基于固态硬盘的大数据中加速人工智能计算的系统及方法与流程

本发明涉及智能计算技术领域，尤其涉及一种基于固态硬盘的大数据中加速人工智能计算的系统，以及涉及一种固态硬盘的大数据中加速人工智能计算的方法。

背景技术：

现行的人工智能算法，常见的有1.借助显示适配器做人工智能运算，2.利用硬件加速做人工智能运算，方法1有个主要缺点是耗电过于庞大，因显示适配器并不是特别针对人工智能运算特别设计的。方法2主要缺点则是因算法用硬件实作失去弹性而导致在人工智能的应用上遭受限制。另外方法1与2则都有共通缺点，由于需要对大数据数据存取并做计算，可知将占用极大量高速串行计算机扩展总线(pcie)的总线带宽，这在云端运算中则会大大降低整个系统的效能。

在现有技术中，中国专利cn103413164b公开了一种在智能芯片内用嵌入式可编程逻辑门阵列实现加解密功能的方法，该技术方案提到，一种实现数据加解密功能的装置，所述装置包括系统总线、信道、嵌入式微控制器和智能卡接口模块，其中，所述装置还包括由解密模块和加密模块组成的硬件加解密算法模块，所述的实现数据加解密功能的装置，其中，采用嵌入式可编程逻辑门阵列模块作为所述硬件加密算法模块。该技术方案披露其主要解决的是用软件实现数据（加解密）算法时运行速度慢的问题，而该技术方案中并没有提到如何进行硬件算法的加速。

传统的嵌入式可编程逻辑门阵列模块是由组合逻辑单元和时序逻辑单元所组成的最小单元进组合后生成的门阵列模块。对比文件1上述列出的技术方案主要的运算基础是组合逻辑单元，因此，上述方案的采用将几乎不起作用的时序逻辑单元从嵌入式可编程逻辑门阵列模块中去除，以达到减少嵌入式可编程逻辑门阵列模块的面积，提高存放资源。

中国专利cn100369017c公开了一种静态随机存储器可编程门阵列芯片的加密装置及加密方法，该发明的加密装置包括一片flashfpga芯片以及在flashfpga和sramfpga中实现的握手电路以及在flashfpga芯片中，将剩余逻辑用于实现系统功能中的部分低速逻辑，以进一步提高系统的安全性。该发明是基于静态随机存储器的可编程逻辑门芯片的加密方法，因此，其不可避免的会具有静态随机存储器的缺陷，如当其掉电时，其内部存储的信息就丢失了，在此上电之后需要重新进行信息的加载，这会在无形中增加加密过程的时间，不适合高速的数据通信系统。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的耗电过于庞大、以及因算法用硬件实作失去弹性而导致在人工智能的应用上遭受限制的问题，本发明提供了一种基于固态硬盘的大数据中加速人工智能计算的系统及方法。

本发明采用的技术方案为：一种基于固态硬盘的大数据中加速人工智能计算的系统，包括固态硬盘，所述固态硬盘内设置集成电路芯片，其特征在于：所述集成电路芯片由中央微处理器和硬件算法模块集成，所述硬件算法模块采用嵌入式可编程逻辑门阵列模块实现。

于本发明的一实施例中，所述系统还包括一计算机主机，所述计算机主机根据所述嵌入式可编程逻辑门阵列模块资源生成配置文件。

于本发明的一实施例中，所述集成电路芯片还包括一数据单元和一程序单元，所述中央微处理器对所述数据单元和所述程序单元进行数据的读写操作。

于本发明的一实施例中，所述硬件算法模块采用的所述嵌入式可编程逻辑门阵列模块实现其被写入高速算法，以进行高速复杂的数据处理模式。

本发明的另一个目的是提供一种采用基于固态硬盘的大数据中加速人工智能计算的系统的人工智能计算的方法，其特征在于：包括以下步骤：

计算机主机端内的人工智能客户端软件通过高速串行计算机总线传输给固态硬盘欲搜寻的特征数据；

所述固态硬盘的集成电路芯片则在内部对于所述数据单元和所述程序单元储存的大数据存取做及时运算；

然后直接将符合的特征数据通过高速串行计算机总线回传给计算器主机的客户端软件。

于本发明的一实施例中，所述嵌入式可编程逻辑门阵列模块实现硬件人工智能运算，并提供人工智慧演算法的最大弹性，根据不同应用需求而写入不同演算法与演算法术数据。

于本发明的一实施例中，所述集成电路芯片由中央微处理器和硬件算法模块集成，所述硬件算法模块采用嵌入式可编程逻辑门阵列模块实现。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在（ssd）固态硬盘中主控芯片中，利用嵌入式现场可编程门阵列(efpga)方式来实现硬件加速人工智能运算,第一可以解决以显示卡作为人工智能运算造成的高耗电问题，第二解决以纯硬件(pureasic)实现人工智能算法所造成的低弹性问题，第三解决在计算机主机端执行人工智能运算造成的高速串行计算机扩展总线(pcie)高带宽需求问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中常见的人工智能算法示意图；

