数据集与网络结构对基于FPGA的CNN加速器的抗软错误性能的影响

作者:折夏煜; 刘玉宏; 王杨圣; 郭刚; 王海滨; 王亮; 韩光洁
来源:小型微型计算机系统, 2023, 44(11): 2510-2515.
DOI:10.20009/j.cnki.21-1106/TP.2022-0232

摘要

卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)凭借其优越的并行处理能力,在医疗健康、无人驾驶、人脸识别等领域得到了广泛应用.现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)的灵活性使其适于CNN的硬件实现.然而随着工艺尺寸减小,软错误对FPGA的影响变得不容忽视.为了更好地研究基于FPGA的CNN异构加速器的可靠性,对其在关键任务中的设计给出参考性指导,提出了不同深度和宽度的网络拓扑,并对基于其设计的加速器进行了大量故障注入实验.通过分析实验中数据集、网络深度、宽度和资源开销对软错误恢复能力的影响,得出以下结论:使用高复杂度的数据集和增加网络深度会使CNN加速器抗软错误性能降低;而网络宽度的增加虽然会增大开销,但加速器并未因此获得更高的错误率,可靠性反而有所提升.

全文