CNN data quantization method based on reconfigurable array

CNN data quantization method based on reconfigurable array
Zhu Jiayanga
Jiang Linb
Li Yuanchengb
Song Jiac
Liu Shuaia
a. School of Communication & Information Engineering, b. School of Computer Science & Technology, c. School of Electrical & Control Engineering, Xi'an University of Science & Technology, Xi'an 710600, China

摘要

Convolution operations lead to a significant increase in the network size, which makes CNN models difficult to deploy to the embedded hardware platform, and different granularity data is not coordinated with the underlying hardware structure, which leads to low computing efficiency. Based on the reconfigurable array with the computing units supporting multiple bit widths, through software hardware cooperation and reconfigurable computing methods, this paper defined the quantization threshold using KL divergence and random integer method, proposed a strategy for finding the best basis point, designed an instruction set and a parallel mapping scheme supporting multiple bit widths to realize three distinct bit widths in data quantization. The results show the quantization scheme with 8 bit weight and feature map can compress model parameter quantity to about 50% with 2% accuracy loss. The acceleration ratios of quantifying the test images to three different bit widths reach 1.012, 1.273, and 1.556, respectively, which can shorten the execution time by up to 35.7% and reduce memory access times by 56.2%, while only bringing less than 1% relative error. This indicates that this method can achieve efficient neural network computation under three quantization bit widths, thereby implementing hardware acceleration and model compression.

基金项目

科技创新2030-“新一代人工智能”重大项目(2022ZD0119005)
国家自然科学基金重点资助项目(61834005)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2023.07.0378
出版期卷: 《计算机应用研究》 Printed Article, 2024年第41卷 第4期
所属栏目: Algorithm Research & Explore
出版页码: 1070-1076
文章编号: 1001-3695(2024)04-017-1070-07

发布历史

[2023-11-03] Accepted Paper
[2024-04-05] Printed Article

引用本文

朱家扬, 蒋林, 李远成, 等. 基于可重构阵列的CNN数据量化方法 [J]. 计算机应用研究, 2024, 41 (4): 1070-1076. (Zhu Jiayang, Jiang Lin, Li Yuancheng, et al. CNN data quantization method based on reconfigurable array [J]. Application Research of Computers, 2024, 41 (4): 1070-1076. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

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