图2是本发明人工智能算法示意图；

图3是本发明集成芯片构成示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现行的人工智能算法,常见的有：

第一借助显示适配器做人工智能运算；方法一有个主要缺点是耗电过于庞大,因显示适配器并不是特别针对人工智能运算特别设计的。

第二利用硬件加速做人工智能运算；方法二主要缺点则是因算法用硬件实作失去弹性而导致在人工智能的应用上遭受限制。

此外，方法一与二则都有共通缺点，由于需要对大数据数据存取并做计算，可知将占用极大量高速串行计算机扩展总线(pcie)的总线带宽,在云端运算中则会大大降低整个系统的效能。现行常见的人工智能算法不管是由显示适配器辅助运算或是特别设计硬件运算，都需要由大数据中的储存装置读取大量数据，耗费大量的高速串行计算机扩展总线(pcie)带宽，并且缺乏弹性又耗费电量（如图1所示。）

针对上述现有状态，本发明在（ssd）固态硬盘的主控芯片中，利用嵌入式现场可编程门阵列(efpga)方式来实现硬件加速人工智能运算,第一可以解决以显示卡作为人工智能运算造成的高耗电问题，第二解决以纯硬件(pureasic)实现人工智能算法所造成的低弹性问题，第三解决在计算机主机端执行人工智能运算造成的高速串行计算机扩展总线(pcie)高带宽需求问题。

具体的，本发明披露了一种基于固态硬盘的大数据中加速人工智能计算的系统，包括固态硬盘，所述固态硬盘内设置集成电路芯片，如图3所示：所述集成电路芯片由中央微处理器和硬件算法模块集成，所述硬件算法模块采用嵌入式可编程逻辑门阵列模块实现。此芯片架构，同時具有“专用集成电路(asic)”的高速运算特性,与”嵌入式可编程逻辑门阵列模块阵列(fpga)”的高弹性。asic的部份实现高速固态硬盘主控设计，efpga的部份则用以实现硬件人工智能运算，并提供人工智慧演算法的最大彈性，根据不同应用需求而写入不同演算法与演算法术数据。进一步的，该系统还包括一计算机主机，所述计算机主机根据所述嵌入式可编程逻辑门阵列模块资源生成配置文件。

该集成电路芯片还可包括一数据单元和一程序单元，所述中央微处理器对所述数据单元和所述程序单元进行数据的读写操作。硬件算法模块采用的所述嵌入式可编程逻辑门阵列模块实现其被写入高速算法，以进行高速复杂的数据处理模式。

本发明的另一个目的是提供一种采用基于固态硬盘的大数据中加速人工智能计算的系统的人工智能计算的方法，具体的，如图2所示：包括以下步骤：

计算机主机端内的人工智能客户端软件通过高速串行计算机总线传输给固态硬盘欲搜寻的特征数据；

所述固态硬盘的集成电路芯片则在内部对于所述数据单元和所述程序单元储存的大数据存取做及时运算；

然后直接将符合的特征数据通过高速串行计算机总线回传给计算器主机的客户端软件。本发明通过如此的设计将可视需求更新人工智能算法，支持更多的人工智能应用，并且省下大量数据传输带宽与耗电量，提升效能。

上述嵌入式可编程逻辑门阵列模块实现硬件人工智能运算，并提供人工智慧演算法的最大弹性，根据不同应用需求而写入不同演算法与演算法术数据。该集成电路芯片由中央微处理器和硬件算法模块集成，所述硬件算法模块采用嵌入式可编程逻辑门阵列模块实现。

综上所述，本发明在（ssd）固态硬盘主控芯片中，利用嵌入式现场可编程门阵列(efpga)方式来实现硬件加速人工智能运算,第一可以解决以显示卡作为人工智能运算造成的高耗电问题，第二解决以纯硬件(pureasic)实现人工智能算法所造成的低弹性问题，第三解决在计算机主机端执行人工智能运算造成的高速串行计算机扩展总线(pcie)高带宽需求问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。