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研究生: 鄭博升
Cheng, Po-Sheng
論文名稱: 以矩陣乘法為基礎應用硬體加速器於一維卷積計算之研究
Matrix multiplication based 1-D convolution with hardware accelerator
指導教授: 黃文吉
Hwang, Wen-Jyi
口試委員: 鮑興國
Pao, Hsing-Kuo
葉佐任
Yeh, Tso-Zen
黃文吉
Hwang, Wen-Jyi
口試日期: 2022/07/27
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 資訊工程學系
Department of Computer Science and Information Engineering
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 51
中文關鍵詞: 矩陣乘法卷積計算類神經網路硬體加速器量化
英文關鍵詞: FPGA, Quantization, Systolic Array, Weight Stationary
研究方法: 實驗設計法
DOI URL: http://doi.org/10.6345/NTNU202201331
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:109下載:8
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  • 隨著電腦計算能力的提升,人工智慧得以受惠於大量的卷積計算來取得資料的特徵,使電腦可以幫我們處理各種複雜的任務。在提升卷積計算的速度的研究中,以矩陣乘法來實作卷積計算是常見的一種方式。
    本論文針對一維的卷積計算,提出一種矩陣排列的方式,將一維卷積計算得以用矩陣乘法來達成,並且進一步的使用通用型硬體加速器,來大幅提升矩陣乘法的計算效能。
    將本論文的方法應用於神經網路模型,並佈署在FPGA開發版上,經過實驗的驗證,我們可以精準的產出計算結果,並且加速整體神經網路模型的計算效能。

    致謝 i 摘要 ii 目錄 iii 圖目錄 v 表目錄 vii 第 1 章 緒論 - 1 - 1-1 研究背景與動機 - 1 - 1-2 研究困難 - 4 - 1-3 研究目的 - 5 - 1-4 研究貢獻 - 5 - 第 2 章 基礎理論介紹 - 6 - 2-1 現有的矩陣排列方式 - 6 - 2-1-1 二維的卷積計算 - 6 - 2-1-2 Im2Col矩陣乘法 - 7 - 2-1-3 MEC矩陣乘法 - 9 - 2-2 量化的方式 - 10 - 2-2-1 量化(Quantization) - 10 - 2-2-2 矩陣乘法量化 - 12 - 2-2-3 ReLU量化 - 14 - 第 3 章 研究方法 - 15 - 3-1 以矩陣乘法實現一維卷積的方法 - 15 - 3-1-1 以矩陣乘法實現一維卷積計算特例 - 15 - 3-1-2 以矩陣乘法實現一維卷積計算通例 - 18 - 3-2 硬體加速器平台 - 22 - 3-2-1 以RISC-V為架構的硬體加速器平台 - 22 - 3-2-2 Weight Stationary計算方式 - 24 - 3-2-3 Gemmini API - 31 - 第 4 章 實驗數據與效能分析 - 34 - 4-1 實驗環境 - 34 - 4-2 實驗設計 - 36 - 4-3 實驗流程 - 39 - 4-4 實驗結果 - 45 - 第 5 章 結論 - 49 - 參考文獻 - 50 -

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