计算机应用

作者：王晓峰, 蒋彭龙, 周辉, 赵雄波

单位：1. 北京航天自动控制研究所, 北京 100854;2. 宇航智能控制技术国家级重点实验室, 北京 100854

关键词：卷积神经网络,高性能,硬件加速器,并行度,现场可编程逻辑门阵列

基金：军队科研资助项目；中国运载火箭技术研究院创新研发项目。

大多数基于卷积神经网络（CNN）的算法都是计算密集型和存储密集型的，很难应用于具有低功耗要求的航天、移动机器人、智能手机等嵌入式领域。针对这一问题，提出一种面向CNN的高并行度现场可编程逻辑门阵列（FPGA）加速器。首先，比较研究CNN算法中可用于FPGA加速的4类并行度；然后，提出多通道卷积旋转寄存流水（MCRP）结构，简洁有效地利用了CNN算法的卷积核内并行；最后，采用输入输出通道并行+卷积核内并行的方案提出一种基于MCRP结构的高并行度CNN加速器架构，并将其部署到XILINX的XCZU9EG芯片上，在充分利用片上数字信号处理器（DPS）资源的情况下，峰值算力达到2 304 GOPS。以SSD-300算法为测试对象，该CNN加速器的实际算力为1 830.33 GOPS，硬件利用率达79.44%。实验结果表明，MCRP结构可有效提高CNN加速器的算力，基于MCRP结构的CNN加速器可基本满足嵌入式领域大部分应用的算力需求。

来源：2021年第3期

《计算机应用》期刊编辑部

查看计算机应用杂志2021年第3期