Detail práce

Automated Design Methodology for Approximate Low Power Circuits

Disertační práce Student: Mrázek Vojtěch Akademický rok: 2018/2019 Vedoucí: Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D.
Název česky
Metodologie pro automatický návrh nízkopříkonových aproximativních obvodů
Jazyk práce
anglický
Abstrakt

Rozšiřování moderních vestavěných a mobilních systémů napájených bateriemi zvyšuje požadavky na návrh těchto systémů s ohledem na příkon. Přestože moderní návrhové techniky optimalizují příkon, elektrická spotřeba těchto obvodů stále roste díky jejich složitosti. Nicméně existuje celá řada aplikací, kde nepotřebujeme získat úplně přesný výstup. Díky tomu se objevuje technika zvaná aproximativní (přibližné) počítání, která umožňuje za cenu zanesení malé chyby do výpočtu významně redukovat příkon obvodů. V práci se zaměřujeme na použití evolučních algoritmů v této oblasti. Ačkoliv již tyto algoritmy byly úspěšně použity v syntéze přesných i aproximativních obvodů, objevují se problémy škálovatelnosti - schopnosti aproximovat složité obvody. Cílem této disertační práce je ukázat, že aproximační logická syntéza založená na genetickém programování umožňuje dosáhnout vynikajícího kompromisu mezi spotřebou a chybou. Byla provedena analýza čtyř různých aplikacích na třech úrovních popisu. Pomocí kartézského genetického programování s modifikovanou reprezentací jsme snížili spotřebu malých obvodů popsaných na úrovni tranzistorů použitelných například v technologické knihovně. Dále jsme zavedli novou metodu pro aproximaci aritmetických obvodů, jako jsou sčítačky a násobičky, popsaných na úrovni hradel. S využitím metod formální verifikace navíc celý návrhový proces umožňuje garantovat stanovenou chybu aproximace. Tyto obvody byly využity pro významné snížení příkonu v neuronových sítích pro rozpoznávání obrázků a v diskrétní kosinově transformaci v HEVC kodéru. Pomocí nové chybové metriky nezávislé na rozložení vstupních dat jsme navrhli komplexní aproximativní mediánové filtry vhodné pro zpracování signálů. Disertační práce reprezentuje ucelenou metodiku pro návrh aproximativních obvodů na různých úrovních popisu, která navíc garantuje nepřekročení zadané chyby aproximace.

Klíčová slova

Evoluční algoritmy, kartézské genetické programování, obvody s nízkým příkonem, logická syntéza, aproximační počítání, mediánové filtry, neuronová síť, technologická knihovna, přibližná ekvivalence.

Ústav
Studijní program
Výpočetní technika a informatika, obor Výpočetní technika a informatika
Soubory
Stav
obhájeno
Obhajoba
9. listopadu 2018
Citace
MRÁZEK, Vojtěch. Automated Design Methodology for Approximate Low Power Circuits. Brno, 2018. Disertační práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta informačních technologií. 2018-11-09. Vedoucí práce Sekanina Lukáš. Dostupné z: https://www.fit.vut.cz/study/phd-thesis/841/
BibTeX
@phdthesis{FITPT841,
    author = "Vojt\v{e}ch Mr\'{a}zek",
    type = "Diserta\v{c}n\'{i} pr\'{a}ce",
    title = "Automated Design Methodology for Approximate Low Power Circuits",
    school = "Vysok\'{e} u\v{c}en\'{i} technick\'{e} v Brn\v{e}, Fakulta informa\v{c}n\'{i}ch technologi\'{i}",
    year = 2018,
    location = "Brno, CZ",
    language = "english",
    url = "https://www.fit.vut.cz/study/phd-thesis/841/"
}
Nahoru