硬體架構的驗證方法及裝置與流程

2023-06-07 14:55:41

本發明涉及機器學習硬體化技術領域，尤其是涉及一種硬體架構的驗證方法及裝置。

背景技術：

機器學習是近年來興起的一門研究如何使用機器來模擬人類學習活動的科學，機器學習算法是一類從數據中自動分析來獲得規律，並利用規律對未知數據進行預測的算法。

目前，機器學習一般採用運行在單個中央處理器(centralprocessingunit，簡稱cpu)，或者，中央處理器與圖形處理器(graphicprocessingunit，簡稱gpu)的組合處理器上的成熟的學習軟體框架進行實現。例如，深度學習作為機器學習研究中的一個重要領域，所擁有的成熟的學習軟體框架有caffe、tensorflow、mxnet等。已有的成熟的學習軟體框架具有不同的標準計算流程和固定的數據類型，能夠提供可靠的計算結果。然而，隨著應用需求的不斷擴大，針對一些複雜的問題，上述軟體實現方法存在時效和功耗等方面的局限性。要想速度更快、功耗更低、延時更小地實現機器學習，硬體方面可以通過使用現場可編程門陣列fpga(field-programmablegatearray，簡稱fpga)、片上系統(systemonchip，簡稱soc)、專用集成電路(applicationspecificintergratedcircuits，簡稱asic)等器件將實現機器學習算法的硬體進行重新組建。

具體地，在將實現機器學習算法的硬體進行重新組建過程中，由於涉及到了分塊計算、數據拆分等操作，因而針對硬體架構的不同，需要對機器學習的計算流程進行不同的編寫。然而，鑑於硬體架構適合採用的數據類型和現有軟體框架採用的數據類型不相同，因而，如何保證某一硬體架構進行機器學習的計算流程的正確性，目前缺乏有效的驗證方法。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種硬體架構的驗證方法及裝置，以緩解現有技術無法驗證硬體架構計算流程正確性的技術問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種硬體架構的驗證方法，所述硬體架構用於執行機器學習算法，所述方法包括：

獲取應用測試程序，其中，所述應用測試程序為預先設計的用於對待驗證的硬體架構進行驗證的程序，且所述應用測試程序的計算結果與預選標準計算流程的計算結果相同，所述預選標準計算流程與所述硬體架構所執行的任務相同；

基於所述硬體架構的數據類型，調節所述應用測試程序的數據類型，得到中間應用測試程序，其中，所述中間應用測試程序的數據類型與所述硬體架構的數據類型相同；

將所述中間應用測試程序和所述硬體架構的計算結果進行比較，根據比較結果驗證所述硬體架構計算流程是否正確。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，根據比較結果驗證所述硬體架構計算流程是否正確，包括：

如果所述比較結果為第一比較結果，則驗證所述硬體架構計算流程正確，其中，所述第一比較結果為所述中間應用測試程序的計算結果和所述硬體架構的計算結果相同；

如果所述比較結果為第二比較結果，則驗證所述硬體架構計算流程錯誤，其中，所述第二比較結果為所述中間應用測試程序的計算結果和所述硬體架構的計算結果不相同。

結合第一方面的第一種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，在驗證所述硬體架構計算流程錯誤之後，所述方法還包括：

基於所述中間應用測試程序的計算結果，對所述硬體架構計算流程進行校正。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，基於所述硬體架構的數據類型，調節所述應用測試程序的數據類型，得到中間應用測試程序，包括：

判斷所述硬體架構的數據類型與所述應用測試程序的數據類型的是否相同；

如果判斷出不相同，則對所述應用測試程序的數據類型進行調整，以使所述應用測試程序的數據類型與所述硬體架構的數據類型相同，從而得到所述中間應用測試程序；

如果判斷出相同，則將當前的所述應用測試程序確定為所述中間應用測試程序。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，獲取應用測試程序，包括：

獲取預先設計的原始應用測試程序，所述原始應用測試程序的數據類型和所述預選標準計算流程的數據類型相同；

基於所述預選標準計算流程的計算結果，對所述原始應用測試程序的計算流程進行校正，得到所述應用測試程序。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，所述應用測試程序為採用c語言或者c++語言編寫的應用測試程序。

第二方面，本發明實施例還提供一種硬體架構的驗證裝置，所述硬體架構用於執行機器學習算法，所述裝置包括：

獲取模塊，用於獲取應用測試程序，其中，所述應用測試程序為預先設計的用於對待驗證的硬體架構進行驗證的程序，且所述應用測試程序的計算結果與預選標準計算流程的計算結果相同，所述預選標準計算流程與所述硬體架構所執行的任務相同。

調節模塊，用於基於所述硬體架構的數據類型，調節所述應用測試程序的數據類型，得到中間應用測試程序，其中，所述中間應用測試程序的數據類型與所述硬體架構的數據類型相同；

