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脉冲神经网络硬件系统性能监测平台

万雷;罗玉玲;黄星月

【摘要】Withtheincreasingsizeofthespikeneuralnetworkwithvery

complicatedfunctions,howtoquicklyverifythefunctionsofthehardware

systemstructureoftheneuralnetwork,andaccuratelyassessits

performancehasbecomeaseriouschallengefordesigners.Avisualization

performancemonitoringplatformisdesignedinthispaper,whichisused

asfunctionalverificationandperformancemonitoringforthehardware

SNNs.ThemonitoringplatformtakestheXilinxZynq-7000deviceasan

exampleandhastheadvantagesoflightweightdesign,goodhuman-

computerinteractioninterfaceandversatility,andcanimprovethe

efficiencyofsystemfunctionverificationandperformanceevaluationof

SNNhardwarestructure.Itprovidesauxiliaryfunctionalverificationand

performanceanalysisforthedesignofSNNhardwaresystems.%随着脉冲神

经网络规模不断增大、功能越来越复杂,如何快速地验证神经网络硬件系统结构各

部分的功能,并准确地评估其性能成为设计者面临的严峻挑战.本文设计了一款可视

化性能监测平台,用于脉冲神经网络硬件系统的功能验证和性能监测.以Xilinx

Zynq-7000器件为例,测试结果表明该监测平台具有轻量化设计、良好的人机交互

界面和通用性等优势,能够提高脉冲神经网络硬件系统的功能验证和性能评估效率,

为其硬件系统设计提供了较好的辅助功能验证与性能分析手段.

【期刊名称】《广西师范大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2018(036)001

【总页数】8页(P9-16)

【关键词】脉冲神经网络;硬件系统;监测平台;可视化;功能验证;性能监测

【作者】万雷;罗玉玲;黄星月

【作者单位】广西师范大学电子工程学院,广西桂林541004;广西师范大学电子

工程学院,广西桂林541004;广西师范大学电子工程学院,广西桂林541004

【正文语种】中文

【中图分类】TP183

片上网络作为解决脉冲神经网络硬件结构的互联通信问题可行的方法之一，近年来

得到广泛应用，研究者们通常采用Noxim[1]、DART[2]、AcENoC[3]和

Booksim[4]等片上网络验证测试平台来对硬件神经网络进行辅助验证时。但是，

这些片上网络验证测试平台应用于硬件神经网络进行辅助验证时，仍存在资源估算

准确性差、效率低等诸多问题。此外，FPGA器件生产商提供的集成开发环境中的

内置调试器(如AlteraSignalTap、XilinxChipscope或LatticeReveal

Analyser)引入了额外的硬件资源开销，并且只能实时观察FPGA输入、输出和内

部信号，不能较好地显示信号变化趋势。因此，亟需一种脉冲神经网络硬件系统功

能验证与性能评估平台来进一步提高硬件系统的开发效率。

本文以一个具体的脉冲神经网络硬件系统(基于脉冲神经网络的珠江—西江经济带

生态环境预测系统)为实例来说明在硬件系统设计的过程中如何对神经网络硬件系

统的功能和性能进行验证和评估，并设计了一种轻量化的脉冲神经网络硬件系统可

视化性能监测平台来提高系统性能评估和功能验证的效率，以此为脉冲神经网络硬

件系统设计提供辅助的性能分析手段。

1可视化性能监测需要解决的3个问题

根据脉冲神经网络及硬件结构的特性[5]，在其功能验证和性能评估过程中，性能

监测平台的设计需要解决以下3个问题