【技术实现步骤摘要】
本公开涉及电子信息，尤其涉及一种脉冲神经网络的片上网络通信方法以及片上网络。
技术介绍
1、类脑计算是一种新型计算技术，它借鉴生物神经系统信息处理模式和结构的计算理论，在硬件实现与软件算法等多个层面，对于现有的计算体系与系统做出本质的变革，在计算能耗、计算能力与计算效率等诸多方面有着大幅改进。类脑计算在软件层面的尝试之一是脉冲神经网络(snn)，不同于人工神经网络(ann)的是，脉冲神经网络中神经元产生的都是非常小的数据包，但是由于神经元数量很多，并且彼此之间存在着繁多的突触连接，这就导致网络中充斥着海量的小数据包。
2、片上网络(noc)对于脉冲神经网络很有吸引力，因为它们促进了并行性、可重构性、网络拓扑的独立性和网络的可扩展性，是目前类脑计算平台常采用的一种互连体系结构。为了可以支持snn的通信特性，许多类脑计算平台提出了一些解决方案。spinnaker是曼彻斯特大学设计专用于支持大脑各种通信的计算机，可以承载大量非常小的数据包，它采用基于2d triangular mesh的轻量级多播包路由机制，并且有多种不同的数据包类型，但是多播路径的输出端口判断基于三态cam，这就会导致功耗过高；ibm的truenorth、intel的loihi和清华的天机芯都是采用2d-mesh的拓扑结构，但只能支持单播机制，无法有效缓解片上网络的通信压力；斯坦福大学设计的neurogrid神经形态系统包含16个神经芯片，采用树网络互连神经阵列，路由策略自然是基于树的多播，具有其结构的特殊性，不能广泛适用于其他拓扑结构。
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技术实现思路
1、本公开实施例的目的在于提供一种脉冲神经网络的片上网络通信方法以及片上网络，用以解决现有技术中神经元之间无法实现高效通信的问题。
2、本公开的实施例采用如下技术方案：一种脉冲神经网络的片上网络通信方法，包括：根据每个源神经元的目标神经元所在的目标节点的节点坐标，确定每个所述源神经元对应的所有目标区域的所有区域坐标，其中，每个所述目标区域为片上网络阵列中覆盖至少一部分目标节点的矩形区域，多个所述目标区域之间所覆盖的目标节点之间不重合；将所述区域坐标存储至所述源神经元所在节点的发送逻辑存储器中；在所述源神经元产生脉冲事件时，访问所述源神经元对应的发送逻辑存储器以获取所述区域坐标，并根据所述区域坐标、目标节点标签值以及目标节点一级接收表索引值形成脉冲事件数据包；将所述脉冲事件数据包传输至所述目标区域中距离所述源神经元最近的中转节点；将所述脉冲事件数据包在所述目标区域内以所述中转节点为起点进行广播，每个接收到所述脉冲事件数据包的节点均根据所述目标节点标签值以及所述目标节点一级接收表索引值判断是否接收所述脉冲事件数据包中的事件数据。
3、在一些实施例中，将同一个神经元群中的神经元放置在同一个节点或相邻的多个节点中。
4、在一些实施例中，所述区域坐标为位于所述目标区域中对角位置的一对节点的节点坐标。
5、在一些实施例中，所述将所述脉冲事件数据包传输至所述目标区域中距离所述源神经元最近的中转节点，包括：采用最短距离水平-垂直无死锁路由方式将所述脉冲事件数据包传输至所述目标区域中距离所述源神经元最近的中转节点。
6、在一些实施例中，所述将所述脉冲事件数据包在所述目标区域内以所述中转节点为起点进行广播，包括：所述中转节点将所述脉冲事件数据包向除去传进方向和超出目标区域边界方向以外的其他方向传输；所述目标区域内除去所述中转节点以外的其他节点在接收到所述脉冲事件数据包之后，根据所述脉冲事件数据包的传进方向进行广播，其中，在所述脉冲事件数据包从水平方向传进的情况下，所述节点将所述脉冲事件数据包向除去所述传进方向和超出目标区域边界方向以外的其他方向传输；在所述脉冲事件数据包从垂直方向传进的情况下，所述节点将所述脉冲事件数据包沿原方向传输。
7、在一些实施例中，所述每个接收到所述脉冲事件数据包的节点均根据所述目标节点标签值以及所述目标节点以及接收表索引值判断是否接收所述脉冲事件数据包中的事件数据，包括：所述节点在接收到所述脉冲事件数据包的情况下，根据所述目标节点一级接收表索引值在接收逻辑存储器中查找第一级接收表，并判断所述第一级接收表获取的条目中的标签值是否与所述脉冲事件数据包中的目标节点标签值一致；在存在所述条目的情况下，所述节点接收所述脉冲事件数据包中的事件数据；否则，丢弃所述脉冲事件数据包。