驗證模塊，用於將所述中間應用測試程序和所述硬體架構的計算結果進行比較，根據比較結果驗證所述硬體架構計算流程是否正確。

結合第二方面，本發明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，所述驗證模塊用於：

在所述比較結果為第一比較結果的情況下，則驗證所述硬體架構計算流程正確，其中，所述第一比較結果為所述中間應用測試程序的計算結果和所述硬體架構的計算結果相同；

在所述比較結果為第二比較結果的情況下，則驗證所述硬體架構計算流程錯誤，其中，所述第二比較結果為所述中間應用測試程序的計算結果和所述硬體架構的計算結果不相同。

結合第二方面的第一種可能的實施方式，本發明實施例提供了第二方面的第二種可能的實施方式，其中，所述裝置還包括矯正模塊，所述矯正模塊用於：

在驗證所述硬體架構計算流程錯誤之後，基於所述中間應用測試程序的計算結果，對所述硬體架構計算流程進行校正。

結合第二方面，本發明提供了第二方面的第三種可能的實施方式，其中，所述調節模塊包括：

判斷單元，用於判斷所述硬體架構的數據類型與所述應用測試程序的數據類型的是否相同；

調整單元，用於在判斷出所述硬體架構的數據類型與所述應用測試程序的數據類型不相同的情況下，對所述應用測試程序的數據類型進行調整，以使所述應用測試程序的數據類型與所述硬體架構的數據類型相同，從而得到所述中間應用測試程序；

確定單元，用於在判斷出所述硬體架構的數據類型與所述應用測試程序的數據類型相同的情況下，將當前的所述應用測試程序確定為所述中間應用測試程序。

結合第二方面，本發明提供了第二方面的第四種可能的實施方式，其中，所述獲取模塊包括：

獲取單元，用於獲取預先設計的原始應用測試程序，所述原始應用測試程序的數據類型和所述預選標準計算流程的數據類型相同；

矯正單元，用於基於所述預選標準計算流程的計算結果，對所述原始應用測試程序的計算流程進行校正，得到所述應用測試程序。

結合第二方面，本發明提供了第二方面的第五種可能的實施方式，其中，所述應用測試程序為採用c語言或者c++語言編寫的應用測試程序。

本發明實施例中，獲取的應用測試程序的計算結果與預選標準計算流程的計算結果相同，然後，調節應用測試程序的數據類型，得到數據類型與硬體架構的數據類型相同的中間應用測試程序，既而通過將中間應用測試程序的計算結果和硬體架構的計算結果進行比較，從而實現了將預選標準計算流程的計算結果和硬體架構的計算結果進行間接比較的目的，達到了對硬體架構計算流程的正確性進行驗證的技術效果，從而緩解了現有技術中存在的無法對硬體架構計算流程的正確性進行驗證的技術問題。

本發明的其他特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

為使本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例一提供的一種硬體架構的驗證方法的流程圖；

圖2為本發明實施例一提供的另一種硬體架構的驗證方法的流程圖；

圖3為本發明實施例一提供的另一種硬體架構的驗證方法的流程圖；

圖4為本發明實施例二提供的一種硬體架構的驗證裝置的結構示意圖。

圖標：100-獲取模塊；200-調節模塊；300-驗證模塊。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

目前機器學習一般採用運行在單個cpu或者cpu與gpu的組合處理器上的成熟的學習軟體框架進行實現，然而，針對一些複雜的問題，上述軟體實現方法存在時效和功耗等方面的局限性，因而要想速度更快、功耗更低、延時更小地實現機器學習，就需要通過使用不同的fpga、soc或asic等器件將將實現機器學習算法的硬體進行重新組建。但是，鑑於硬體架構適合採用的數據類型和現有軟體框架採用的數據類型不相同，其中，硬體適合處理定點數表示的數據，現有軟體框架的數據為浮點數表示的數據。因而，如何保證某一硬體架構進行機器學習的計算流程的正確性，目前缺乏有效的驗證方法。基於此，本發明實施例提供的一種硬體架構的驗證方法及裝置，可以緩解現有技術中存在的無法驗證硬體架構計算流程正確性的技術問題。

實施例一

本發明實施例提供的一種硬體架構的驗證方法，如圖1所示，包括：

步驟s102，獲取應用測試程序，其中，應用測試程序為預先設計的用於對待驗證的硬體架構進行驗證的程序，且應用測試程序的計算結果與預選標準計算流程的計算結果相同，預選標準計算流程與硬體架構所執行的任務相同，硬體架構用於執行機器學習算法。

