近日，2018级博士生刘聪（导师金海教授）的论文“A ReRAM-Based Processing-In-Memory Architecture for Hyperdimensional Computing”被体系结构顶刊 IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems（IEEE TCAD）录用。

超维计算（Hyperdimensional Computing，HDC）的计算范式以按位运算为主，包括编码和比较两个计算阶段。传统的HDC加速器利用定制硬件分别加速编码和比较阶段，这种固定的架构无法满足不同数据集两个阶段间不断变化的计算资源需求，因此导致有限的ReRAM（Resistance Random Access Memory）资源利用率较低。该论文分析了HDC中编码和比较两个阶段的计算范式，并将不同的操作统一抽象为可被ReRAM加速的基元算子。同时设计了基于ReRAM的异构存内计算（Processing-in-memory,PIM）架构ReHDC，以统一处理HDC的编码和比较阶段。在ReHDC中利用模拟模块（Analog PIM，APIM）处理具有阵列级并行的累加运算，并利用数字模块（Digital PIM，DPIM）以行级并行度处理元素级异或运算。该论文的APIM阵列采用了双向访问设计，分别在编码阶段和比较阶段实现水平和垂直两个方向的累加操作。此外，为了进一步提高ReHDC的效率，论文设计了细粒度流水线重叠数据传输和处理的时间，以隐藏大部分写入延迟。基于四个数据集进行实验评估，实验结果表明，与GPU和DUAL相比，ReHDC可以将HDC的训练速度提高69.4×和1.93×，同时提高51.5×和2.2×的能源效率。此外，在HDC推理过程也实现了与训练相当的性能加速和能效。

IEEE TCAD主要关注包括模拟信号、数字信号和混合信号等在内的集成电路和系统计算机辅助设计领域最新的研究进展和技术，是中国计算机学会（CCF）推荐的A类期刊，每年刊出12期，该期刊的影响因子为2.807。

（通讯员：刘聪）