Огляд апаратної реалізації пристроїв з використанням Posit числення
DOI:
https://doi.org/10.18372/2073-4751.83.20546Ключові слова:
Система числення Posit, числа з плаваючою комою, embedded systems, апаратне забезпечення, глибоке навчання нейронних мережАнотація
Сучасний розвиток комп’ютерних обчислень супроводжується зростанням вимог до точності числових представлень, енергоефективності та апаратної оптимізації. Традиційний формат чисел з плаваючою крапкою IEEE 754, який протягом десятиліть слугував базовим стандартом у чисельних обчисленнях, виявляє низку обмежень, що стають критичними в умовах нових технологічних викликів. Зокрема, проблемними залишаються питання надмірної складності апаратних реалізацій, обмеженої точності та неефективного використання обчислювальних ресурсів.
Арифметика Posit розглядається як перспективна альтернатива класичним підходам. Її концептуальні особливості дозволяють підвищити точність подання чисел, зменшити апаратні витрати та досягти кращого балансу між продуктивністю та енергоефективністю. Це робить систему Posit актуальним об’єктом дослідження у таких сферах, як глибинне навчання, вбудовані системи та високопродуктивні обчислення.
Однак практична реалізація арифметики Posit на апаратному рівні потребує поглибленого аналізу. Життєздатність та масштабованість нової системи числового представлення визначається ефективністю апаратних архітектур, здатних забезпечити необхідні характеристики точності, продуктивності та стійкості до обчислювальних похибок.
В основній частині даної статті, підготовленої в рамках здобуття наукового ступеня доктора філософії, описана основа арифметики Posit, її структуру, переваги та виклики порівняно з IEEE 754. Після цього будуть ретельно досліджені апаратні реалізації одиниць арифметики Posit. Буде досліджено застосування в глибокому навчанні, аналізи точності та ефективності, дослідження стійкості та дослідження помилок. Огляд завершується підсумком ключових висновків та наслідками для майбутніх досліджень.
Посилання
Murillo R., Del Barrio A. A., Botella G., Kim M. S., Kim H., Bagherzadeh N. PLAM: A Posit Logarithm-Approximate Multiplier. IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing. 2022. Vol. 10, № 4. P. 2079-2085.
DOI: 10.1109/TETC.2021.3109127.
Crespo L., Tomás P., Roma N., Neves N. Unified Posit/IEEE-754 Vector MAC Unit for Transprecision Computing. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs. 2022. Vol. 69, No. 5. P. 2478–2482. DOI: 10.1109/TCSII.2022.3160191.
Zolfagharinejad M., Kamal M., Afzali-Khusha A., Pedram M. Posit Process Element for Using in Energy-Efficient DNN Accelerators. IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems. 2022. Vol. 30, № 6. P. 844-848. DOI: 10.1109/TVLSI.2022.3165510.
Cococcioni M., Rossi F., Ruffaldi E., Saponara S. A Lightweight Posit Processing Unit for RISC-V Processors in Deep Neural Network Applications. IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing. 2022. Vol. 10, № 4. P. 1898-1908. DOI: 10.1109/TETC.2021.3120538.
Desrentes O., Resmerita D., Dupont de Dinechin B. A Posit8 Decompression Operator for Deep Neural Network Inference. In: Gustafson J., Dimitrov V. (eds) Next Generation Arithmetic. CoNGA 2022. Lecture Notes in Computer Science, vol 13253. Springer, Cham, 2022. P. 19-33. DOI: 10.1007/978-3-031-09779-9_2.
Murillo R., Del Barrio A. A., Botella G. Customized Posit Adders and Multipliers using the FloPoCo Core Generator. In: 2020 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). Seville, Spain, 2020. P. 1–5. DOI: 10.1109/ISCAS45731.2020.9180771.
Leong S.H., Gustafson J.L. Lossless FFTs Using Posit Arithmetic. In: Gustafson J., Leong S.H., Michalewicz M. (eds) Next Generation Arithmetic. CoNGA 2023. Lecture Notes in Computer Science, vol 13851. Springer, Cham. 2023. P. 3–15. DOI: 10.1007/978-3-031-32180-1_1.
L.B.R.K., H.R.S., Puli K., Annapalli S.R.R., Pudi V. Design of Energy Efficient and Low Delay Posit Multiplier. In: 2023 36th International Conference on VLSI Design and 2023 22nd International Conference on Embedded Systems (VLSID). Hyderabad, India, 2023. P. 1–6. DOI: 10.1109/VLSID57277.2023.00042
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
