概率计算神经网络硬件架构

摘要

概率计算(逻辑)是一种将二进制转换为概率编码的数字脉冲码流的逻辑计算,以计算精度与时延为代价,具有低功耗、高能效的计算优势.阐释了概率计算的基本概念,设计了单通道与多通道的概率计算电路,有效提高了概率计算的速度与精度.基于所提出概率计算电路,设计了概率脉冲神经元,从而实现了神经网络的可重构计算架构——北航筹算.该设计采用KINTEX-7(FPGA)实现,相较于传统二进制阵列乘法器构成的乘加器计算单元,概率计算的逻辑资源开销(LUT)降低80％.在SCNN网络计算实验中,测试运行了LeNet与AlexNet,时钟频率350 MHz条件下,均值能效可达0.536 TSOPS/W,PE利用率可达90％以上.