【摘 要】
：
随着智能化和万物互联浪潮到来,对神经网络芯片需求呈现指数型增长。近年来,由于脉冲神经网络（Spiking Neuron Network,SNN）贴近于脑神经元的行为机制,能够很好地利用外部输入事件的时空信息,在数字化类脑神经形态系统上有着广泛的应用。然而,当前SNN计算架构在数字电路实现方案上仍存在着诸多问题,例如:资源消耗大、集成度低等。为解决SNN在数字实现方案中资源消耗与集成度等方面的问题,
论文部分内容阅读
随着智能化和万物互联浪潮到来,对神经网络芯片需求呈现指数型增长。近年来,由于脉冲神经网络（Spiking Neuron Network,SNN）贴近于脑神经元的行为机制,能够很好地利用外部输入事件的时空信息,在数字化类脑神经形态系统上有着广泛的应用。然而,当前SNN计算架构在数字电路实现方案上仍存在着诸多问题,例如:资源消耗大、集成度低等。为解决SNN在数字实现方案中资源消耗与集成度等方面的问题,满足学术与工业界中对高速并行计算、片上学习等方面的应用需求。本文设计方案以及创新点主要如下:本文结合新型自旋电子器件,具有低功耗纳米级的磁性隧道结（Magnetic Tunnel Junction,MTJ）,首次提出了一种基于MTJ随机初始化突触电路。基于此突触电路,提出了一种具有高集成度、高速并行处理能力的SNN计算架构系统。在所提出的SNN计算架构系统中,包含有100个神经元以及1.96万个突触。此外,本文还对系统的输入编码模块、神经元模块、突触模块、控制模块与输出模块均进行了相应的优化设计,使得该系统具有真随机初始化能力并支持在线的脉冲时间依赖可塑性学习。最后,本文对所提出系统进行了FPGA原型验证。通过系统综合工具验证,最终结果表明,系统整体的动态功耗为50m W,逻辑资源占用率在15%以下,存储资源占用率在29%以下。此外,相较基于线性反馈移位寄存器实现突触随机初始化的方案,本文所提出的基于MTJ实现的突触随机初始化在产生单个随机数功耗上降低了一个数量级（仅需要0.018m W）。同时,在性能方面,本文所提出的系统对手写数字数据集MNIST的识别率为84%左右,比传统方案提升了2-3%。
其他文献
万物互联和智能化时代的到来,促使现代无线通信系统的朝着双/多频带和小型化等方向发展。作为无线通信系统中的重要部件,90度定向耦合器在天线馈电网络、平衡式功率放大器、正交混频器、本振倍频器和功率监测器等电路中具有广泛应用。现有的双频带定向耦合器大多是基于分支线耦合器实现的,存在工作带宽窄和尺寸过大等问题。基于边缘耦合微带线的双频带耦合器可以有效减小电路尺寸,但微带间距受PCB加工工艺限制,难以同时实
随着技术进步与5G到来,毫米波通信系统凭借着高传输数据速率,低延迟成为点对点无线链路的首选。E波段（71-76/81-86GHz）具有高达10GHz的可用带宽,较低的大气衰减,成为目前点对点无线回传研究的热点。双工器和高增益天线是高容量5G、B5G/6G移动通信的核心器件,二者的高效集成能大幅减小整个通信系统的尺寸。设计一款集成双工器的阵列天线具有一定实际意义。本文首先设计了基于脊波导的E波段集成
飞秒激光加工是透明材料内部加工最为成熟、应用最为广泛的技术,但对于非透明金属等材料激光无法穿透,更无法对其进行内部加工。而超声波能穿透非透明材料,此外,声悬浮创造了一个非接触、无污染的空间环境,作为一种无容器处理方法,它成为了微重力环境下先进材料制备以及自由悬浮液滴流体动力学研究领域不可或缺的实验手段。本文的研究重点主要利用超声作用在流体介质上的空化机制形成液滴内腔,并利用声悬浮中的声辐射力驱动液
