개시된 발명의 일 측면에 의하면, 입력 데이터 행렬의 성분마다 엘레멘트 아이디를 부여하고, 이러한 엘레멘트 아이디를 기초로 서로 중복되는 중복 성분들에 대하여 하나의 레지스터를 할당할 수 있어서, 일반적인 합성곱 연산 방법보다 연산 속도가 빠르고, 에너지 효율이 좋은 합성곱 연산 방법을 제공할 수 있다. 일 실시예에 따른 입력 데이터 행렬을 설정된 필터 행렬과 일반 행렬 곱(GEneral Matrix Multiplication) 연산하여 출력 데이터 행렬에 대응하는 특징 데이터 행렬을 생성하는 합성곱 연산 방법은, 적어도 하나의 프로세서에 의해, 상기 입력 데이터 행렬의 복수의 성분들 중 서로 중복되는 데이터를 나타내는 중복 성분들의 제1 목적 레지스터 주소들이 동일한 제2 목적 레지스터 주소에 대응하도록 레지스터 매핑 테이블을 갱신하는 단계; 및 적어도 하나의 프로세서에 의해, 레지스터 매핑 테이블에 기초하여 중복 성분들에 대해 동일한 제2 목적 레지스터 주소를 가지는 레지스터를 재사용하여 합성곱 연산을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.