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基于ZYNQ平台的卷积神经网络加速器的设计与应用研究.pdf

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简介：
本论文探讨了在ZYNQ平台上设计并实现卷积神经网络(CNN)加速器的方法，并深入分析其在实际应用场景中的性能表现和优化策略。 本段落档探讨了在ZYNQ平台上设计卷积神经网络加速器的方法及其实际应用研究。文档深入分析了如何利用ZYNQ平台的硬件特性来优化卷积神经网络性能，并详细介绍了相关的设计实现过程及实验结果，为读者提供了一个全面理解该技术的应用前景和挑战的机会。

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  • 基于ZYNQ平台的卷积神经网络加速器的设计与应用研究.pdf
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    本论文探讨了在ZYNQ平台上设计并实现卷积神经网络(CNN)加速器的方法，并深入分析其在实际应用场景中的性能表现和优化策略。 本段落档探讨了在ZYNQ平台上设计卷积神经网络加速器的方法及其实际应用研究。文档深入分析了如何利用ZYNQ平台的硬件特性来优化卷积神经网络性能，并详细介绍了相关的设计实现过程及实验结果，为读者提供了一个全面理解该技术的应用前景和挑战的机会。
  • 基于ZYNQ的卷积神经网络硬件加速器设计与实现
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    本项目专注于利用Xilinx Zynq SoC平台进行深度学习中的卷积神经网络(CNN)硬件加速器的设计和开发。通过将CNN关键运算模块化并优化其在FPGA上的映射，显著提升了计算效率及能效比，为嵌入式视觉系统提供强大支持。 基于ZYNQ的软硬协同硬件加速器系统实现了对LeNet-5卷积神经网络识别MNIST手写集的加速。PL端实现卷积层、池化层及全连接层的并行处理，PS端负责验证测试流程控制。通过AXI总线连接两者，确保控制信号和识别结果的有效传递。
  • 基于FPGA的卷积神经网络加速器设计
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    本研究聚焦于开发基于FPGA的高效能卷积神经网络(CNN)加速器，旨在优化CNN计算性能与资源利用率，推动深度学习硬件实现的技术进步。 基于FPGA的卷积神经网络加速器能够有效提升计算效率和性能，在深度学习领域具有广泛应用前景。通过利用FPGA硬件可编程性与并行处理能力，可以实现高度定制化的CNN架构优化，从而在保持低功耗的同时达到高性能的数据处理效果。
  • 基于ZYNQ的LeNet-5卷积神经网络加速硬件设计及其在MNIST数据集上的应用研究
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    本研究基于ZYNQ平台，实现了LeNet-5卷积神经网络的硬件加速，并在MNIST数据集上进行了性能评估与优化。 基于ZYNQ实现了软硬协同的硬件加速器系统，用于加速LeNet-5卷积神经网络对MNIST手写集的识别任务。在PL端实现卷积层、池化层以及全连接层的并行处理，在PS端则负责验证测试流程控制。通过AXI总线将两者相连，从而完成指令传输和识别结果传递的功能。
  • 基于FPGA的卷积神经网络稀疏化加速器.pdf
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    本文介绍了设计并实现了一种基于FPGA的卷积神经网络(CNN)稀疏化加速器，旨在提高计算效率和降低能耗。通过引入稀疏矩阵运算技术，有效减少了不必要的乘法操作，在保持高精度的同时显著提升了CNN模型的运行速度与资源利用率。 本段落介绍了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的稀疏化卷积神经网络加速器设计。该设计方案旨在解决在使用卷积神经网络进行前向计算过程中，由于模型参数稀疏性导致无效运算的问题。 首先，简要介绍一下稀疏化卷积神经网络的基本概念：作为深度学习领域的重要组成部分，卷积神经网络（CNN）广泛应用于图像识别、目标检测和自然语言处理等多个方面。然而，庞大的参数数量使得 CNN 模型的计算复杂度高且速度慢。因此，在 CNN 中引入稀疏矩阵以减少参数的数量，并以此提高运算效率成为了一种有效的解决方案。 接着是本段落的核心内容——基于 FPGA 的稀疏化卷积神经网络加速器设计：该设计方案利用了专用逻辑模块，能够识别出特征图和滤波器中的非零点并进行有效数据的传递。这些有效数据随后被送入由数字信号处理器（DSP）组成的阵列中执行乘累加操作，并通过加法树来获取最终输出的结果。此外，在宽度、高度以及输出通道方向上，设计也进行了粗粒度级别的并行处理以优化性能。 实验部分展示了在 Xilinx FPGA 器件上的验证结果：VGG16 卷积层的综合性能达到了 678.2 GOPS，同时功耗效率为 69.45 GOPSW。这些数值显著优于基于 FPGA 的稠密网络和稀疏化网络加速器。 最后，在结论部分作者总结了这一设计的优势，并展望未来的研究方向：本段落提出了一种能够有效利用卷积神经网络中模型参数的稀疏性，从而减少无效运算的设计方案。实验表明这种设计方案在提高计算性能的同时还能降低功耗消耗。未来的研究工作将继续致力于提升基于 FPGA 的稀疏化卷积神经网络加速器设计的速度和效率。