现如今频谱资源紧张,往更高的频段发展已是必然的趋势,第五代移动通信网络（5G）时代的到来不论是对用户体验还是对各行各业的发展而言都将是一个巨大的提升。在通信电路中滤波器是必不可少的一个重要无源器件,故研究高性能、小型化、多通带滤波器对通信系统来说十分重要。本文主要研究了三款应用于5G频段的基片集成波导（SIW）结构的滤波器,并对滤波器的设计进行了详细分析。本文主要工作如下:1、提出了一款三角型谐振
以云南特有食用玫瑰品种金边玫瑰为主要原料,罗汉果苷V为甜味剂,玫瑰茄花萼调节颜色,金边玫瑰纯露增加玫瑰香气,通过单因素试验及正交试验比较,确定金边玫瑰饮料的加工工艺;用顶空固相微萃取和GC-MS联用技术并结合香气阈值和气味活度值对金边玫瑰饮料的呈香物质进行分析。结果表明,金边玫瑰饮料的最佳配方为金边玫瑰和玫瑰茄的混合提取液添加量35%、金边玫瑰纯露添加量20%、罗汉果苷V添加量0.006%。抗氧化
无损检测是利用电、磁、声、光、射线等手段,检测试件的物理、化学性能以及组织形态等。随着现代工业的发展,无损检测已经成为产品质量控制和质量保证的重要检测方法。本论文首先对超声波检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测这五种无损检测方法进行了介绍。由于涡流检测具有非接触性、不损坏被测试件以及响应速度快等优点,在无损检测领域得到了快速发展。目前,涡流检测主要采用多次扫描方法,检测速度较慢,可以使用阵
随着新能源汽车等绿色出行理念的普及,越来越多的领域逐渐使用电力来代替传统动力。电流传感器通过检测电力系统的电流参数,对系统的稳定起到了至关重要的作用,相关产品的市场需求也与日俱增。不同的电力环境对电流传感器的性能参数有不同的要求,如对于智能电网来说,其要求电流传感器具有较高的精度与稳定性。对于新能源汽车来说,其要求传感器具有体积小及可靠性高的特点。因此设计一款体积小,分辨率高,便于测量的电流传感器
泵撬块是深海吸力式筒型基础（也称吸力锚）安装过程中不可或缺的设备。泵撬块安装在吸力锚顶部,通过液压动力补偿技术实现了高压环境下的泵电机排水、注水换向控制,使得吸力锚内外具有了压力差,从而产生了上、下移动的作用力。同时泵撬块使用了先进的深海耐压干式通信电子舱设计,能够监测安装过程中的实时数据,满足了远程控制作业的要求,能够大幅度提高工程安装的成功率。本文结合目前国内外泵撬块系统领域的研制和发展,设计
Fe基非晶纳米晶作为软磁材料的一种,有着优异软磁性能、力学性能以及低廉的制备成本等优点,被广泛应用于新能源领域、5G通信领域。为了使Fe基非晶纳米晶开辟更加广泛的应用场景,需要进一步提高合金的软磁性能,如提高合金的Bs,降低Hc。提高Bs最简单有效的方法就是增加合金中铁磁性元素（如Fe、Co等）的含量。但是在提高铁磁性元素含量的同时,合金中非铁磁性元素（如P、Si、Cu等）含量必定会降低,降低合金
电光调制器作为光信息调制元件,在各种微型化、集成化、功能化的光芯片中扮演重要角色,它以外电场改变可调光学介质的材料特性,并实现对入射光振幅、相位、偏振等信息属性的动态调控。由于电光调制性能很大程度上取决于所选可调材料及其本征电光效应,近年来相变材料也因其具有电光可调性、非易失性、可重复性、可集成性等优点,在可集成光器件领域受到越来越多的关注。相变材料可由温度、激光脉冲和电压脉冲等激励方式诱导其晶相