自2016年Alphago在職業(yè)圍棋比賽中打敗了人類頂尖圍棋選手后,人工智能發(fā)展如火如荼。但是基于現(xiàn)有的計算機架構(gòu)的限制,要設(shè)計出達到類人智能十分困難�！榜T·諾依曼”架構(gòu)的計算機體系的特征是內(nèi)存與CPU分離,兩者之間通過數(shù)據(jù)總線進行數(shù)據(jù)交換。當處理大型問題時,存儲單元與計算單元的通信延時成為性能瓶頸,造成嚴重的存儲墻效應。而生物大腦通過神經(jīng)網(wǎng)絡處理信息,神經(jīng)元既有計算功能,又有存儲功能,實現(xiàn)了運行與存儲高度結(jié)構(gòu)一體化,并且功耗極低。因此本文對多CPU類腦模擬系統(tǒng)展開研究,合理設(shè)計多CPU的組織方式,利用FPGA的多路交換特性,使用合適的互聯(lián)結(jié)構(gòu),減少互聯(lián)的物理連接,以實現(xiàn)類腦模擬系統(tǒng)。本文對多CPU類腦模擬系統(tǒng)相關(guān)問題進行了研究。第一,多CPU類腦模擬系統(tǒng)需要解決多個CPU如何有效的組織互聯(lián)問題。根據(jù)問題分析了四邊形、六邊形和八邊形的互聯(lián)結(jié)構(gòu),最終結(jié)果選擇具有對稱性、擴展性和網(wǎng)絡直徑較少的六邊形作為計算節(jié)點的互聯(lián)結(jié)構(gòu)。結(jié)合FPGA、CAM和六邊形的互聯(lián)結(jié)構(gòu)的特點,提出了類腦模擬系統(tǒng)硬件的方案并研制了電路板。第二,本文提出多CPU類腦模擬系統(tǒng)的路由協(xié)議。結(jié)合神經(jīng)元之間聯(lián)結(jié)固定不變的特點,... 

【文章來源】：廣東工業(yè)大學廣東省

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

類腦模擬系統(tǒng)

第三章 多 CPU 類腦模擬系統(tǒng)設(shè)計3.1 多 CPU 類腦模擬系統(tǒng)架構(gòu)如第二章所述，類腦模擬系統(tǒng)是指模擬人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和信息處理過程，構(gòu)建出具有類腦智能的超低功耗計算機。本論文所提出的多 CPU 類腦模擬系統(tǒng)的架構(gòu)如圖 3-1 所示，每個神經(jīng)元映射到CPU 的線程中，多個 CPU 組成類腦模擬系統(tǒng)主板，大量的類腦模擬系統(tǒng)主板存放在計算機機柜中，主板間通過有序的連接構(gòu)成多 CPU 類腦模擬系統(tǒng)。多 CPU 類腦模擬系統(tǒng)由服務器主機和大量的類腦模擬系統(tǒng)主板構(gòu)成。服務器主機負責與用戶交互、控制并下發(fā)任務到類腦模擬系統(tǒng)主板。類腦模擬系統(tǒng)主板主要工作是模擬神經(jīng)網(wǎng)絡，并將執(zhí)行情況返回給服務器主機。

圖 3-3 計算節(jié)點框圖Figure 3-3 Computing node block diagram中，都有 8 個 CPU，其中有一個主 CPU，它的主PGA 程序、初始化更新路由表；并能夠更新內(nèi)核系統(tǒng)在硬件上的核心主體是 CPU；硬件成本主要要體現(xiàn)在 CPU 上，所以 CPU 的選型就變得十分重構(gòu)，包括 Intel 的 x86 體系，大量運用在平板電腦系[38]。我們類腦模擬系統(tǒng)的 CPU 需要滿足高性能用的是精簡指令集、低功耗設(shè)計以及異構(gòu)計算等中進行選型。和商用芯片，如果選擇專用芯片就需要開發(fā)設(shè)計期較長、成本較高、風險大。商用芯片經(jīng)過市場的

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3378472