發(fā)布時(shí)間：2020-04-24 15:12

【摘要】：眾核系統(tǒng)芯片(System on Chip,SoC)以片上網(wǎng)絡(luò)(Network on Chip,NoC)為通訊架構(gòu),具有并行度高、擴(kuò)展性強(qiáng)、功耗可控等特點(diǎn),在面向高密度計(jì)算等領(lǐng)域,備受業(yè)界青睞。人工智能算法具有天然的高密度計(jì)算屬性,因此,在人工智能領(lǐng)域,基于眾核的硬件加速技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。如何充分挖掘片上網(wǎng)絡(luò)與人工智能的新特性,解決延遲、擴(kuò)展性等一體化設(shè)計(jì)問題,成為新的挑戰(zhàn)。本文以此為研究對(duì)象,從以下兩個(gè)方面開展研究工作:(1)在線計(jì)算配置參數(shù)降低延遲上界;(2)基于多播NoC提高卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Convolutional Neural Network,CNN)計(jì)算速度。主要工作有:(1)可在線計(jì)算配置的沖突優(yōu)化硬件設(shè)計(jì)針對(duì)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)沖突矩陣的方案存在自動(dòng)化程度不高等問題,建立可在線計(jì)算配置的沖突優(yōu)化硬件平臺(tái)。硬件平臺(tái)根據(jù)映射方案預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的所有沖突情況,計(jì)算出動(dòng)態(tài)庫(kù)文件。片上網(wǎng)絡(luò)工作時(shí),硬件平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控片上網(wǎng)絡(luò)的沖突情況并結(jié)合動(dòng)態(tài)庫(kù)文件,調(diào)整目標(biāo)數(shù)據(jù)流的傳輸路徑和流量分配,降低片上網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于不同的映射方案,網(wǎng)絡(luò)延遲都有不同程度的改善。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)平均延遲,平均可降低14.57%;對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的延遲上界,平均可降低31.13%。(2)基于多播NoC的CNN硬件加速設(shè)計(jì)針對(duì)已有CNN加速方式擴(kuò)展性差的問題,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于多播片上網(wǎng)絡(luò)的CNN硬件加速器。本設(shè)計(jì)充分發(fā)掘CNN中大量存在的數(shù)據(jù)重用特性,將硬件加速設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)重用結(jié)合起來,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于LeNet-5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的手寫識(shí)別眾核SoC,對(duì)手寫數(shù)字圖像識(shí)別過程進(jìn)行硬件加速。在多播片上網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)掛載硬件加速單元,協(xié)調(diào)多個(gè)硬件加速單元運(yùn)行提高計(jì)算速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與基于硬件的已有工作相比,圖像識(shí)別速度提升17.97%;與基于CPU的軟件實(shí)現(xiàn)方式相比,加速比為5.06。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN47

【參考文獻(xiàn)】

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1 方睿;劉加賀;薛志輝;楊廣文;;卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的FPGA并行加速方案設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2015年08期

2 尹寶才;王文通;王立春;;深度學(xué)習(xí)研究綜述[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

3 王佳文;李麗;易偉;潘紅兵;張宇昂;侯寧;張榮;;3D NoC映射問題的動(dòng)態(tài)蟻群算法[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2011年09期

4 付斌章;韓銀和;李華偉;李曉維;;面向高可靠片上網(wǎng)絡(luò)通信的可重構(gòu)路由算法[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

5 李麗;許居衍;;片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)淺析[J];電子產(chǎn)品世界;2009年01期

6 朱曉靜;胡偉武;馬可;章隆兵;;Xmesh：一個(gè)mesh-like片上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[J];軟件學(xué)報(bào);2007年09期

7 張興;;基于嵌入式技術(shù)的SoC是微電子科學(xué)發(fā)展的重要方向[J];電子產(chǎn)品世界;2007年01期

8 高明倫;杜高明;;NoC:下一代集成電路主流設(shè)計(jì)技術(shù)[J];微電子學(xué);2006年04期

9 王杰臣,毛海城,楊得志;圖的節(jié)點(diǎn)-弧段聯(lián)合結(jié)構(gòu)表示法及其在GIS最優(yōu)路徑選取中的應(yīng)用[J];測(cè)繪學(xué)報(bào);2000年01期

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1 劉炎華;片上網(wǎng)絡(luò)映射及路由器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華東師范大學(xué);2013年

2 錢悅;片上網(wǎng)絡(luò)演算模型及性能分析[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

3 葛芬;專用片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

4 王力緯;NoC片上網(wǎng)絡(luò)中的緩沖分配與動(dòng)態(tài)路由算法研究[D];武漢大學(xué);2009年

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3 王家祥;NoC最差情形性能分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

4 奉桂;面向暗硅的片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與映射方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

5 王春來;多路徑最短路由NoC的網(wǎng)絡(luò)演算模型及性能優(yōu)化[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

6 張存強(qiáng);基于網(wǎng)絡(luò)演算的3D-NoC最差情形性能分析[D];合肥工業(yè)大學(xué);2013年

7 張恒龍;片上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：2639095