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표제지
국문요약
Abstract
목차
I. 서론 10
1.1. 신경회로망 개요 12
1.2 신경회로망 하드웨어 14
1.3 디지털 신경회로망 하드웨어 15
1.3.1 FPGA를 이용한 신경회로망 구현 16
II. 지도/자율학습이 가능한 재구성형 디지털 신경회로망 하드웨어 구조 17
2.1 ERNIE 17
2.1.1 MPU(Modular Processing Unit) 18
2.1.2 SPE(Synapse Processing Element) 20
2.1.3 LPE(Layer Processing Unit) 21
2.2 지도/자율학습이 가능한 재구성형 디지털 신경회로망 하드웨어 구조 22
2.2.1 pSPE (programmable SPE) 24
2.2.2 LPE 26
2.2.3 마스터 컨트롤러(Master Controller) 27
III. 학습 알고리즘 구현 29
3.1 제안된 구조에서의 BP 알고리즘 구현 29
3.1.1 BP 알고리즘 29
3.1.2 BP 알고리즘 구현 31
3.1.3 성능 분석 37
3.2 제안된 구조에서의 SOM 학습 알고리즘 구현 40
3.2.1 SOM 학습 40
3.2.2 SOM 학습 알고리즘 구현 42
3.2.3 성능 분석 46
IV. 구현 및 실험 결과 47
4.1 하드웨어 구현 47
4.2 문자 인식 실험 48
4.3 임펄스 노이즈 검출 실험 50
V. 결론 55
VI. 부록 56
VII. 참고문헌 67
표 1. 폰 노이만 컴퓨터와 신경회로망의 비교 12
표 2. 아날로그 신경회로망과 디지털 신경회로망의 장단점 비교 14
표 3. BP 알고리즘 구현을 위해 수행되는 pSPE, LPE, 마스터 컨트롤러의 역할 31
표 4. 출력층 pSPE의 내부 블록 동작 34
표 5. 은닉층 pSPE의 내부 블록 동작(1) 35
표 6. 은닉층 pSPE의 내부 블록 동작(2) 36
표 7. 신경회로망 하드웨어의 BP 알고리즘 성능 비교 39
표 8. SOM 학습 알고리즘 구현을 위해 수행되는 pSPE, LPE, 마스터 컨트롤러의 역할 42
표 9. 출력층 pSPE의 내부 블록 동작 45
표 10. 신경회로망 하드웨어의 SOM 학습 알고리즘 성능 비교 46
표 11. 구현된 하드웨어 사양 47
표 12. 학습 종료 후 제안된 구조와 Matlab 모델링간의 오차 비교 결과 49
표 13. SOM 학습에 필요한 파라미터 50
그림 1. 뉴런의 일반적인 구조 13
그림 2. 디지털 신경회로망 하드웨어 분류 15
그림 3. MPU의 블록 다이어그램 18
그림 4. MPU의 연결을 통한 레이어의 확장 19
그림 5. 내부 연결버스를 통한 시냅스 확장 19
그림 6. SPE의 블록 다이어그램 20
그림 7. LPE와 KLB의 블록 다이어그램 21
그림 8. 제안된 구조의 블록 다이어그램 22
그림 9. 제안된 구조에서의 레이어의 확장 23
그림 10. 제안된 구조에서의 시냅스의 확장 23
그림 11. pSPE의 블록 다이어그램 25
그림 12. 제안된 구조에서의 LPE의 블록 다이어그램 26
그림 13. 마스터 컨트롤러인 MicroBlaze RTL schematic 27
그림 14. 마스터 컨트롤러를 포함한 전체 시스템 블록 다이어그램 28
그림 15. 제안된 구조에서의 BP 알고리즘 연산 타이밍 다이어그램 33
그림 16. 제안된 구조에서의 BP 알고리즘 성능(MCUPS) 38
그림 17. SOM의 구조 40
그림 18. 승자 뉴런을 중심으로 한 이웃반경 41
그림 19. SOM 학습 연산의 타이밍 다이어그램 44
그림 20. 신경회로망의 학습에 사용된 알파벳 정상 패턴과 손상된 패턴 48
그림 21. 2차원 영역에서 지역적 정보 추출 50
그림 22. 10% 임펄스 노이즈가 있는 Lena 영상(왼쪽, 학습 패턴)과 15% 임펄스 노이즈가 있는 Lena 영상(오른쪽, 테스트 패턴) 51
그림 23. 정상 픽셀과 임펄스 노이즈 픽셀에 대한 승자 뉴런 분포도 Matlab 모델링 : (a) 정상 픽셀 (b) 임펄스 노이즈 픽셀 52
그림 24. 정상 픽셀과 임펄스 노이즈 픽셀에 대한 승자 뉴런 분포도 제안된 구조 : (c) 정상 픽셀 (d) 임펄스 노이즈 픽셀 53
표 1. 데이터 버스 56
표 2. 주요 컨트롤 신호 57
표 3. pSPE 관련 동작 모드 컨트롤 신호 64
표 4. LPE 관련 동작 모드 컨트롤 신호 64
표 5. 전체 시스템 동작 모드 컨트롤 신호 65
그림 1. datain 버스의 데이터 형식 (1) 58
그림 2. datain 버스의 데이터 형식 (2) 59
그림 3. datain 버스의 데이터 형식 (3) 60
그림 4. errsig_datain 버스의 데이터 형식 61
그림 5. calc_temp 버스의 데이터 형식 62
그림 6. passin 버스의 데이터 형식 62
그림 7. 동작 흐름도 66
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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