memory configuration ratio according to the computational task during run time and perform faster and more efficient computational tasks. In the case of processing units specialized in artificial intelligence, the required sizes of L0 memory and global memory may vary for each specific application. Furthermore, even for the same application, when using a deep learning network, the required sizes of L0 memory and global memory for each layer may vary. The shared memory 2000 according to this embodiment can enable fast and efficient deep learning work because the memory composition ratio can be changed during run time despite changes in the calculation steps for each layer.

도 25는 도 24의 제1 메모리 뱅크를 세부적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 25는 제1 메모리 뱅크(2110a)에 대해서 도시하였지만, 다른 메모리 뱅크도 제1 메모리 뱅크(2110a)와 동일한 구조일 수 있다.FIG. 25 is a diagram for explaining the first memory bank of FIG. 24 in detail. Although FIG. 25 illustrates the first memory bank 2110a, other memory banks may also have the same structure as the first memory bank 2110a.

도 25를 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. 25 , 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 (Cells) therein. The cell array Ca may have a plurality of memory elements 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) can control the cell array (Ca). The bank controller Bc may determine whether the cell array Ca will operate in an L0 memory format or a global memory format and control 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) can determine whether to transmit and receive data in the first path unit (P1) direction or the second path unit (P2) direction during run time. The bank controller (Bc) can determine the direction of data transmission and reception 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) can be generated by a pre-designed device driver or compiler. A path control signal (Spc) can be generated according to the characteristics of the computational task. Alternatively, the path control signal (Spc) may be generated by input received from the user. In other words, the user can directly apply the 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) can determine a path for transmitting and receiving data stored in the cell array (Ca) through the path control signal (Spc). The data exchange interface may vary depending on how the bank controller (Bc) determines the path through which data is transmitted and received. That is, the bank controller Bc can use the first interface when exchanging data with the first path unit P1, and can use the second interface when exchanging data with the second path unit P2. At this time, 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.Additionally, the address system in which data is stored may also vary. That is, when a specific interface is selected, read and write operations can be performed using the corresponding address system.

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) can operate at a specific clock frequency. For example, when the cell array Ca is an SRAM cell array, the bank controller Bc can operate at a typical SRAM operating clock frequency.

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. At this time, “directly” may mean that they are exchanged without going through the global interconnection (5000). That is, the first processing unit 100a can directly exchange data with the first L0 memory 120a, and the first processing unit 100a can first process the first processing unit 100a when the shared memory 2000 is logically implemented in the L0 memory format. 1 Data can be exchanged through the 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 can quickly exchange data at the same clock frequency as the operating clock frequency of the first processing unit 100a in order to quickly 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.At this time, 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 accordingly, a delay in data transmission may not occur. there is. Accordingly, faster and more efficient data exchange may be possible.

도 25에서는 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.In FIG. 25 , as an example, 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, this embodiment is not limited to this, and it may be possible as long as 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)을 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 instead of directly exchanging it with the first processing unit 100a. That is, the first processing unit 100a can exchange data with the cell array Ca through the global interconnection 5000 and the second path unit P2. At this time, the cell array Ca can 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 24의 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. 24.

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 configure an Async-Path. The operating clock frequency of the second path unit P2 may be the same as the operating clock frequency 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 to synchronize clocks between the bank controller (Bc) and the second path unit (P2). If 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 designing the clock domain may increase. Accordingly, the difficulty of hardware design is lowered and hardware operations 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 can use the first address system through the first path unit P1 and the second address system through the second path unit P2. At this time, 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 need to exist for each memory bank. In other words, the bank controller (Bc) is not a part for scheduling but serves to transmit signals, so it is not an essential part for each memory bank with two ports. Therefore, one bank controller (Bc) can control multiple memory banks. Multiple memory banks can operate independently although controlled by the bank controller (Bc). However, this embodiment is not limited to this.

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, a bank controller (Bc) may exist for each memory bank. In this case, the bank controller Bc can individually control each memory bank.

도 24 및 도 25를 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.24 and 25, when the first memory unit 210a exchanges data through the first path unit P1, it uses the first address system and exchanges data through the second path unit P2. In case of exchange, a second address system can be used. Similarly, when the second memory unit 210b exchanges data through the first path unit P1, a third address system is used, and when data is exchanged through the second path unit P2, the second address system is used. You can use the system. At this time, the first address system and the third address system may be the same. However, this embodiment is not limited to this.

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 system may be commonly applied to the first processing unit 100a and the second processing unit 100b.

도 25에서는 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.In FIG. 25 , as an example, 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) can be freely set without being at all dependent on the operating clock frequency of the bank controller (Bc).

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. Typical global memory uses slow SRAM (e.g., 750 MHz) and faster global interconnection (e.g., 1 GHz), which inevitably causes delays due to CDC operations. In contrast, the shared memory 2000 according to some embodiments of the present invention has room to use the first path unit (P1) in addition to the second path unit (P2), thereby avoiding delays due to CDC operations.

