Dissertação

Exact Inner Product Processor in FPGA EVALUATED

O objectivo deste trabalho é desenvolver um processador eficiente em hardware para executar o producto interno com exactidão total. O producto interno com vírgula-flutuante é ubíquo em aplicações industriais e científicas. Contudo, processadores de uso geral dividem o producto interno em duas operações independentes, arredondando os resultados da acumulação e multiplicação com precisão total para a precisão do formato, o qual pode afectar a exactidão global. Assim sendo, muitos sistemas usam software para obter precisão numérica, o que afecta o desempenho. Este trabalho usa um acumulador-longo com precisão total de vírgula-fixa para obter exactidão total. A acumulação é dividida em segmentos pequenos (somadores e registos) para quebrar o grande caminho crítico. Duas arquitecturas de acumuladores segmentados são propostas, stalling e non-stalling. A arquitectura stalling consome poucos recursos, mas pára a acumulação sempre que tem carries para propagar entre segmentos. A arquitectura non-stalling maximiza o desempenho com uma unidade autónoma de propagação de carry, mas requer mais recursos. Ambas as arquitecturas usam uma representação numérica redundante (Generalized Signed-Digit) para suportar adição com sinal sem propagar o sinal entre segmentos todos os ciclos. O processador proposto foi implementado na Zynq-7010-1-FPGA. Um núcleo de precisão-simples non-stalling opera com uma frequência de relógio de 80 MHz e ocupa 6K LUTs. Exactidão total foi demonstrada utilizando um conjunto de testes difíceis de resolver correctamente. Os resultados obtidos com um exemplo de análise de crédito de risco também confirmam que o processador fornece uma exactidão significativamente melhor que aritmética tradicional para a mesma precisão de operandos.
producto interno exacto, vírgula flutuante, acumulador longo, acumulador segmentado, FPGA, Generalised Signed Digits

Novembro 15, 2017, 15:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Horácio Cláudio De Campos Neto

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado