【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體和集成電路，尤其涉及一種基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統。
技術介紹
1、隨著大數據、人工智能、物聯網等新興技術的快速發展，以數據為中心的實時、智能化計算需求不斷增長，但傳統的馮·諾伊曼計算系統卻越來越難以滿足其爆炸式增長的算力要求。這是因為在馮·諾依曼架構下，數據處理單元和存儲單元相分離，數據的往復傳輸帶來的延時和能耗導致了速度緩慢和高功耗等問題，且當處理復雜信息時，這些問題會更加突出。與之相比，人腦這種由神經元和突觸組成的并行結構的神經網絡系統卻能夠以極低的功耗(約20w)處理大量復雜信息。因此，仿照人腦，研究人員開啟了融合計算單元與存儲單元的存算一體計算的研究，提出了多種人工電子突觸器件并探索基于這些器件的神經網絡存內計算系統，展現了快速度、低功耗等應用潛力。其中，新興的憶阻型電子突觸器件，包括鐵電隧道結、鐵電場效應管、基于氧空位或金屬離子遷移的阻變存儲器等，在能耗、集成度等方面展現了比傳統cmos(complementary?metal?oxide?semiconductor)器件構建的電子突觸更顯著的優勢。
2、然而針對新興電子突觸憶阻器件的研究仍主要著眼于單元器件的性能，而由其構建的神經網絡的研究則主要基于仿真。制備由多個突觸器件構成的交叉陣列，并在硬件層面實現神經網絡計算，已逐漸引起重視。相關研發急迫需要構建電子突觸陣列及其神經網絡計算的測試系統，從而準確地對陣列中指定行列的電子突觸的阻值進行讀取和擦寫，并結合所連接的包含arm(advanced?risc(reduced?inst
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，該系統充分發揮了soc開發板fpga部分的可編程特點，能夠通過陣列測試電路板對電子突觸陣列選定器件施加正脈沖或負脈沖，讀寫精度高，提高了對電子突觸陣列進行測試的靈活性。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：
3、一種基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，所述系統包括控制系統、陣列測試電路板和電子突觸陣列，其中：
4、所述控制系統具體為包含arm模塊和fpga模塊的soc開發板，能夠可重構地寫入陣列測試和存內計算程序，并與計算機、陣列測試電路板交換數據；
5、所述控制系統與陣列測試電路板相連，通過fpga中間層板卡接口使用內部集成電路iic協議進行通信；
6、所述陣列測試電路板包含模數/數模轉換模塊和多路選擇器mux模塊，與電子突觸陣列通過排針連接；
7、所述陣列測試電路板接收所述控制系統的指令，用于選通電子突觸陣列中的特定單元或行列，對所選通的單元進行高精度的電壓寫入、電流讀取操作；或對某列不同行提供多路不同電壓同時輸入，以及多路電流結果同時輸出；
8、其中，所述陣列測試電路板采用字線wl和位線bl控制電子突觸陣列的行列信號，能夠選中電子突觸陣列的指定單元在讀、寫之間切換；
9、所述電子突觸陣列由多個非易失、多態的人工電子突觸器件通過交叉工藝構成m行n列的陣列結構，通過排針與陣列測試電路板的字線wl驅動和位線bl驅動連接，突觸接收來自陣列測試電路板的輸入信號，并由讀出信號反映出相應單元突觸器件的存儲態；
10、其中，所述電子突觸陣列被配置為電導矩陣，電導值對應于神經網絡中的突觸權重，輸入電壓、輸出電流分別對應神經網絡中的輸入、輸出；從而將神經網絡中卷積層、全連接層的乘加卷積運算映射為所述電子突觸陣列的輸入不同電壓、讀取并聯電流的操作。
11、由上述本專利技術提供的技術方案可以看出，上述系統充分發揮了soc開發板fpga部分的可編程特點，能夠通過陣列測試電路板對電子突觸陣列選定器件施加正脈沖或負脈沖，讀寫精度高，提高了對電子突觸陣列進行測試的靈活性。
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1.一種基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，其特征在于，所述系統包括控制系統、陣列測試電路板和電子突觸陣列，其中：
2.根據權利要求1所述基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，其特征在于，計算機與ARM模塊之間采用通用異步收發器UART協議通信，能將程序燒入SoC開發板中，并與SoC開發板進行通信，將SoC開發板與陣列測試電路板交互得到的陣列存儲信息和處理結果返回至計算機中，供研究人員監控。
3.根據權利要求1所述基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，其特征在于，ARM模塊和FPGA模塊之間采用高級可擴展接口作為總線協議進行通信，其中：
4.根據權利要求1所述基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，其特征在于，所述陣列測試電路板的數模轉換模塊DAC將離散形式的DAC編碼轉化為模擬電壓輸入，經過電位器和行選通到達陣列的指定行，過器件電流經過列選通后到達模數轉換模塊ADC，將模擬電壓以離散形式的ADC編碼讀出，從而反映相應列的電流，其中：
5.根據權利要求1所述基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，其特征在于，
6.根據權利要求1所述
7.根據權利要求1所述基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，其特征在于，所述陣列測試電路板的指標包括：
8.根據權利要求1所述基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，其特征在于，所述人工電子突觸器件包括鐵電隧道結、鐵電場效應管、基于氧空位或金屬離子遷移的阻變存儲器、相變存儲器或磁隧道結。
...【技術特征摘要】
1.一種基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，其特征在于，所述系統包括控制系統、陣列測試電路板和電子突觸陣列，其中：
2.根據權利要求1所述基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，其特征在于，計算機與arm模塊之間采用通用異步收發器uart協議通信，能將程序燒入soc開發板中，并與soc開發板進行通信，將soc開發板與陣列測試電路板交互得到的陣列存儲信息和處理結果返回至計算機中，供研究人員監控。
3.根據權利要求1所述基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，其特征在于，arm模塊和fpga模塊之間采用高級可擴展接口作為總線協議進行通信，其中：
4.根據權利要求1所述基于電子突觸陣列的神經網絡測試系統，其特征在于，所述陣列測試電路板的數模轉換模...
【專利技術屬性】
技術研發人員：程子明，管澤雨，沈勝春，殷月偉，李曉光，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：
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