또한, 일반적인 글로벌 메모리는 복수의 뉴럴 코어가 하나의 글로벌 인터커넥션(5000)을 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 general global memory uses one global interconnection 5000 for multiple neural cores, a decrease in overall processing speed can easily occur when data transfer volume occurs simultaneously. On the other hand, the shared memory 2000 according to some embodiments of the present invention has room to use the first path unit (P1) in addition to the second path unit (P2), thereby appropriately reducing the data processing load on the global controller 2200. A dispersing effect can also be achieved.

도 26은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 소프트웨어 계층 구조를 설명하기 위한 블록도이다.Figure 26 is a block diagram to explain the software hierarchy of a neural processing device according to some embodiments of the present invention.

도 26을 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. 26, the software layer structure of a neural processing device 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 users. For example, a fully trained neural network can be created using programs 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) can quantize the user's neural network model created in the DL framework (10000) and modify the graph. Additionally, the adaptation layer 21000 can convert the 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) can convert various neural network models and graphs received from the adaptation layer (21000) into a certain intermediate representation (IR). The converted IR may be a preset expression that is easy to handle later in the backend compiler 24000.

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 can be optimized in advance at the graph level. Additionally, the front-end compiler 23000 can ultimately generate the IR by converting it 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 from the frontend compiler (23000) and converts it into a binary file so that the runtime driver can use it. The back-end compiler (24000) can generate optimized code by dividing the job at a scale that matches the details of the hardware.

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 can store template operations designed in a form suitable for hardware among various operations. The compute library 22000 provides several template operations that require hardware to the backend compiler 24000, allowing optimized code to be generated.

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 continuously perform monitoring while driving to drive the neural network device according to some embodiments of the present invention. Specifically, it may be responsible for executing the interface of the neural network device.

백엔드 모듈(30000)은 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). ASIC (31000) may refer to a hardware chip determined according to a predetermined design method. FPGA 32000 may be a programmable hardware chip. C-model (33000) may refer to a model implemented by simulating hardware in 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 can perform various tasks and derive results using binary code generated through the compiler stack 20000.

도 27은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치가 수행하는 딥 러닝 연산을 설명하기 위한 개념도이다.Figure 27 is a conceptual diagram to explain a deep learning operation performed by a neural processing device according to some embodiments of the present invention.

도 27을 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. 27, the artificial neural network model 40000 is an example of a machine learning model, and in machine learning technology and cognitive science, a statistical learning algorithm implemented based on the structure of a biological neural network or an algorithm thereof. It is a structure that executes .

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 through the combination of synapses, repeatedly adjust the weight of the synapse, creating a gap between the correct output corresponding to a specific input and the inferred output. By learning to reduce the error of , a machine learning model with problem-solving capabilities can be expressed. For example, the artificial neural network model 40000 may include random probability models, neural network models, etc. 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 device according to some embodiments of the present invention may perform calculations by implementing this type of artificial neural network model (40000). For example, the artificial neural network model 40000 may receive an input image and output information about at least a portion of the 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 27에 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) consisting of multiple layers of nodes and connections between them. The artificial neural network model 40000 according to this embodiment can be implemented using one of various artificial neural network model structures including MLP. As shown in FIG. 27, the artificial neural network model 40000 includes an input layer 41000 that receives an input signal or data 40100 from the outside, and an output layer that outputs an output signal or data 40200 corresponding to the input data. (44000), located between the input layer 41000 and the output layer 44000, receives n signals from the input layer 41000, extracts the characteristics, and transmits them to the output layer 44000 (where n is a positive integer). It consists of a hidden layer (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 methods of the artificial neural network model (40000) include supervised learning, which learns to optimize problem solving by inputting teacher signals (correct answers), and unsupervised learning, which does not require teacher signals. ) There is a 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 device can directly generate learning data for training the artificial neural network model (40000) through simulation. In this way, a plurality of input variables and a plurality of output variables corresponding to the input layer 41000 and the output layer 44000 of the artificial neural network model 40000 are matched, respectively, and the input layer 41000, hidden layers 42000 to 43000, and By adjusting the synapse values between nodes included in the output layer 44000, learning can be done so that the 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 be used to reduce the error between the output variables calculated based on the input variables and the target output. You can adjust the synapse value (or weight) between them.

도 28은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 뉴럴 네트워크의 학습 및 추론 동작을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 28 is a conceptual diagram illustrating learning and inference operations of a neural network of a neural processing device according to some embodiments of the present invention.

도 28을 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. 28, in the training process (Training Phase), a number of learning data (TD) may be forwarded to the artificial neural network model (NN) and then forwarded back again. Through this, the weights and biases of each node of the artificial neural network model (NN) are adjusted, and through this, learning can be performed to produce increasingly accurate results. Through this learning process (Training Phase), the artificial neural network model (NN) can 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) can be input back into the learned neural network model (NN_T). The learned neural network model (NN_T) can take new data (ND) as input and derive result data (RD) through already learned weights and biases. This result data (RD) may be important in terms of which learning materials (TD) were used in the training process (Training Phase) and how much learning materials (TD) were used.

