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申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

摘要：本发明公开了一种基于类脑指令集的类脑处理器及其应用方法，本发明类脑处理器的核包括取指段、译码段、执行段和写回段共四个流水段，以及位于相邻流水段之间的流水栈；译码段包括译码器、通用寄存器GPR、扩展寄存器以及一个或多个多路选择器，执行段包括请求队列、访存单元、算术逻辑单元ALU、乘除法器、控制状态寄存器、向量计算单元、神经元阵列以及多路选择器，写回段包含数据缓冲和一个数据通路。本发明能实现对通用类脑指令集的架构支持，解决类脑硬件的可编程性差、可移植性差和不兼容的问题，可提供对不同量级类脑应用、不同规模SNN的访存、计算支持以及不同神经元模型的支持。

主权项：1.一种基于类脑指令集的类脑处理器，所述类脑处理器包括一个或多个类脑处理器核，其特征在于，所述类脑处理器核包括取指段、译码段、执行段和写回段共四个流水段，以及位于取指段、译码段之间设有流水栈IFID，译码段、执行段之间设有流水栈IDEXE，执行段和写回段之间设有流水栈EXEWB；所述取指段包括指令预取缓冲器和控制器，所述指令预取缓冲器用于从外部的指令缓冲中取出类脑指令集的指令并缓存到流水栈IFID中，所述控制器用于根据执行段执行的指定结果判断指令预取的地址以控制指令预取缓冲器，如果指定结果是顺序执行就是按顺序地址去取指，如果指定结果是跳转就转移到目标地址处进行取指；所述译码段包括译码器、通用寄存器GPR、扩展寄存器以及一个或多个多路选择器，所述译码器用于将流水栈IFID中流出的指令中不同字段中存放的寄存器索引值译出，送往存放操作数的寄存器组，具体为通用寄存器GPR或扩展寄存器，所述一个或多个多路选择器用于根据不同的指令译码出来的结果选通指定来源的操作数缓存到流水栈IDEXE中以参与下一流水段执行计算；所述执行段包括请求队列、访存单元、算术逻辑单元ALU、乘除法器、控制状态寄存器、向量计算单元、神经元阵列以及多路选择器，所述请求队列用于执行和内存的数据交互，所述访存单元用于处理指令提出的读取内存和写入内存的请求队列，经由数据缓冲缓存，对内存进行访存读写操作；所述算术逻辑单元ALU负责执行通用计算，包括加法、减法、逻辑与和逻辑或；所述乘除法器用于执行乘法和除法运算，控制状态寄存器用于存放与控制相关的信号，包括中断、异常；所述向量计算单元用于执行脉冲神经网络SNN的神经元突触反应操作；所述神经元阵列用于完成神经元模型方程的运算功能；所述多路选择器用于根据不同的指令选通指定来源的计算结果或者访存结果缓存到流水栈EXEWB中以进入下一流水段；所述写回段包含数据缓冲和一个数据通路，所述数据缓冲用于接收来自访存单元的写内存请求所传输的数据或响应访存单元发出的读数请求并返回请求的数；所述数据通路用于将执行段计算得到的结果或读回的数写回译码段指定的寄存器中。

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