Систолический процессор CNAPS

Данная архитектура разработана компанией Adaptive Solutions, она представляет собой SIMD мультипроцессор общего назначения, разработанный для нейроприложений. Так как чип представляет собой не узкоспециализированное устройство, а микропроцессор общего назначения, то становится возможным реализовать широкий спектр алгоритмов обучения и функционирования нейросети. Чип имеет действительно большую емкость памяти весов, позволяя хранить 2M 1 битных весов, или 256K 8 битных весов, или 128K 16 битных весов, поровну распределенных между 64 процессорами. Чипы могут образовывать мультимикропроцессорные системы различной конфигурации.

Базовым элементом системы CNAPS является чип N6400, который состоит из 64 обрабатывающих элементов, соединенных широковещательной шиной в режиме SIMD. Принципиальная структура системы CNAPS показана на рис. Типовая система содержит управляющий чип (Sequencer) и четыре процессора N64000 (хотя есть системы с 8 процессорами).

Рис. 24 Структура системы CNAPS

Рис. 25 Обрабатывающий узел процессора N64000

Обрабатывающие элементы (Processing nodes, PN) разработаны как обычные цифровые сигнальные процессоры, включающие сумматор и умножитель, выполняющие арифметические операции над числами с фиксированной запятой. Структура обрабатывающего узла PN показана на рис. 25. Каждый PN содержит 4 Кбайта локальной статической памяти, которая используется для хранения весовых коэффициентов. Размер локальной памяти является узким местом для больших нейросетей, так как при нехватке памяти происходит обмен по широковещательной шине. Производительность падает катастрофически, когда 64 процессорных узла ведут обмен по общей шине.

Так как N64000 работает как микропроцессор общего назначения, то CNAPS может реализовать широкий класс нейросетевых алгоритмов. Для этой архитектуры создан инструментальный набор, который включает C-компилятор с надстройками, позволяющими получать код, использующий все преимущества параллельной архитектуры.

Применение нейросигнальных процессоров для построения нейросред. Нейросигнальный процессор NM6403.

Появление нейросигнальных процессоров связано с успешным применением цифровых сигнальных процессоров. Возможности DSP не полностью соответствуют задачам, которые возникают при моделировании нейронных сетей. Нейросигнальные процессоры в настоящее время являются наиболее быстродействующим средством построения нейросистем.

Ядро нейросигнальных процессоров представляет собой типовой сигнальный процессор, а реализованная на кристалле дополнительная логика обеспечивает выполнение нейросетевых операций. Примером нейросигналного процессора является NM6403, реализующий архитектуру NeuroMatrix.