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题名概率计算及混合概率计算
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作者
李洪革
陈宇昊
吴俊毅
宋印杰
朱新宇
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机构
北京航空航天大学电子信息工程学院
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出处
《电子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期428-440,共13页
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基金
国家自然科学基金(No.62071019)。
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文摘
非位置概率数的计算机制已经成为边缘计算片上系统的新范式.本文介绍了概率计算(stochastic computing)的起源、发展和目前国内外的研究现状.针对传统概率计算存在诸如计算时延长、脉冲串信息携带效率低等问题,本文提出了二进制数-概率脉冲串混合编码的混合概率数概念,并从数的表示机理上阐释了二进制数、概率数和混合概率数的数理关系,进而揭示了混合概率计算所具备的低时延、高算力和高能效比的计算特点.本文基于40 nm CMOS工艺设计混合概率深度神经网络,该神经网络芯片在内核面积仅0.73 mm×0.73 mm的条件下,设计4544个乘累加(MAC)单元.在时钟频率400 MHz条件下,总功率为102.3 mW,其中动态功耗仅97μW.通过ASIC芯片的实验测试表明,混合概率计算作为一种全新的颠覆性计算范式,与其他确定性、可扩展和全并行等概率计算方案相比,其能效比分别提高了50倍、2.5倍和3.26倍.
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关键词
概率数
概率计算
混合概率数
混合概率计算
深度神经网络
能效
算力
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Keywords
stochastic number
stochastic computing
hybrid stochastic number
hybrid stochastic computing
deep neural network
energy efficiency
computing performance
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分类号
TP391
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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