4-bit CNN Quantization Method With Compact LUT-Based Multiplier Implementation on FPGA

查阅表格 现场可编程门阵列 计算机科学 卷积神经网络 量化(信号处理) 可扩展性 数字信号处理 乘数(经济学) 计算机硬件 计算机工程 算法 人工智能 数据库 宏观经济学 经济 程序设计语言
作者
Bingrui Zhao,Yaonan Wang,Hui Zhang,Jinzhou Zhang,Yurong Chen,Yimin Yang
出处
期刊:IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:72: 1-10 被引量:21
标识
DOI:10.1109/tim.2023.3324357
摘要

To address the challenge of deploying Convolutional Neural Networks (CNNs) on edge devices with limited resources, this paper presents an effective 4-bit quantization scheme for CNN and proposes a DSP-free multiplier solution for deploying quantized neural networks on Field-Programmable Gate Array (FPGA) devices. Specifically, we first introduce a Threshold-Aware Quantization (TAQ) method with a mixed rounding strategy to compress the scale of the model while maintaining the accuracy of the original full-precision model. Experimental results demonstrate that the proposed quantization method retains a high classification accuracy for 4-bit quantized CNN models. Additionally, we propose a Compact Lookup-based Multiplier (CLM) design that replaces numerical multiplication with a lookup table of precomputed 4-bit multiplication results, leveraging LUT6 resources instead of scarce DSP blocks to improve the scalability of FPGA to implement multiplication-intensive CNN algorithms. The proposed 4-bit CLM only consumes 13 LUT6 resources, surpassing existing LUT-based multipliers in terms of resource consumption. The proposed CNN quantization and CLM multiplier scheme effectively save FPGA resource consumption for FPGA implementation on image classification tasks, providing strong support for deep learning algorithms in unmanned systems, industrial inspection, and other relevant vision and measurement scenarios running on DSP-constrained edge devices.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
科研通AI6.2应助dingdong采纳,获得10
刚刚
科研通AI6.2应助dingdong采纳,获得10
刚刚
琪琪发布了新的文献求助10
刚刚
烤豆腐完成签到,获得积分10
刚刚
科研通AI6.4应助dingdong采纳,获得10
刚刚
科研通AI6.4应助dingdong采纳,获得10
刚刚
poly_A应助ola采纳,获得50
刚刚
1秒前
hwyk发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
2秒前
Ava应助谜湖采纳,获得10
2秒前
hizjt发布了新的文献求助10
2秒前
4秒前
5秒前
6秒前
LILI完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
情怀应助dingdong采纳,获得10
8秒前
所所应助dingdong采纳,获得10
8秒前
CodeCraft应助dingdong采纳,获得10
8秒前
科研通AI6.4应助Zengyuan采纳,获得10
8秒前
v0id应助dingdong采纳,获得10
8秒前
李爱国应助dingdong采纳,获得10
8秒前
希望天下0贩的0应助dingdong采纳,获得10
8秒前
科研通AI6.2应助dingdong采纳,获得10
8秒前
唠叨的大门应助dingdong采纳,获得30
8秒前
科研通AI6.2应助dingdong采纳,获得10
8秒前
忆枫发布了新的文献求助10
9秒前
斯文败类应助dingdong采纳,获得10
9秒前
9秒前
young完成签到,获得积分20
9秒前
桑榆2发布了新的文献求助50
9秒前
吃饭小天才完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
11秒前
11秒前
11秒前
YYY发布了新的文献求助10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7748545
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9296591
关于积分的说明 20235815
捐赠科研通 7329713
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3308940
关于科研通互助平台的介绍 2460581
邀请新用户注册赠送积分活动 2320953