FxHENN: FPGA-based acceleration framework for homomorphic encrypted CNN inference

计算机科学 现场可编程门阵列 推论 加速 卷积神经网络 硬件加速 设计空间探索 计算机工程 加速度 嵌入式系统 并行计算 人工智能 物理 经典力学
作者
Yilan Zhu,Xinyao Wang,Lei Ju,Shanqing Guo
标识
DOI:10.1109/hpca56546.2023.10071133
摘要

Fully homomorphic encryption (FHE) is a promising data privacy solution for machine learning, which allows the inference to be performed with encrypted data. However, it typically leads to 5-6 orders of magnitude higher computation and storage overhead. This paper proposes the first full-fledged FPGA acceleration framework for FHE-based convolution neural network (HE-CNN) inference. We then design parameterized HE operation modules with intra- and inter- HE-CNN layer resource management based on FPGA high-level synthesis (HLS) design flow. With sophisticated resource and performance modeling of the HE operation modules, the proposed FxHENN framework automatically performs design space exploration to determine the optimized resource provisioning and generates the accelerator circuit for a given HE-CNN model on a target FPGA device. Compared with the state-of-the-art CPU-based HE-CNN inference solution, FxHENN achieves up to 13.49X speedup of inference latency, and 1187.12X energy efficiency. Meanwhile, given this is the first attempt in the literature on FPGA acceleration of fullfledged non-interactive HE-CNN inference, our results obtained on low-power FPGA devices demonstrate HE-CNN inference for edge and embedded computing is practical.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
刚刚
氟7完成签到,获得积分20
1秒前
ll关注了科研通微信公众号
3秒前
懒羊羊完成签到 ,获得积分10
4秒前
orixero应助叶黄戍采纳,获得10
6秒前
个性的饼干完成签到,获得积分10
6秒前
氟7发布了新的文献求助10
6秒前
科研通AI2S应助合适的薯片采纳,获得30
7秒前
卑牧完成签到 ,获得积分20
8秒前
SXR完成签到,获得积分10
9秒前
情怀应助DLDL采纳,获得10
11秒前
12秒前
16秒前
IV完成签到,获得积分10
17秒前
叶黄戍完成签到,获得积分20
21秒前
于清绝完成签到 ,获得积分10
21秒前
vividkingking完成签到 ,获得积分10
24秒前
27秒前
Qing完成签到,获得积分10
28秒前
DLDL发布了新的文献求助10
28秒前
30秒前
32秒前
33秒前
红宝发布了新的文献求助10
34秒前
Roy发布了新的文献求助10
35秒前
非凡即圣完成签到,获得积分10
39秒前
阔达书雪发布了新的文献求助10
40秒前
无情芝麻完成签到,获得积分10
41秒前
Roy完成签到,获得积分10
43秒前
LiuChuannan完成签到 ,获得积分10
45秒前
ss_hHe发布了新的文献求助10
45秒前
46秒前
47秒前
50秒前
50秒前
小马甲应助吕洺旭采纳,获得10
51秒前
哇哈完成签到 ,获得积分10
51秒前
54秒前
科研通AI2S应助生菜采纳,获得10
54秒前
柒柒发布了新的文献求助10
55秒前
高分求助中
Histotechnology: A Self-Instructional Text 5th Edition 2000
Rock-Forming Minerals, Volume 3C, Sheet Silicates: Clay Minerals 2000
The late Devonian Standard Conodont Zonation 2000
Nickel superalloy market size, share, growth, trends, and forecast 2023-2030 2000
The Lali Section: An Excellent Reference Section for Upper - Devonian in South China 1500
The Healthy Socialist Life in Maoist China 600
The Vladimirov Diaries [by Peter Vladimirov] 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3269309
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2908800
关于积分的说明 8346872
捐赠科研通 2578994
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1402553
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 655470
邀请新用户注册赠送积分活动 634632