이하 도 11, 도 18, 도 29 및 도 30을 이용하여, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 연산 방법을 설명한다. 전술한 내용과 동일하거나 유사한 내용은 생략하거나 간단히 설명한다.Hereinafter, a calculation method of a neural processing device according to some embodiments of the present invention will be described using FIGS. 11, 18, 29, and 30. Content that is the same or similar to the above content will be omitted or briefly explained.

도 29는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 연산 방법을 설명하기 위한 도면이다. Figure 29 is a diagram for explaining an operation method of a neural processing device according to some embodiments of the present invention.

도 11 및 도 29를 참조하면, 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신할 수 있다(S100). 몇몇 실시예에 따르면, 패스 결정 유닛(PDU)은 제1 프리시젼(Pr1)과 연관된 연산 모드 신호(Mode)와, 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신할 수 있다. Referring to FIGS. 11 and 29, the weight and input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) can be received (S100). According to some embodiments, the pass decision unit (PDU) may receive an operation mode signal (Mode) associated with the first precision (Pr1), a weight (Weight), and an input activation (Act_In) of the first precision (Pr1). there is.

웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 적어도 일부가 미리 정한 값보다 큰지 여부를 판단할 수 있다(S101). 몇몇 실시예에 따르면, 패스 결정 유닛(PDU)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)이 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. It may be determined whether at least part of the weight and input activation (Act_In) is greater than a predetermined value (S101). According to some embodiments, the pass determination unit (PDU) may determine whether the weight and input activation (Act_In) exceed the maximum value of the second precision (Pr2).

웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 적어도 일부가 미리 정한 값보다 큰 경우(S101, Y), 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 프리시젼(Pr1)으로 연산할 수 있다(S102). 몇몇 실시예에 따르면, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 적어도 일부가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값을 초과하는 경우, 패스 결정 유닛(PDU)은 패스 결정 신호(PD)를 제1 패스(Path#1)를 선택하기 위한 제1 신호로 생성할 수 있다. 이어서, 패스 결정 유닛(PDU)은 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)과, 제1 신호인 패스 결정 신호(PD)를 디멀티플렉서(Dx)로 제공하고, 디멀티플렉서(Dx)는 제1 신호인 패스 결정 신호(PD)에 따라, 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 멀티플라이어(Mul1)에 제공하여, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 프리시젼(Pr1)으로 연산할 수 있다. If at least part of the weight and input activation (Act_In) is greater than a predetermined value (S101, Y), the weight and input activation (Act_In) can be calculated using the first precision (Pr1) (S102) ). According to some embodiments, when at least a portion of the weight (Weight) and the input activation (Act_In) exceeds the maximum value of the second precision (Pr2), the pass decision unit (PDU) transmits the pass decision signal (PD) to the first pass It can be generated as the first signal to select (Path#1). Subsequently, the pass decision unit (PDU) provides the weight (Weight) and input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) and the pass decision signal (PD), which is the first signal, to the demultiplexer (Dx). ) provides the weight (Weight) and input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) to the first multiplier (Mul1) according to the pass decision signal (PD), which is the first signal, and provides the weight (Weight) and input activation (Act_In) to the first multiplier (Mul1) Activation (Act_In) can be calculated with the first precision (Pr1).

한편, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 적어도 일부가 미리 정한 값보다 크지 않은 경우(S101, N), 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)으로 변환하고(S103), 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 프리시젼(Pr2)으로 연산할 수 있다(S104). 몇몇 실시예에 따르면, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 적어도 일부가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값을 초과하지 않는 경우, 패스 결정 유닛(PDU)은 패스 결정 신호(PD)를 제2 패스(Path#2)를 선택하기 위한 제2 신호로 생성할 수 있다. 이어서, 패스 결정 유닛(PDU)은 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)으로 변환할 수 있다. 이어서, 패스 결정 유닛(PDU)은 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)과, 제2 신호인 패스 결정 신호(PD)를 디멀티플렉서(Dx)에 제공하고, 디멀티플렉서(Dx)는 제2 신호인 패스 결정 신호(PD)에 따라, 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 멀티플라이어(Mul2)에 제공하여, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 프리시젼(Pr2)으로 연산할 수 있다. On the other hand, when at least part of the weight and input activation (Act_In) is not greater than a predetermined value (S101, N), the weight and input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) are changed to the second precision. (Pr2) can be converted into weight and input activation (Act_In) (S103), and weight and input activation (Act_In) can be calculated with the second precision (Pr2) (S104). According to some embodiments, when at least a portion of the weight (Weight) and the input activation (Act_In) does not exceed the maximum value of the second precision (Pr2), the pass decision unit (PDU) sends the pass decision signal (PD) to the second It can be generated as a second signal for selecting the path (Path #2). Subsequently, the pass determination unit (PDU) may convert the weight (Weight) and input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) into the weight (Weight) and input activation (Act_In) of the second precision (Pr2). Subsequently, the pass decision unit (PDU) provides the weight (Weight) and input activation (Act_In) converted to the second precision (Pr2) and the pass decision signal (PD), which is a second signal, to the demultiplexer (Dx), and the demultiplexer (Dx) provides the weight (Weight) and input activation (Act_In) converted to the second precision (Pr2) to the second multiplier (Mul2) according to the pass decision signal (PD), which is the second signal, to produce the weight ( Weight) and input activation (Act_In) can be calculated with the second precision (Pr2).

