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필터 분해 기법을 이용한 에너지 효율적 재구성형 CNN 가속기 장치 및 방법

  • 기술번호 : KST2021010289
  • 담당센터 : 인천기술혁신센터
  • 전화번호 : 032-420-3580
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요약 필터 분해 기법을 이용한 높은 에너지 효율과 재구성형 구조를 가지는 CNN 가속기 장치 및 방법이 제시된다. 본 발명에서 제안하는 필터 분해 기법을 이용한 에너지 효율적 재구성형 CNN 가속기 장치는 PE 사이를 연결하는 NoC, 전역 버퍼를 제어하는 최상위 제어 장치, 이미지와 필터 가중치에 대한 컨볼루션 연산을 수행하는 PE 배열, 오프-칩 메모리로부터 읽어온 데이터를 저장하고, PE 배열의 입출력 데이터를 저장하는 전역 버퍼 레지스터, 컨볼루션 연산 결과에 대해 ReLU 활성함수를 적용하는 ReLU 장치를 포함한다. 또한, 다양한 크기의 필터를 고정된 3x3 크기의 필터로 분해하여 CNN 모델에 따라 재구성 가능하게 사용하는 방법과 이를 기반으로 기존 RS 데이터 흐름에 비해 데이터 처리율을 증가시킬 수 있는 SR 구조를 설계하는 방법을 포함한다. PE는 부분 합을 연산하는 3-병렬 SR 구조의 곱셈기와 가산기, 피연산자를 저장하는 내부 스크래치패드, 입출력 데이터를 일시적으로 저장하는 FIFO 버퍼 및 PE의 동작을 제어하는 하위 제어 장치를 포함한다.
Int. CL G06N 3/063 (2006.01.01)
CPC G06N 3/063(2013.01)
출원번호/일자 1020200014776 (2020.02.07)
출원인 인하대학교 산학협력단
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2021-0100872 (2021.08.18) 문서열기
공고번호/일자
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 공개
심사진행상태 수리
심판사항
구분 국내출원/신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2020.02.07)
심사청구항수 8

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 인하대학교 산학협력단 대한민국 인천광역시 미추홀구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이한호 인천광역시 연수구
2 최동우 인천광역시 남동구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 양성보 대한민국 서울특별시 강남구 선릉로***길 ** (논현동) 삼성빌딩 *층(피앤티특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2020.02.07 수리 (Accepted) 1-1-2020-0130489-45
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번호 청구항
1 1
PE 사이를 연결하는 NoC, 전역 버퍼를 제어하는 최상위 제어기; 이미지와 필터 가중치에 대한 컨볼루션 연산을 수행하는 PE 배열;입력된 데이터에 대해 부분 합 연산을 수행하는 부분 합 연산기;오프-칩 메모리로부터 읽어온 데이터를 저장하고, PE 배열의 입출력 데이터를 저장하는 전역 버퍼; 및 컨볼루션 연산 결과에 대해 ReLU 활성함수를 적용하는 ReLU 를 포함하는 CNN 가속 장치
2 2
제1항에 있어서, 최상위 제어기는, 구성 비트(Configuration bit)에 따라서 다양한 CNN 모델에 대해 CNN 가속기의 동작을 제어하는 CNN 가속 장치
3 3
제1항에 있어서, PE 배열은,입력 이미지와 필터에 대해 컨볼루션 연산을 수행하고, 3 채널로 구성된 복수의 PE와 PE 사이의 네트워크인 NoC를 포함하고, NoC는 아비터와 데이터 경로로 구성되어 PE 사이에서 데이터를 주고받으며 제어하는 CNN 가속 장치
4 4
제1항에 있어서, 전역 버퍼는, 오프-칩 메모리로부터 데이터를 읽어와 PE 배열에 입력할 데이터를 저장하는 CNN 가속 장치
5 5
제1항에 있어서, ReLU는, 다음 단계의 컨볼루션 연산을 줄이기 위해 전역 버퍼에 저장되어 있는 이전 단계의 컨볼루션 연산 결과에 활성함수를 적용하는CNN 가속 장치
6 6
제3항에 있어서, PE는, PE 내부의 메모리와 MUX를 제어하는 하위 제어기;부분 합을 연산하는 복수의 3-병렬 SR 구조의 곱셈기와 가산기; 및데이터를 저장하기 위한 내부 스크래치패드와 버퍼를 포함하고, 필터와 입력 이미지의 부분 합을 연산하고, 3-병렬 SR 구조는 시간에 따라 순차적인 TR 구조와 대비되는 공간적으로 병렬 수행하는 CNN 가속 장치
7 7
제6항에 있어서, 하위 제어기는, 최상위 제어기의 제어 신호와 PE 내부 메모리들의 상태 신호를 받아 PE의 동작을 제어하고, PE 내부 메모리의 주소 값을 생성하는 주소 발생기; 및PE 내부 메모리 및 MUX 제어 신호를 생성하는 제어신호 발생기를 포함하는 CNN 가속 장치
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필터 분해 기법을 기반으로 입력 필터를 3x3 크기의 필터로 분해하는 단계;구성 비트에 따라 해당하는 컨볼루션을 진행하기 위해 최상위 제어신호를 조절하는 단계; 최상위 제어신호에 따라 PE 배열을 이용하여 입력된 3x3 필터 가중치와 이미지에 대해 컨볼루션을 수행하는 단계; 및수행된 컨볼루션 결과 데이터에 ReLU를 이용하여 활성 함수를 적용시키는 단계를 포함하는 컨볼루션 연산 방법
지정국 정보가 없습니다
패밀리정보가 없습니다
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 산업통상자원부 인하대학교산학협력단 산업전문인력역량강화사업 미래형자동차R&D전문인력양성사업
2 과학기술정보통신부 인하대학교 산학협력단 이공분야기초연구사업 고성능 저복잡도 동형암호 및 오류정정 아키텍처 연구