脉动阵列，其核心概念是让数据在运算单元的阵列中进行流动，减少访存的次数，并且使得结构更加规整，布线更加统一，提高频率。

二维脉动阵列

二维脉动阵列即如下图片所示，阵列了N*M的二维PE单元，单元间有连线用于数据流动，如下是将数据每次向下向右传递。下图中右侧为一个PE计算单元,完成 的一个函数计算，并继续向外传递数据。

二维脉动阵列实现矩阵乘法

矩阵乘法

例子 $X\ast W=Y$

$$\left[\begin{array}{lll}{X}_{11}& X_{12}& X_{13}\\ X_{21}& X_{22}& X_{23}\\ X_{31}& X_{32}& X_{33}\\ X_{41}& X_{42}& X_{43}\end{array}\right]\ast \left[\begin{array}{lll}{Y}_{11}& Y_{12}& Y_{13}\\ Y_{21}& Y_{22}& Y_{23}\\ Y_{31}& Y_{32}& Y_{33}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{lll}{U}_{11}& U_{12}& U_{13}\\ U_{21}& U_{22}& U_{23}\\ U_{31}& U_{32}& U_{33}\\ U_{41}& U_{42}& U_{43}\end{array}\right]$$

定义PE计算单元

定义PE单元的连线与计算如下：从上输入Y，从左输入X，然后做累加运算保存到寄存器，向右输出X，向下输出Y

二维脉动阵列矩阵乘运算步骤

将X Y矩阵从二维脉动阵列的左侧和上方输入，然后不断的将每个阵列内部的接受到的数据向下向左继续传递。

\1. 将数据按照如下格式排列好准备向右向下输入，PE阵列单元初始化为0初始值

\2. 周期1，向右向下移动数据输入到PE阵列单元的输入侧

\3. 周期2，向右向下移动数据继续输入数据到PE阵列单元的输入侧，PE阵列中向下想右传输寄存的上一周期输入的数据

\4. 周期3，向右向下移动数据

如此一直向下向右移动X，Y数据，直到X43和Y33都已经到达了U43计算单元完成了最后的累加计算，输出整个PE阵列的值即可, 对应的即结果矩阵的每一个值。

OTHER

如上可以观察到我们的X，Y矩阵都是流动进入PE阵列，我们还可以做如下一些改变实现二维脉动的其他计算：

• PE阵列的单元事先有初始值，非0，然后流动数据进入

• 固定一个数据如X，只流动Y进入

• PE计算单元做更复杂的计算

• 流出数据x，y是处理过后的,非流入原始值

脉动阵列的特点：

• 每个PE只与其邻近的PE进行通信，PE之间的通信具有局部性，而且通信是规则的

• 每一个PE都是相同的,但个别也可以不同

• 通过时钟激励统一处理