An All-digital Compute-in-memory FPGA Architecture for Deep Learning Acceleration

现场可编程门阵列 计算机科学 建筑 加速度 深度学习 计算机体系结构 嵌入式系统 并行计算 人工智能 经典力学 物理 艺术 视觉艺术
作者
Yonggen Li,Xin Li,Haibin Shen,Jicong Fan,Yanfeng Xu,Kejie Huang
出处
期刊:ACM Transactions on Reconfigurable Technology and Systems [Association for Computing Machinery]
卷期号:17 (1): 1-27
标识
DOI:10.1145/3640469
摘要

Field Programmable Gate Array (FPGA) is a versatile and programmable hardware platform, which makes it a promising candidate for accelerating Deep Neural Networks (DNNs). However, FPGA’s computing energy efficiency is low due to the domination of energy consumption by interconnect data movement. In this article, we propose an all-digital Compute-in-memory FPGA architecture for deep learning acceleration. Furthermore, we present a bit-serial computing circuit of the Digital CIM core for accelerating vector-matrix multiplication (VMM) operations. A Network-CIM-deployer ( NCIMD ) is also developed to support automatic deployment and mapping of DNN networks. NCIMD provides a user-friendly API of DNN models in Caffe format. Meanwhile, we introduce a Weight-stationary dataflow and describe the method of mapping a single layer of the network to the CIM array in the architecture. We conduct experimental tests on the proposed FPGA architecture in the field of Deep Learning (DL), as well as in non-DL fields, using different architectural layouts and mapping strategies. We also compare the results with the conventional FPGA architecture. The experimental results show that compared to the conventional FPGA architecture, the energy efficiency can achieve a maximum speedup of 16.1×, while the latency can decrease up to 40% in our proposed CIM FPGA architecture.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
积极的康宝完成签到,获得积分10
1秒前
NinjiaQiu完成签到 ,获得积分10
1秒前
Infinit完成签到,获得积分10
1秒前
nyota发布了新的文献求助50
2秒前
2秒前
徐佳达发布了新的文献求助10
4秒前
YIQISUDA完成签到,获得积分10
4秒前
一一完成签到,获得积分20
4秒前
陈陈陈发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
哈哈哈完成签到 ,获得积分20
7秒前
马静雨完成签到 ,获得积分10
7秒前
清脆三德完成签到 ,获得积分20
9秒前
彩色白桃完成签到,获得积分10
9秒前
202发布了新的文献求助10
10秒前
充电宝应助虚心的惠采纳,获得10
10秒前
带刺的芒果完成签到 ,获得积分10
11秒前
Sunrise发布了新的文献求助10
12秒前
一一发布了新的文献求助10
12秒前
充电宝应助雪艇采纳,获得10
13秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
16秒前
不爱科研发布了新的文献求助10
16秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得30
16秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
踏实一德应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
17秒前
YjHu应助科研通管家采纳,获得20
17秒前
17秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
Emma应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
Livy应助Ryan采纳,获得30
18秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Advanced Weaponeering Fourth Edition, Volume 2 1000
Weaponeering: An Introduction Fourth Edition, Volume 1 1000
Health and Wellbeing for Babies and Children 800
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7545365
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9129023
关于积分的说明 19503055
捐赠科研通 7139975
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3258849
关于科研通互助平台的介绍 2426198
邀请新用户注册赠送积分活动 2247303