基于动态精度近似计算的低功耗RNN加速器

发布时间：2023-06-04 03:22

　　近年来,递归神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)在众多人工智能领域都取得了优异的成绩。但大多数RNN模型对计算力的要求极高,无法部署在手机、嵌入式系统等移动设备上,这阻碍了RNN运用在生活化及商业化的领域,也是RNN应用于物联网领域的技术瓶颈。低功耗的RNN加速器可以推动RNN在移动设备领域的运用,对物联网的建设具有重大的意义。本文以低功耗RNN加速器为研究目标,创新性地提出了一种面向低功耗RNN加速器的动态精度近似计算策略,并完成了基于动态精度近似计算的低功耗RNN加速器设计。动态精度近似计算策略分为算法和硬件两个层面。在算法层面,本文在网络级、帧级、连接级三个不同层次上分别提出了网络级分级量化策略、帧级精度自适应策略和连接级动态剪枝策略。在硬件层面,本文提出了近似乘法策略,使用基于近似加法的动态精度近似乘法器替代传统乘法器。基于动态精度近似计算策略的低功耗RNN加速器计算阵列由动态精度近似乘法器构成,可拆分重构为多种计算位宽的计算单元,拥有两级计算精度可调,并配置有多个不同功能的控制模块以实现各层次动态精度近似计算控制。实验证明本文所提出的动态精度近...

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 RNN
        1.1.2 专用RNN加速器
    1.2 国内外研究现状
    1.3 设计内容与指标
    1.4 本论文组织结构
第二章 RNN介绍与分析
    2.1 RNN基本原理
        2.1.1 RNN前向算法
        2.1.2 典型RNN介绍
    2.2 RNN特性分析
        2.2.1 RNN参数特性分析
        2.2.2 RNN计算特性分析
    2.3 RNN容错性分析
        2.3.1 RNN参数冗余性
        2.3.2 RNN数据特性
        2.3.3 RNN计算容错性
    2.4 本章小结
第三章 面向低功耗RNN加速器的动态精度近似计算策略设计
    3.1 算法级动态精度近似计算策略设计
        3.1.1 网络级分级量化策略
        3.1.2 帧级精度自适应策略
        3.1.3 连接级动态剪枝策略
    3.2 硬件级动态精度近似计算策略设计
        3.2.1 近似乘法方案介绍
        3.2.2 基于对数原理的动态精度近似乘法方案设计
        3.2.3 基于近似加法的动态精度近似乘法方案设计
        3.2.4 近似乘法方案对比分析
    3.3 本章小结
第四章 低功耗RNN加速器硬件架构设计
    4.1 动态精度近似乘法器硬件设计
        4.1.1 近似加法器设计与实现
        4.1.2 动态计算位宽设计
        4.1.3 动态计算精度设计
        4.1.4 动态精度近似乘法器的实现与性能评估
    4.2 低功耗RNN加速器控制模块设计
    4.3 低功耗RNN加速器架构设计
    4.4 本章小结
第五章 性能验证与分析
    5.1 动态精度近似计算策略验证
    5.2 低功耗RNN加速器性能评估
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3830590