도 30은 본 발명의 다른 몇몇 실시예들에 따른 뉴럴 프로세싱 장치의 연산 방법을 설명하기 위한 도면이다. Figure 30 is a diagram for explaining a calculation method of a neural processing device according to some other embodiments of the present invention.

도 18 및 도 30을 참조하면, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신할 수 있다(S200). 몇몇 실시예에 따르면, 패스 결정 유닛(PDU)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 수신할 수 있다. 또한, 패스 결정 유닛(PDU)은 연산 모드 신호(Mode)를 수신할 수 있다. Referring to FIGS. 18 and 30, weight and input activation (Act_In) can be received (S200). According to some embodiments, a pass decision unit (PDU) may receive weight and input activation (Act_In). Additionally, the pass decision unit (PDU) may receive an operation mode signal (Mode).

연산 모드 신호(Mode)가 제1 프리시젼(Pr1)과 연관되어 있는 경우(S201, Y), 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 적어도 일부가, 미리 정한 값보다 큰지 여부를 판단할 수 있다(S202). 몇몇 실시예에 따르면, 패스 결정 유닛(PDU)은 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)이 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. When the operation mode signal (Mode) is associated with the first precision (Pr1) (S201, Y), it can be determined whether at least a portion of the weight and input activation (Act_In) is greater than a predetermined value. (S202). According to some embodiments, the pass determination unit (PDU) may determine whether the weight and input activation (Act_In) exceed the maximum value of the second precision (Pr2).

웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 적어도 일부가 미리 정한 값보다 큰 경우(S202, Y), 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 프리시젼(Pr1)으로 연산할 수 있다(S203). 몇몇 실시예에 따르면, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 적어도 일부가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값을 초과하는 경우, 패스 결정 유닛(PDU)은 패스 결정 신호(PD)를 제1 패스(Path#1)를 선택하기 위한 제1 신호로 생성할 수 있다. 이어서, 패스 결정 유닛(PDU)은 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)과, 제1 신호인 패스 결정 신호(PD)를 디멀티플렉서(Dx)로 제공하고, 디멀티플렉서(Dx)는 제1 신호인 패스 결정 신호(PD)에 따라, 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 멀티플라이어(Mul1)에 제공하여, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 프리시젼(Pr1)으로 연산할 수 있다. If at least part of the weight and input activation (Act_In) is greater than a predetermined value (S202, Y), the weight and input activation (Act_In) can be calculated using the first precision (Pr1) (S203) ). According to some embodiments, when at least a portion of the weight (Weight) and the input activation (Act_In) exceeds the maximum value of the second precision (Pr2), the pass decision unit (PDU) transmits the pass decision signal (PD) to the first pass It can be generated as the first signal to select (Path#1). Subsequently, the pass decision unit (PDU) provides the weight (Weight) and input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) and the pass decision signal (PD), which is the first signal, to the demultiplexer (Dx). ) provides the weight (Weight) and input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) to the first multiplier (Mul1) according to the pass decision signal (PD), which is the first signal, and provides the weight (Weight) and input activation (Act_In) to the first multiplier (Mul1) Activation (Act_In) can be calculated with the first precision (Pr1).

한편, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 적어도 일부가 미리 정한 값보다 크지 않은 경우(S202, N), 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)으로 변환하고(S204), 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 연산하는 경우 오버플로우 또는 언더플로우 에러가 발생하는지 여부를 판단할 수 있다(S205). 몇몇 실시예에 따르면, 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)의 적어도 일부가 제2 프리시젼(Pr2)의 최댓값을 초과하지 않는 경우, 패스 결정 유닛(PDU)은 패스 결정 신호(PD)를 제2 패스(Path#2)를 선택하기 위한 제2 신호로 생성할 수 있다. 이어서, 패스 결정 유닛(PDU)은 제1 프리시젼(Pr1)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)으로 변환할 수 있다. 이어서, 패스 결정 유닛(PDU)은 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)에 오버플로우 또는 언더플로우 에러가 발생하는 지 여부를 확인할 수 있다. On the other hand, when at least part of the weight and input activation (Act_In) is not greater than a predetermined value (S202, N), the weight and input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) are changed to the second precision. When converting the Weight and Input Activation (Act_In) of (Pr2) (S204) and calculating the Weight and Input Activation (Act_In) converted to the second precision (Pr2), an overflow or underflow error occurs. It is possible to determine whether occurs (S205). According to some embodiments, when at least a portion of the weight (Weight) and the input activation (Act_In) does not exceed the maximum value of the second precision (Pr2), the pass decision unit (PDU) sends the pass decision signal (PD) to the second It can be generated as a second signal for selecting the path (Path #2). Subsequently, the pass determination unit (PDU) may convert the weight (Weight) and input activation (Act_In) of the first precision (Pr1) into the weight (Weight) and input activation (Act_In) of the second precision (Pr2). Next, the pass decision unit (PDU) can check whether an overflow or underflow error occurs in the weight (Weight) and input activation (Act_In) converted to the second precision (Pr2).