8、在一些实施例中，在每个接收到所述脉冲事件数据包的节点均根据所述目标节点标签值以及所述目标节点一级接收表索引值判断是否接收所述脉冲事件数据包中的事件数据之前，还包括：所述节点将所述脉冲事件数据包在片上网络的驻留时间与预设疲劳阈值进行比较；在所述驻留时间大于所述预设疲劳阈值的情况下，所述节点丢弃所述脉冲事件数据包；在所述驻留时间小于或等于所述预设疲劳阈值的情况下，所述节点判断是否接收所述脉冲事件数据包中的事件数据。
9、本公开实施例还提供了一种脉冲神经网络的片上网络，至少包括：按照阵列排布的节点，所述节点至少用于实现上述的脉冲神经网络的片上网络通信方法的步骤。
10、在一些实施例中，每个节点至少包括计算核和路由器，路由器中至少包括发送逻辑存储器和接收逻辑存储器；其中，所述发送逻辑存储器中至少存储有第一级发送表和第二级发送表，所述第一级发送表以源神经元的轴突id为索引，用于存储所述源神经元对应的第二级发送表的基地址和数量；所述第二级发送表用于存储所述源神经元对应的目标区域的区域坐标、目标节点标签值以及目标节点一级接收表索引值；所述接收逻辑存储器中至少存储有第一级接收表和第二级接收表，所述第一级接收表以目标节点一级接收表索引值作为索引，用于存储所述条目的标签值以及第二级接收表的基地址和数量；所述第二级接收表用于存储目标神经元id和树突id。
11、本公开实施例还提供了一种电子设备，至少包括如上述的片上网络。
12、本公开实施例的有益效果在于：采用源神经元与目标区域之间的最短距离传播并统一了全局广播、小区广播和点对点传播，有效简化了路由算法和计算过程，降低路由逻辑复杂度和片上网络延迟；并且，采用目的驱动为主的数据包转发方法，将是否接收数据包的事件数据的逻辑判断放在接收端节点中，使得传播的数据包可以是固定大小，在传输过程中省去查找路由表的过程，有效减少了路由表存储容量，灵活处理广播通信的接收判定；与此同时，本公开实施例将多种类型的数据包采用统一的字段格式，简化了路由器处理数据包的逻辑，进而减少数据包经过路由器所产生的延迟。
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1.一种脉冲神经网络的片上网络通信方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的片上网络通信方法，其特征在于，将同一个神经元群中的神经元放置在同一个节点或相邻的多个节点中。
3.根据权利要求1所述的片上网络通信方法，其特征在于，所述区域坐标为位于所述目标区域中对角位置的一对节点的节点坐标。
4.根据权利要求1所述的片上网络通信方法，其特征在于，所述将所述脉冲事件数据包传输至所述目标区域中距离所述源神经元最近的中转节点，包括：
5.根据权利要求1所述的片上网络通信方法，其特征在于，所述将所述脉冲事件数据包在所述目标区域内以所述中转节点为起点进行广播，包括：
6.根据权利要求1所述的片上网络通信方法，其特征在于，所述每个接收到所述脉冲事件数据包的节点均根据所述目标节点标签值以及所述目标节点一级接收表索引值判断是否接收所述脉冲事件数据包中的事件数据，包括：
7.根据权利要求1至6中任一项所述的片上网络通信方法，其特征在于，在每个接收到所述脉冲事件数据包的节点均根据所述目标节点标签值以及所述目标节点一级接收表索引
8.一种脉冲神经网络的片上网络，其特征在于，至少包括：
9.根据权利要求8所述的片上网络，其特征在于，每个节点至少包括计算核和路由器，路由器中至少包括发送逻辑存储器和接收逻辑存储器；其中，
10.一种电子设备，其特征在于，至少包括如权利要求8或9所述的片上网络。
...【技术特征摘要】
1.一种脉冲神经网络的片上网络通信方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的片上网络通信方法，其特征在于，将同一个神经元群中的神经元放置在同一个节点或相邻的多个节点中。
3.根据权利要求1所述的片上网络通信方法，其特征在于，所述区域坐标为位于所述目标区域中对角位置的一对节点的节点坐标。
4.根据权利要求1所述的片上网络通信方法，其特征在于，所述将所述脉冲事件数据包传输至所述目标区域中距离所述源神经元最近的中转节点，包括：
5.根据权利要求1所述的片上网络通信方法，其特征在于，所述将所述脉冲事件数据包在所述目标区域内以所述中转节点为起点进行广播，包括：
6.根据权利要求1所述的片上网络通信方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，王智超，刘昕，李千鹏，宋文娜，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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