A Near-Sensor Processing Accelerator for Approximate Local Binary Pattern Networks

计算机科学 人工智能 静态随机存取存储器 MNIST数据库 二进制数 算法 人工神经网络 计算机硬件 数学 算术
作者
Shaahin Angizi,Mehrdad Morsali,Sepehr Tabrizchi,Arman Roohi
出处
期刊:IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:12 (1): 73-83 被引量:8
标识
DOI:10.1109/tetc.2023.3285493
摘要

In this work, a high-speed and energy-efficient comparator-based N ear- S ensor L ocal B inary P attern accelerator architecture (NS-LBP) is proposed to execute a novel local binary pattern deep neural network. First, inspired by recent LBP networks, we design an approximate, hardware-oriented, and multiply-accumulate (MAC)-free network named Ap-LBP for efficient feature extraction, further reducing the computation complexity. Then, we develop NS-LBP as a processing-in-SRAM unit and a parallel in-memory LBP algorithm to process images near the sensor in a cache, remarkably reducing the power consumption of data transmission to an off-chip processor. Our circuit-to-application co-simulation results on MNIST and SVHN datasets demonstrate minor accuracy degradation compared to baseline CNN and LBP-network models, while NS-LBP achieves 1.25 GHz and an energy-efficiency of 37.4 TOPS/W. NS-LBP reduces energy consumption by 2.2× and execution time by a factor of 4× compared to the best recent LBP-based networks.
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