제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)에 오버플로우 또는 언더플로우 에러가 감지되면(S205, Y), 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 프리시젼(Pr1)으로 연산할 수 있다(S203). 반면, 제2 프리시젼(Pr2)으로 변환된 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)에 오버플로우 또는 언더플로우 에러가 감지되지 않으면(S205, N), 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 프리시젼(Pr2)으로 연산할 수 있다(S206).If an overflow or underflow error is detected in the weight and input activation (Act_In) converted to the second precision (Pr2) (S205, Y), the weight and input activation (Act_In) are converted to the first precision ( Pr1) can be calculated (S203). On the other hand, if no overflow or underflow error is detected in the weight and input activation (Act_In) converted to the second precision (Pr2) (S205, N), the weight and input activation (Act_In) are not detected. 2 It can be calculated with precision (Pr2) (S206).

한편, 연산 모드 신호(Mode)가 제2 프리시젼(Pr2)인 경우(S201, N), 제2 프리시젼(Pr2)의 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 연산하는 경우 오버플로우 또는 언더플로우 에러가 발생하는지 여부를 판단할 수 있다(S205). 오버플로우 또는 언더플로우가 발생된 경우(S205, Y), 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제1 프리시젼(Pr1)으로 연산하고(S203), 오버플로우 또는 언더플로우가 발생되지 않은 경우(S205, N), 웨이트(Weight) 및 인풋 액티베이션(Act_In)을 제2 프리시젼(Pr2)으로 연산할 수 있다(S206).On the other hand, when the calculation mode signal (Mode) is the second precision (Pr2) (S201, N), an overflow or underflow error occurs when calculating the weight and input activation (Act_In) of the second precision (Pr2). It is possible to determine whether occurs (S205). If overflow or underflow occurs (S205, Y), weight and input activation (Act_In) are calculated using the first precision (Pr1) (S203), and if overflow or underflow does not occur ( S205, N), weight, and input activation (Act_In) can be calculated with the second precision (Pr2) (S206).

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 illustrative explanation of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but rather to explain it, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these examples. The scope of protection of this embodiment should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of this embodiment.

Claims (20)

