Método para execução de redes neurais convolucionais em FPGA (2019)
- Authors:
- Autor USP: SOUSA, MARK CAPPELLO FERREIRA DE - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PSI
- Subjects: REDES NEURAIS; RECONHECIMENTO DE IMAGEM
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Redes Neurais Convolucionais têm sido utilizadas com sucesso para reconhecimento de padrões em imagens. Porém, o seu alto custo computacional e a grande quantidade de parâmetros envolvidos dificultam a execução em tempo real deste tipo de rede neural artificial em aplicações embarcadas, onde o poder de processamento e a capacidade de armazenamento de dados são restritos. Este trabalho estudou e desenvolveu um método para execução em tempo real em FPGAs de uma Rede Neural Convolucional treinada, aproveitando o poder de processamento paralelo deste tipo de dispositivo. O foco deste trabalho consistiu na execução das camadas convolucionais, pois estas camadas podem contribuir com até 99% da carga computacional de toda a rede. Nos experimentos, um dispositivo FPGA foi utilizado conjugado com um processador ARM dual-core em um mesmo substrato de silício. Apenas o dispositivo FPGA foi utilizado para executar as camadas convolucionais da Rede Neural Convolucional AlexNet. O método estudado neste trabalho foca na distribuição eficiente dos recursos do FPGA por meio do balanceamento do pipeline formado pelas camadas convolucionais, uso de buffers para redução e reutilização de memória para armazenamento dos dados intermediários (gerados e consumidos pelas camadas convolucionais) e uso de precisão numérica de 8 bits para armazenamento dos kernels e aumento da vazão de leitura dos mesmos. Com o método desenvolvido, foi possível executar todas as cinco camadas convolucionais da AlexNet em 3,9 ms, com a frequência máxima de operação de 76,9 MHz. Também foi possível armazenar todos os parâmetros das camadas convolucionais na memória interna do FPGA, eliminando possíveis gargalos de acesso à memória externa.
- Imprenta:
- Data da defesa: 26.04.2019
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ABNT
SOUSA, Mark Cappello Ferreira de. Método para execução de redes neurais convolucionais em FPGA. 2019. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2019. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-14082019-110912/. Acesso em: 02 dez. 2025. -
APA
Sousa, M. C. F. de. (2019). Método para execução de redes neurais convolucionais em FPGA (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-14082019-110912/ -
NLM
Sousa MCF de. Método para execução de redes neurais convolucionais em FPGA [Internet]. 2019 ;[citado 2025 dez. 02 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-14082019-110912/ -
Vancouver
Sousa MCF de. Método para execução de redes neurais convolucionais em FPGA [Internet]. 2019 ;[citado 2025 dez. 02 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-14082019-110912/
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