  • 基于FPGA的卷积神经网络硬件加速架构研究.caj
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    本文探讨了在FPGA平台上实现卷积神经网络(CNN)硬件加速的方法和架构，旨在提高CNN计算效率与性能。通过优化设计，提出了高效能的CNN硬件加速方案。 本发明提供了一种基于FPGA的卷积神经网络硬件加速架构。该架构包括通用AXI4总线接口、缓存区（用于存储输入特征图、输出特征图及权重）、存储路由逻辑（引导运算结果至相应缓存区域）以及由多个MAC单元构成的乘累加阵列。 此外，还包括卷积运算单元和池化运算单元。卷积运算单元从缓存区读取相应的输入特征图与权重进行卷积操作，并将偏置值相加后执行非线性处理，最终结果写入输出特征图缓存中；而池化运算单元则对相应输入特征图执行池化操作，并同样地，其计算结果会被存储到对应的输出特征图缓存区。 此外，该架构还包含一个运算控制器，分为卷积控制器和池化控制器两部分。前者负责控制卷积过程的进行，后者则管理池化的运行流程。 本发明通过优化硬件加速性能，在可扩展性和吞吐率方面具有显著优势。专利号为CN 110135554 A，申请日期为2019年8月16日。
  • 关于HLS环境下Tiny_yolo卷积神经网络的加速研究
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    本研究聚焦于在HLS（高层次综合）环境中优化Tiny_YOLO卷积神经网络，旨在通过架构改进和算法创新来显著提升其处理速度与效率。 本段落从论文的角度探讨了基于FPGA的深度学习实现方法，并特别研究了利用HLS加速Tiny_yolo卷积神经网络的技术。
  • 关于卷积神经网络的研究综述
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    本研究综述文章全面回顾了卷积神经网络的发展历程、关键架构创新及其在图像识别与处理等领域的应用进展。 近年来，卷积神经网络在图像分类、目标检测以及图像语义分割等领域取得了显著的研究成果。其强大的特征学习与分类能力引起了广泛关注，并具有重要的分析与研究价值。本段落首先回顾了卷积神经网络的发展历程，介绍了该技术的基本结构和运行原理。接下来重点探讨了近期关于过拟合问题解决策略、网络架构设计、迁移学习方法以及理论基础等方面的最新进展。此外，文章总结并讨论了基于卷积神经网络的各类应用领域所取得的新成果，并指出了当前存在的挑战及未来的发展趋势。
  • 关于卷积神经网络的研究综述
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    本文为读者提供了对卷积神经网络（CNN）的全面理解，涵盖其发展历程、核心理论以及在图像和视频识别等领域的应用现状与未来趋势。 深度学习作为近年来迅速发展的新兴领域，吸引了越来越多的研究者的关注。它在特征提取和建模方面相较于浅层模型具有显著优势：能够从原始输入数据中挖掘出越来越抽象的特征表示，并且这些表示具备良好的泛化能力。此外，深度学习克服了过去人工智能中被认为难以解决的一些问题。 随着训练数据集数量的增长以及计算处理能力的进步，深度学习在目标检测、计算机视觉、自然语言处理、语音识别和语义分析等领域取得了显著成果，推动了整个领域的发展。作为一种包含多级非线性变换的层次化机器学习方法，深层神经网络是目前的主要形式之一。其结构灵感来源于动物大脑皮层组织中的连接模式，并且卷积神经网络（Convolutional Neural Networks, CNN）是一种广泛应用于这些领域的经典模型。 CNN通过局部连接、权值共享及池化操作等特性有效地降低了网络的复杂度，减少了训练参数的数量，使模型具有一定程度上的平移不变性、扭曲和缩放不变性，并且表现出较强的鲁棒性和容错能力。此外，这种结构也易于进行训练与优化，在各种信号处理任务中表现优于传统的全连接神经网络。 本段落首先概述了CNN的发展历程，接着详细介绍了多层感知器的结构以及卷积神经网络的基本组成（包括卷积层、池化层和全连接层），并探讨了网中网模型(SN) 和空间变换网络(STN) 等改进型架构。文中还分别阐述了监督学习与无监督学习训练方法，并列举了一些常用的开源工具。 应用方面，本段落通过图像分类、人脸识别、音频检索等实例展示了卷积神经网络的应用情况。此外，探讨了CNN与递归神经网络的集成方式，并设计了一系列不同参数及深度设置的实验以分析各因素之间的关系及其对结果的影响。最后提出了未来研究中需要解决的一些问题和挑战。