웨이트를 수신하여 저장하는 웨이트 레지스터;
인풋 액티베이션을 저장하는 인풋 액티베이션 레지스터;
상기 웨이트에 포함된 제1 프리시젼의 제1 서브 웨이트를 수신하고, 상기 인풋 액티베이션에 포함된 상기 제1 프리시젼의 제1 서브 인풋 액티베이션을 수신하고, 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션에 따라, 상기 제1 서브 웨이트와 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제1 프리시젼과 다른 제2 프리시젼 중 어느 하나로 곱셈 연산하여, 결과 데이터를 생성하는 플렉서블 멀티플라이어; 및
상기 결과 데이터를 이용하여 부분합을 생성하는 새츄레이팅 애더를 포함하는,
프로세싱 엘리먼트.
a weight register that receives and stores weight;
Input Activation Register, which stores input activation;
Receive the first sub-weight of the first precision included in the weight, receive the first sub-input activation of the first precision included in the input activation, and receive the first sub-weight and the first sub-input activation Accordingly, a flexible multiplier for generating result data by multiplying the first sub-weight and the first sub-input activation by either the first precision or a second precision different from the first precision; and
Including a saturating adder that generates a partial total using the result data,
Processing elements.
제1 항에 있어서,
상기 플렉서블 멀티플라이어는,
상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션에 기초하여, 패스 결정 신호를 생성하는 패스 결정 유닛;
상기 제1 프리시젼으로 곱셈 연산을 수행하는 제1 멀티플라이어;
상기 제2 프리시젼으로 곱셈 연산을 수행하는 제2 멀티플라이어; 및
상기 패스 결정 신호에 따라, 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 상기 제1 멀티플라이어 및 상기 제2 멀티플라이어 중 어느 하나에 제공하는 디멀티플렉서를 포함하는,
프로세싱 엘리먼트.
According to claim 1,
The flexible multiplier is,
a pass decision unit generating a pass decision signal based on the first sub-weight and the first sub-input activation;
a first multiplier that performs a multiplication operation with the first precision;
a second multiplier that performs a multiplication operation with the second precision; and
Comprising a demultiplexer that provides the first sub-weight and the first sub-input activation to one of the first multiplier and the second multiplier according to the pass decision signal,
Processing elements.
제2 항에 있어서,
상기 패스 결정 유닛은,
상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션 중 적어도 하나의 크기가, 미리 정한 제1 크기보다 큰 경우, 상기 패스 결정 신호를 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 상기 제1 멀티플라이어에 제공하기 위한 제1 신호로 생성하고,
상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션 각각의 크기가 상기 제1 크기보다 작거나 같은 경우, 상기 패스 결정 신호를 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 상기 제2 멀티플라이어에 제공하기 위한 제2 신호로 생성하는,
프로세싱 엘리먼트.
According to clause 2,
The pass decision unit,
When the size of at least one of the first sub weight and the first sub input activation is greater than a predetermined first size, the pass decision signal is transmitted to the first sub weight and the first sub input activation to the first multi Generated as a first signal to be provided to the flyer,
When the size of each of the first sub weight and the first sub input activation is smaller than or equal to the first size, the pass decision signal is transmitted to the first sub weight and the first sub input activation to the second multiplier. Generated as a second signal to provide,
Processing elements.
제2 항에 있어서,
상기 패스 결정 유닛은,
연산 모드 신호에 따라, 상기 웨이트를 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제2 프리시젼 단위로 분할하여, 상기 제1 서브 웨이트를 생성하고, 상기 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제2 프리시젼 단위로 분할하여, 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 생성하는 비트 디비전 로직;
상기 연산 모드 신호와, 상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션에 따라, 상기 패스 결정 신호를 생성하는 패스 셀렉션 로직; 및
상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션의 프리시젼을 변환하는 컨버젼 로직을 포함하는,
프로세싱 엘리먼트.
According to clause 2,
The pass decision unit,
According to the operation mode signal, the weight is divided into the first precision or the second precision units to generate the first sub-weight, and the input activation is divided into the first precision or the second precision units, bit division logic generating the first sub-input activation;
a pass selection logic that generates the pass decision signal according to the operation mode signal, the first sub-weight, and the first sub-input activation; and
Containing conversion logic for converting the first sub weight and the precision of the first sub input activation,
Processing elements.
제2 항에 있어서,
상기 제1 멀티플라이어는 k개이고, 상기 제2 멀티플라이어는 2k개이고, k는 자연수인,
프로세싱 엘리먼트.
According to clause 2,
The first multiplier is k, the second multiplier is 2k, and k is a natural number,
Processing elements.
제2 항에 있어서,
상기 제1 프리시젼은 2N 비트이고, 상기 제2 프리시젼은 N 비트이고, N은 자연수인,
프로세싱 엘리먼트.
According to clause 2,
The first precision is 2N bits, the second precision is N bits, and N is a natural number,
Processing elements.
제6 항에 있어서,
상기 제1 프리시젼은 INT4 이고, 상기 제2 프리시젼은 INT2인,
프로세싱 엘리먼트.
According to clause 6,
The first precision is INT4, and the second precision is INT2,
Processing elements.
제2 항에 있어서,
상기 웨이트는 상기 제1 서브 웨이트 및 제2 서브 웨이트를 포함하고,
상기 인풋 액티베이션은 상기 제1 서브 인풋 액티베이션 및 제2 서브 인풋 액티베이션을 포함하고,
상기 플렉서블 멀티플라이어는,
