Detail projektu

Navrhování a využívání knihoven aproximativních obvodů

Období řešení: 01.01.2019 — 31.12.2021

O projektu

Aproximativní obvody jsou stavební bloky složitých systémů na čipu, které dokáží přizpůsobit kvalitu produkovaného výstupu dostupnému příkonu. Návrh aproximativního obvodu, který bude vykazovat dobrý kompromis mezi chybou a dalšími parametry, je stále návrhářskou výzvou. Navrhujeme zkrátit dobu návrhu a zvýšit složitost obvodů, které jsou rutinně aproximovány, tím, že (i) vytvoříme obsáhlou knihovnu elementárních aproximativních obvodů a (ii) zavedeme vhodné kompoziční algoritmy využívající elementárních obvody dostupné v knihovně. Sestavení složitého aproximativního obvodu z elementárních aproximativních obvodů je obtížný problém, protože není obecně zřejmé, jak provést (de)kompozici a jak se budou chyby elementárních aproximativních obvodů projevovat na globální úrovni. Projekt směřuje k následujícím přínosům: (i) účinné deterministické a evoluční kompoziční algoritmy pro návrh aproximativních obvodů, (2) knihovna obsahující přes 1 milion aproximativních obvodů a (3) získání nových znalostí o aproximativních obvodech analýzou dat z knihovny.  

Popis anglicky
Approximate circuits are building blocks of complex systems on a chip that can exchange the quality of processing for power consumption reduction. The design of an approximate circuit showing good tradeoffs between the error and other parameters is still a challenging task. We propose to reduce the design time and increase the complexity of circuits that can routinely be approximated by (i) developing a comprehensive library of elementary approximate circuits and (ii) introducing suitable compositional schemes exploiting the elementary circuits available in the library. Assembling a complex approximate circuit from approximate sub-circuits is a challenging problem as it is, in general, unclear how to perform the (de)composition and how the errors of these sub-circuits manifest at the global level. The project seeks the following contributions: (1) efficient deterministic and evolutionary compositional algorithms for approximate circuit design, (2) a library containing over 1 million approximate circuits, and (3) new knowledge about approximate circuits by analyzing the library.

Klíčová slova
aproximativní obvod, počítačem podporovaný návrh, genetické programování, evoluční hardware, knihovna číslicových obvodů

Klíčová slova anglicky
approximate circuit, computer aided design, genetic programming, evolvable hardware, digital circuit library

Označení

GA19-10137S

Originální jazyk

čeština

Řešitelé

Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D.
- hlavní řešitel (01.01.2019 - 31.12.2021)
Bidlo Michal, Ing., Ph.D.
- spoluřešitel (01.01.2019 - 31.12.2021)
Strnadel Josef, Ing., Ph.D.
- spoluřešitel (01.01.2019 - 31.12.2021)
Vašíček Zdeněk, doc. Ing., Ph.D.
- spoluřešitel (01.01.2019 - 31.12.2021)

Útvary

Ústav počítačových systémů
- příjemce (05.04.2018 - 31.12.2021)

Zdroje financování

Grantová agentura České republiky - Standardní projekty

- částečně financující (2019-01-01 - 2021-12-31)

Výsledky

VAŠÍČEK, Z.; MRÁZEK, V.; SEKANINA, L. Automated Circuit Approximation Method Driven by Data Distribution. In Design, Automation and Test in Europe Conference. Florence: European Design and Automation Association, 2019. p. 96-101. ISBN: 978-3-9819263-2-3.
Detail

REK, P.; SEKANINA, L. TypeCNN: CNN Development Framework With Flexible Data Types. In Design, Automation and Test in Europe Conference. Florence: European Design and Automation Association, 2019. p. 292-295. ISBN: 978-3-9819263-2-3.
Detail

HUSA, J. Comparison of Genetic Programming Methods on Design of Cryptographic Boolean Functions. In Genetic Programming 22st European Conference, EuroGP 2019, Proceedings. Cham: Springer International Publishing, 2019. p. 228-244. ISBN: 978-3-030-14811-9.
Detail

KOCNOVÁ, J.; VAŠÍČEK, Z. EA-based refactoring of mapped logic circuits. In 2019 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). Red Hook, NY: IEEE Computer Society Press, 2019. p. 1-5. ISBN: 978-1-7281-0397-6.
Detail

MRÁZEK, V.; HANIF, M.; VAŠÍČEK, Z.; SEKANINA, L.; SHAFIQUE, M. autoAx: An Automatic Design Space Exploration and Circuit Building Methodology utilizing Libraries of Approximate Components. In The 56th Annual Design Automation Conference 2019 (DAC '19). Las Vegas: Association for Computing Machinery, 2019. p. 1-6. ISBN: 978-1-4503-6725-7.
Detail

MRÁZEK, V.; VAŠÍČEK, Z.; SEKANINA, L.; HANIF, M.; SHAFIQUE, M. ALWANN: Automatic Layer-Wise Approximation of Deep Neural Network Accelerators without Retraining. In Proceedings of the IEEE/ACM International Conference on Computer-Aided Design. Denver: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2019. p. 1-8. ISBN: 978-1-7281-2350-9.
Detail

HUSA, J. Designing Correlation Immune Boolean Functions With Minimal Hamming Weight Using Various Genetic Programming Methods. In GECCO '19 Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation Conference Companion. New York: Association for Computing Machinery, 2019. p. 342-343. ISBN: 978-1-4503-6748-6.
Detail

VAŠÍČEK, Z. Formal Methods for Exact Analysis of Approximate Circuits. IEEE Access, 2019, vol. 7, no. 1, p. 177309-177331. ISSN: 2169-3536.
Detail

NEVORAL, J.; ŠIMEK, V.; RŮŽIČKA, R. Power Consumption Analysis of New Generation of Polymorphic Gates. In 2020 23rd International Symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems (DDECS). Novi Sad: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2020. p. 1-6. ISBN: 978-1-7281-9938-2.
Detail

MRÁZEK, V.; VAŠÍČEK, Z.; SEKANINA, L.: EvoApproxLib; EvoApproxLib - a comprehensive collection of low-level approximate implementations of arithmetic operations. Implementace a všechny dodatečné informace se nacházejí na https://ehw.fit.vutbr.cz/evoapproxlib/ a na https://github.com/ehw-fit/evoapproxlib/. URL: https://www.fit.vut.cz/research/product/632/. (software)
Detail