심층신경망의 스마트응용을 위한 온칩 시스템
An On-a-Chip System for Smart Applications based on DNN (Deep Neural Network)
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초록
심층신경망 (Deep Neural Network, DNN)은 이미지 처리, 음성 인식과 같은 패턴인식 방면에서 뛰어난 성능을 보여주기 때문에 스마트응용을 효과적으로 구현할 수 있다. 그러나 부동소수점에 대한 MAC (Multiply and Accumulate) 연산을 위한 뛰어난 연산성능을 요구하는 단점이 있다. 본 논문에서는 심층신경망 연산기반임베디드 스마트 애플리케이션을 위한 프로그래밍 가능한 온칩 (On-a-Chip) 시스템을 제안한다. 제안된 온칩시스템의 구현 및 테스트를 위하여 FPGA 기반의 개발 플랫폼을 제작하여 사용한다. 프로토타입을 사용하여메인 프로세서와 관련 하드웨어를 하나의 FPGA에서 구현할 수 있으므로, 모든 하드웨어 블록을 쉽게 통합하고 검증할 수 있다. 온칩 시스템의 코어 초기화, 동작 및 소프트웨어 개발 환경을 위한 운영프로그램을 구현한다. 제안한 온칩 시스템의 유효성을 실제 DNN 기반 응용시스템을 구현한 실험을 통해 보여준다.
Abstract
Although Deep Neural Network (DNN) shows excellent performance in pattern recognition such as image processing and voice recognition, it has the disadvantage of requiring intensive computing powers for real-time processing. This paper presents a programmable On-a-chip hardware for embedded smart applications based on Deep Neural Network (DNN) computations. To implement and test the proposed on-chip system, an FPGA-based development platform is produced and used. Since the main processor and related hardwares can be implemented in the same FPGA using the platform, all hardware blocks can be integrated and verified easily. A operation program is provided for On-a-chip system core initialization, operation, and software development environment. The effectiveness of the proposed On-a-chip system is shown through an experiment implementing an actual application system based on DNNs.
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