상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션에 기초하여, 제1 패스 결정 신호를 생성하고,
상기 제2 서브 웨이트 및 상기 제2 서브 인풋 액티베이션에 기초하여, 제2 패스 결정 신호를 생성하고,
상기 제1 패스 결정 신호와 상기 제2 패스 결정 신호는 서로 독립적으로 생성되는,
프로세싱 엘리먼트.
According to clause 2,
The weight includes the first sub-weight and the second sub-weight,
The input activation includes the first sub-input activation and the second sub-input activation,
The flexible multiplier is,
Based on the first sub weight and the first sub input activation, generate a first pass decision signal,
Based on the second sub weight and the second sub input activation, generate a second pass decision signal,
The first path decision signal and the second path decision signal are generated independently of each other,
Processing elements.
제2 항에 있어서,
상기 웨이트는 상기 제1 서브 웨이트 및 제2 서브 웨이트를 포함하고,
상기 인풋 액티베이션은 상기 제1 서브 인풋 액티베이션 및 제2 서브 인풋 액티베이션을 포함하고,
상기 플렉서블 멀티플라이어는,
상기 제1 서브 웨이트, 상기 제2 서브 웨이트, 상기 제1 서브 인풋 액티베이션 및 상기 제2 서브 인풋 액티베이션에 기초하여, 상기 패스 결정 신호를 생성하는,
프로세싱 엘리먼트.
According to clause 2,
The weight includes the first sub-weight and the second sub-weight,
The input activation includes the first sub-input activation and the second sub-input activation,
The flexible multiplier is,
Generating the pass decision signal based on the first sub-weight, the second sub-weight, the first sub-input activation, and the second sub-input activation,
Processing elements.
제1 항에 있어서,
상기 플렉서블 멀티플라이어는,
상기 제1 서브 웨이트와 상기 제1 서브 인풋 액티베이션의 수신과, 상기 결과 데이터의 생성을 동기화하는 컨트롤 파이프라인을 포함하는,
프로세싱 엘리먼트.
According to claim 1,
The flexible multiplier is,
Comprising a control pipeline that synchronizes reception of the first sub-weight and the first sub-input activation and generation of the result data,
Processing elements.
웨이트를 수신하여 저장하는 웨이트 레지스터;
인풋 액티베이션을 저장하는 인풋 액티베이션 레지스터;
연산 모드 신호와, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 크기에 따라, 상기 웨이트와 상기 인풋 액티베이션을 제1 프리시젼 또는 상기 제1 프리시젼보다 작은 제2 프리시젼 중 어느 하나로 곱셈 연산하여, 결과 데이터를 생성하는 플렉서블 멀티플라이어; 및
상기 결과 데이터를 이용하여 부분합을 생성하는 새츄레이팅 애더를 포함하는,
프로세싱 엘리먼트.
a weight register that receives and stores weight;
Input Activation Register, which stores input activation;
A flexible multi-processor that generates result data by multiplying the weight and the input activation by either a first precision or a second precision smaller than the first precision, depending on the operation mode signal and the size of the weight and the input activation. pliers; and
Including a saturating adder that generates a partial total using the result data,
Processing elements.
제11 항에 있어서,
상기 플렉서블 멀티플라이어는,
상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 곱셈 연산에 따라 오버플로우 또는 언더플로우가 발생되는지 여부를 체크하여, 디텍션 결과를 생성하는 에러 디텍션 로직;
k개의 상기 제1 프리시젼의 제1 멀티플라이어;
2k개의 상기 제2 프리시젼의 제2 멀티플라이어; 및
상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 크기에 따라, 상기 제1 멀티플라이어 및 상기 제2 멀티플라이어 중 어느 하나를 선택하는 패스 셀렉션 로직을 포함하는,
프로세싱 엘리먼트.
According to claim 11,
The flexible multiplier is,
Error detection logic that checks whether overflow or underflow occurs according to a multiplication operation of the weight and the input activation and generates a detection result;
k first multipliers of the first precision;
2k second multipliers of the second precision; and
Comprising a pass selection logic that selects one of the first multiplier and the second multiplier according to the weight and the size of the input activation,
Processing elements.
제12 항에 있어서,
상기 패스 셀렉션 로직은,
상기 연산 모드 신호가 상기 제1 프리시젼에 연관된 경우, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션 중 적어도 하나가 상기 제2 프리시젼의 최댓값보다 큰지 여부를 기초로, 상기 제1 멀티플라이어 및 상기 제2 멀티플라이어 중 어느 하나를 선택하는,
프로세싱 엘리먼트.
According to claim 12,
The pass selection logic is,
When the operation mode signal is associated with the first precision, either the first multiplier or the second multiplier based on whether at least one of the weight and the input activation is greater than a maximum value of the second precision. to choose,
Processing elements.
제13 항에 있어서,
상기 에러 디텍션 로직은 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 곱셈 연산에 오버플로우 또는 언더플로우가 발생되면 제1 결과를 생성하고, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 곱셈 연산에 오버플로우 또는 언더플로우가 발생되지 않으면 제2 결과를 생성하고,
상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션 각각이 상기 제2 프리시젼의 최댓값보다 작은 경우, 상기 패스 셀렉션 로직은,
상기 디텍션 결과가 상기 제1 결과인 경우, 상기 제1 멀티플라이어를 선택하고,
상기 디텍션 결과가 상기 제2 결과인 경우, 상기 제2 멀티플라이어를 선택하는,
프로세싱 엘리먼트.
According to claim 13,
The error detection logic generates a first result when overflow or underflow occurs in the multiplication operation of the weight and the input activation, and generates a first result if no overflow or underflow occurs in the multiplication operation of the weight and the input activation. 2 produces results,
When each of the weight and the input activation is less than the maximum value of the second precision, the pass selection logic is:
If the detection result is the first result, select the first multiplier,
If the detection result is the second result, selecting the second multiplier,