具體地，應用測試程序是為了對待驗證的硬體架構進行驗證而預先設計的程序，是經過測試而驗證了的計算結果與預選標準計算流程的計算結果相同的程序。

需要說明的是，應用測試程序作為臨時編寫的程序，其數據類型是可以因需要而被調節的。

成熟的機器學習軟體框架已被廣泛應用，計算結果可靠，從而，在應用測試程序的計算結果與預選標準計算流程的計算結果相同的情況下，應用測試程序就是計算流程正確的程序。其中，在硬體架構用於執行深度學習算法的情況下，預選標準計算流程可以採用以下任意一種成熟的深度學習軟體框架的計算流程：caffe、tensorflow、mxnet。

此外，本發明中的硬體架構用於執行機器學習算法，包括執行深度學習算法，但需要強調的是，不僅限於深度學習算法。

步驟s104，基於硬體架構的數據類型，調節應用測試程序的數據類型，得到中間應用測試程序，其中，中間應用測試程序的數據類型與硬體架構的數據類型相同。

需要說明的是，由於同類型的數據才可以進行比較，因而在中間應用測試程序的數據類型與硬體架構的數據類型相同的情況下，則中間應用測試程序的計算結果的數據類型和硬體架構的計算結果的數據類型也相同，從而使得中間應用測試程序的計算結果和硬體架構的計算結果能夠進行比較。

步驟s106，將中間應用測試程序和硬體架構的計算結果進行比較，根據比較結果驗證硬體架構計算流程是否正確。

具體地，由於應用測試程序是計算流程正確的程序，那麼，只改變應用測試程序的數據類型而得到的中間應用測試程序也是計算流程正確的程序，因而中間應用測試程序的計算結果是可靠的計算結果，所以將中間應用測試程序和硬體架構的數據類型相同的計算結果進行比較，根據比較結果即可驗證硬體架構計算流程是否正確。

在本發明實施例中，獲取的應用測試程序的計算結果與預選標準計算流程的計算結果相同，然後，調節應用測試程序的數據類型，得到數據類型與硬體架構的數據類型相同的中間應用測試程序，既而通過將中間應用測試程序的計算結果和硬體架構的計算結果進行比較，從而實現了將預選標準計算流程的計算結果和硬體架構的計算結果進行間接比較的目的，達到了對硬體架構計算流程的正確性進行驗證的技術效果，從而緩解了現有技術中存在的無法對硬體架構計算流程的正確性進行驗證的技術問題。

本發明實施例的一個可選實施方式中，根據比較結果驗證硬體架構計算流程是否正確，包括：

如果比較結果為第一比較結果，則驗證硬體架構計算流程正確，其中，第一比較結果為中間應用測試程序的計算結果和硬體架構的計算結果相同；

如果比較結果為第二比較結果，則驗證硬體架構計算流程錯誤，其中，第二比較結果為中間應用測試程序的計算結果和硬體架構的計算結果不相同。

具體地，在中間應用測試程序的計算結果和硬體架構的計算結果相同的情況下，由於中間應用測試程序的計算結果是正確的計算結果，因而硬體架構的計算結果也是正確的計算結果，從而驗證得硬體架構計算流程正確；反之，在中間應用測試程序的計算結果和硬體架構的計算結果不相同的情況下，則硬體架構的計算結果是錯誤的計算結果，從而驗證得硬體架構計算流程錯誤。

本發明實施例的另一個可選實施方式中，如圖2所示，在步驟s106中，將中間應用測試程序和硬體架構的數據類型相同的計算結果進行比較，比較結果為第二比較結果，則驗證硬體架構計算流程錯誤之後，硬體架構的驗證方法還包括：

步驟s108，基於中間應用測試程序的計算結果，對硬體架構計算流程進行校正。

具體地，在驗證硬體架構計算流程錯誤之後，則修改硬體架構計算流程，知道修改後的硬體架構的計算結果和中間應用測試程序的計算結果相同。

本發明實施例中，驗證硬體架構計算流程錯誤之後，對硬體架構計算流程進行校正，從而得到正確的硬體架構的計算流程。

本發明實施例的另一個可選實施方式中，基於硬體架構的數據類型，調節應用測試程序的數據類型，得到中間應用測試程序，包括：

判斷硬體架構的數據類型與應用測試程序的數據類型的是否相同；

如果判斷出不相同，則對應用測試程序的數據類型進行調整，以使應用測試程序的數據類型與硬體架構的數據類型相同，從而得到中間應用測試程序；

如果判斷出相同，則將當前的應用測試程序確定為中間應用測試程序。

本發明實施例的另一個可選實施方式中，如圖3所示，步驟s102，獲取應用測試程序，包括：

步驟s1021，獲取預先設計的原始應用測試程序，原始應用測試程序的數據類型和預選標準計算流程的數據類型相同；

步驟s1022，基於預選標準計算流程的計算結果，對原始應用測試程序的計算流程進行校正，得到應用測試程序。

具體地，在原始應用測試程序的數據類型和預選標準計算流程的數據類型相同的情況下，將數據類型相同的原始應用測試程序的計算結果和預選標準計算流程的計算結果進行比較，並且根據比較結果，對原始應用測試程序的計算流程進行校正，得到應用測試程序。

