加速神经网络计算的可重构动态多核体系结构研究

基本信息
批准号:61701149
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:30.00
负责人:刘炳涛
学科分类:
依托单位:杭州电子科技大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:侯佳,杨德富,黄海亮,邵碧尧,吕彬彬,朱尊杰
关键词:
多核处理器神经网络生物计算可重构计算智能计算
结项摘要

Existing hardware platforms for neural network computing acceleration have many deficiencies. Through the introduction of reconfigurable computing and data-flow computing technology, this project starts the research on dynamic multi-core architecture to fully explore the specificities of neural network algorithms, such as intensive computation, complex communication, etc. Data-flow cache based reconfigurable instruction fetching and dispatching mechanism and data-flow block based instruction scheduling and execution mechanism can significantly improve the adaptability of multi-core processor on neural network algorithms to achieve scalable acceleration with high energy efficiency. The proposed microarchitecture can dynamically tune the width of pipeline stages such as fetch, issue, execute and memory access to meet the needs of specific algorithm; many physical cores can be fused together and function as a more powerful virtual core to adapt the complex operands communication. The project is based on the RISC-V open ISA. Firstly, we extend the ISA and build a simulator with function model, and the timing model will be added with the microarchitecture design process; Secondly, RTL code is developed and implemented on the FPGA platform to verify the validity of the research; At last, We study specific neural network application and research on crossing domains of brain-inspired computing and neuroscience.

本项目针对目前加速神经网络计算的各类型硬件的诸多不足,引入可重构计算与数据流计算技术,开展动态多核体系结构的研究,充分发掘神经网络算法计算密集、通信复杂等特点,设计多核处理器中基于数据流缓存的可重构指令获取与分发机制,以及基于数据流块的指令调度执行结构,显著提升多核处理器对神经网络算法的适应性,实现可扩展、高能效的加速计算。本项目提出的微结构能够根据神经网络算法的具体需求动态重构各物理核的取指、发射、执行、访存等流水线阶段的资源配置;同时为适应神经网络算法复杂的通信需求,多个物理核能够融合成更强的虚拟核提供计算能力。项目基于RISC-V开源指令集,首先进行指令集的扩展并搭建功能模拟器,并进行微结构设计完善模拟器的时序模型,然后进行RTL开发并在FPGA平台上实现,验证本项目研究成果的有效性,最后针对神经网络具体应用以及类脑计算、神经学等交叉学科开展研究。

项目摘要

本项目针对目前加速神经网络计算的各类型硬件的诸多不足,引入可重构计算与数据流计算技术,开展动态多核体系结构的研究,并以典型人工神经网络应用为例,进行分析研究。项目的成果主要有如下四项:第一、基于RISC-V开源指令集研发了低功耗、高能效、三级流水的处理器核,包括功能模拟器、时序模拟器、微架构设计与实现等工作。第二、研究动态多核技术,包括提升流水线前端指令供给能力的数据流缓存技术和使能多核融合的基于数据流块的指令调度技术,硬件实现在时序与面积方面仍存在问题。第三、以RISC-V处理器核为基础,以Xilinx的UltraScale zynq FPGA为载体,结合TVM开源神经网络编译器栈,搭建了全栈的神经网络加速应用研究平台。第四、针对稀疏神经网络加速和视频目标检测等问题进行研究。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
3

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
4

物联网中区块链技术的应用与挑战

物联网中区块链技术的应用与挑战

DOI:10.3969/j.issn.0255-8297.2020.01.002
发表时间:2020
5

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

DOI:10.19336/j.cnki.trtb.2020112601
发表时间:2021

刘炳涛的其他基金

相似国自然基金

1

动态可重构专用指令集DSP处理器体系结构研究

批准号:60573101
批准年份:2005
负责人:高德远
学科分类:F0204
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
2

面向高精度计算领域动态可配置加速器体系结构研究

批准号:61402499
批准年份:2014
负责人:雷元武
学科分类:F0204
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

集成在处理器中的计算型可重构逻辑体系结构探索研究

批准号:61103028
批准年份:2011
负责人:王韬
学科分类:F0204
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
4

密码多核处理器中可重构数据流加速阵列结构与自循环控制机制研究

批准号:61404175
批准年份:2014
负责人:李伟
学科分类:F0402
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目