Processing elements.
제12 항에 있어서,
상기 패스 셀렉션 로직은,
상기 연산 모드 신호가 상기 제2 프리시젼에 연관된 경우, 상기 디텍션 결과에 따라 상기 제1 멀티플라이어 및 상기 제2 멀티플라이어 중 어느 하나를 선택하는,
프로세싱 엘리먼트.
According to claim 12,
The pass selection logic is,
When the operation mode signal is associated with the second precision, selecting one of the first multiplier and the second multiplier according to the detection result,
Processing elements.
제15 항에 있어서,
상기 에러 디텍션 로직은 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 곱셈 연산에 오버플로우 또는 언더플로우가 발생되면 제1 결과를 생성하고, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 곱셈 연산에 오버플로우 또는 언더플로우가 발생되지 않으면 제2 결과를 생성하고,
상기 패스 셀렉션 로직은, 상기 디텍션 결과가 상기 제1 결과인 경우 상기 제1 멀티플라이어를 선택하고, 상기 제2 결과인 경우 상기 제2 멀티플라이어를 선택하는,
프로세싱 엘리먼트.
According to claim 15,
The error detection logic generates a first result when overflow or underflow occurs in the multiplication operation of the weight and the input activation, and generates a first result if no overflow or underflow occurs in the multiplication operation of the weight and the input activation. 2 produces results,
The pass selection logic selects the first multiplier when the detection result is the first result, and selects the second multiplier when the detection result is the second result.
Processing elements.
적어도 하나의 뉴럴 코어를 포함하고,
상기 뉴럴 코어는,
연산을 수행하는 프로세싱 유닛과,
상기 프로세싱 유닛의 입출력 데이터를 저장하는 L0 메모리를 포함하고,
상기 프로세싱 유닛은 적어도 하나의 프로세싱 엘리먼트를 포함하는 PE 어레이를 포함하고,
상기 PE 어레이는,
웨이트 및 인풋 액티베이션을 수신하고, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션의 크기에 따라, 제1 프리시젼 또는 상기 제1 프리시젼보다 작은 제2 프리시젼으로 곱셈 연산을 수행하여 결과 데이터를 생성하는 플렉서블 멀티플라이어와,
상기 결과 데이터를 수신하여 부분합을 생성하는 새츄레이팅 애더를 포함하는,
뉴럴 프로세싱 장치.
Contains at least one neural core,
The neural core is,
A processing unit that performs calculations,
Includes an L0 memory that stores input and output data of the processing unit,
The processing unit includes a PE array including at least one processing element,
The PE array is,
A flexible multiplier that receives a weight and an input activation and, depending on the size of the weight and the input activation, performs a multiplication operation with a first precision or a second precision smaller than the first precision to generate result data;
Including a saturating adder that receives the result data and generates a partial total,
Neural processing device.
제17 항에 있어서,
상기 플렉서블 멀티플라이어는,
상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션 중 적어도 하나의 크기가 상기 제2 프리시젼의 최댓값보다 큰 경우, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼으로 곱셈 연산하고,
상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션 각각의 크기가 상기 제2 프리시젼의 최댓값보다 작거나 같은 경우, 상기 웨이트 및 상기 인풋 액티베이션을 상기 제2 프리시젼으로 곱셈 연산하는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to claim 17,
The flexible multiplier is,
If the size of at least one of the weight and the input activation is greater than the maximum value of the second precision, multiplying the weight and the input activation by the first precision,
If the size of each of the weight and the input activation is less than or equal to the maximum value of the second precision, multiplying the weight and the input activation by the second precision,
Neural processing device.
제18항에 있어서,
상기 웨이트는 제1 및 제2 서브 웨이트를 포함하고, 상기 인풋 액티베이션은 제1 및 제2 서브 인풋 액티베이션을 포함하고,
상기 플렉서블 멀티플라이어는,
상기 제1 서브 웨이트 및 상기 제1 서브 인풋 액티베이션에 따라, 상기 제1 서브 웨이트와 상기 제1 서브 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제2 프리시젼으로 곱셈 연산하고,
상기 제2 서브 웨이트 및 상기 제2 서브 인풋 액티베이션의 크기에 따라, 상기 제2 서브 웨이트와 상기 제2 서브 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제2 프리시젼으로 곱셈 연산하는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to clause 18,
The weight includes first and second sub-weights, and the input activation includes first and second sub-input activation,
The flexible multiplier is,
According to the first sub-weight and the first sub-input activation, multiplying the first sub-weight and the first sub-input activation by the first precision or the second precision,
Depending on the size of the second sub-weight and the second sub-input activation, multiplying the second sub-weight and the second sub-input activation by the first precision or the second precision,
Neural processing device.
제18 항에 있어서,
상기 웨이트는 제1 및 제2 서브 웨이트를 포함하고, 상기 인풋 액티베이션은 제1 및 제2 서브 인풋 액티베이션을 포함하고,
상기 플렉서블 멀티플라이어는,
상기 제1 서브 웨이트, 상기 제2 서브 웨이트, 상기 제1 서브 인풋 액티베이션 및 상기 제2 서브 인풋 액티베이션의 각각의 크기에 따라, 상기 웨이트와 상기 인풋 액티베이션을 상기 제1 프리시젼 또는 상기 제2 프리시젼으로 곱셈 연산하는,
뉴럴 프로세싱 장치.
According to clause 18,
The weight includes first and second sub-weights, and the input activation includes first and second sub-input activation,
The flexible multiplier is,
Depending on the respective sizes of the first sub-weight, the second sub-weight, the first sub-input activation, and the second sub-input activation, multiplying the weight and the input activation by the first precision or the second precision calculating,
Neural processing device.
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