進一步，在比較結果為原始應用測試程序的計算結果和預選標準計算流程的計算結果相同時，則將原始應用測試程序確定為應用測試程序；而在比較結果為原始應用測試程序的計算結果和預選標準計算流程的計算結果不同時，則修改原始應用測試程序的計算流程，直到修改後的原始應用測試程序的計算結果和預選標準計算流程的計算結果相同為止，並且將修改後的原始應用測試程序確定為應用測試程序。

本發明實施例的另一個可選實施方式中，鑑於c語言和c++語言作為常用的編程用語言，又支持泛型編程，即在不改變算法計算結構的基礎上就可以很方便的改變數據類型，因而，應用測試程序為採用c語言或者c++語言編寫的應用測試程序。

具體地，使用c語言編寫的應用測試程序，通過設置使用typedef的方式即可實現改變數據類型的目的。

實施例二

本發明實施例提供的一種硬體架構的驗證裝置，如圖4所示，包括：

獲取模塊100，用於獲取應用測試程序，其中，應用測試程序為預先設計的用於對待驗證的硬體架構進行驗證的程序，且應用測試程序的計算結果與預選標準計算流程的計算結果相同，預選標準計算流程與硬體架構所執行的任務相同；

調節模塊200，用於基於硬體架構的數據類型，調節應用測試程序的數據類型，得到中間應用測試程序，其中，中間應用測試程序的數據類型與硬體架構的數據類型相同；

驗證模塊300，用於將中間應用測試程序和硬體架構的計算結果進行比較，根據比較結果驗證硬體架構計算流程是否正確。

在本發明實施例中，獲取模塊100獲取的應用測試程序的計算結果與預選標準計算流程的計算結果相同，然後，調節模塊200調節應用測試程序的數據類型，得到數據類型與硬體架構的數據類型相同的中間應用測試程序，既而通過驗證模塊300將中間應用測試程序的計算結果和硬體架構的計算結果進行比較，從而實現了將預選標準計算流程的計算結果和硬體架構的計算結果進行間接比較的目的，達到了對硬體架構計算流程的正確性進行驗證的技術效果，從而緩解了現有技術中存在的無法對硬體架構計算流程的正確性進行驗證的技術問題。

本發明實施例的另一個可選實施方式中，驗證模塊300用於：

在比較結果為第一比較結果的情況下，則驗證硬體架構計算流程正確，其中，第一比較結果為中間應用測試程序的計算結果和硬體架構的計算結果相同；

在比較結果為第二比較結果的情況下，則驗證硬體架構計算流程錯誤，其中，第二比較結果為中間應用測試程序的計算結果和硬體架構的計算結果不相同。

本發明實施例的另一個可選實施方式中，裝置還包括矯正模塊，矯正模塊用於：

在驗證硬體架構計算流程錯誤之後，基於中間應用測試程序的計算結果，對硬體架構計算流程進行校正。

本發明實施例的另一個可選實施方式中，調節模塊200包括：

判斷單元，用於判斷硬體架構的數據類型與應用測試程序的數據類型的是否相同；

調整單元，用於在判斷出硬體架構的數據類型與應用測試程序的數據類型不相同的情況下，對應用測試程序的數據類型進行調整，以使應用測試程序的數據類型與硬體架構的數據類型相同，從而得到中間應用測試程序；

確定單元，用於在判斷出硬體架構的數據類型與應用測試程序的數據類型相同的情況下，將當前的應用測試程序確定為中間應用測試程序。

本發明實施例的另一個可選實施方式中，獲取模塊100包括：

獲取單元，用於獲取預先設計的原始應用測試程序，原始應用測試程序的數據類型和預選標準計算流程的數據類型相同；

矯正單元，用於基於預選標準計算流程的計算結果，對原始應用測試程序的計算流程進行校正，得到應用測試程序。

本發明實施例的另一個可選實施方式中，應用測試程序為採用c語言或者c++語言編寫的應用測試程序。

本發明實施例所提供的硬體架構的驗證方法及裝置的電腦程式產品，包括存儲了程序代碼的計算機可讀存儲介質，程序代碼包括的指令可用於執行前面方法實施例中的方法，具體實現可參見方法實施例，在此不再贅述。

所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統和裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

另外，在本發明實施例的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

功能如果以軟體功能單元的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬碟、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

最後應說明的是：以上實施例，僅為本發明的具體實施方式，用以說明本發明的技術方案，而非對其限制，本發明的保護範圍並不局限於此，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和範圍，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以權利要求的保護範圍為準。