Рабочий
2024 / 2025

2201 Разработка IP-ядер для FPGA нейроускорителя
Старт
22.04.2025
Представление
06.06.2025 – 17.06.2025
Постерная сессия
05.11.2025 – 19.11.2025
Защита
26.01.2026 – 06.02.2026
Паспорт проекта
Аннотация
Проект направлен на разработку аппаратных математических IP-блоков на базе FPGA Xilinx, ускоряющих алгоритмы, используемые при инференсе нейронных сетей типа трансформер с целью дальнейшей интеграции в проект перспективного нейроускорителя, который сможет ускорять визуальные трансформеры, такие как TinyVIT или Yolo-S.
В качестве аналогов можно выделить такие проекты, как XJTU-Tripler, PipeCNN, theDatabus accelerator, Gemmini - готовые RTL-прошивки для ПЛИС для инференса нейросетей, однако...
Отрасль
Автоматика. Вычислительная техника
Теги
Моделирование
С++
Информатика
Цель
В рамках данного проекта планируется разработка и верификация IP со следующим функционалом:
- матричные операции (сложение, умножение, умножение Адамара)
- операция Layernorm
Верификация полученных модулей будет проводится в 3 этапа:
1. Поведенческая симуляция (QuestaSim/Vivado Simulator)
2. Post-Implementation testbench (Проверка схемы после логического синтеза и имплементации на ПЛИС)
3. Верификация на отладочной плате с использованием Xilinx VIO
Конечной целью является разработка прототипа...
Ожидаемые результаты
- Реализованный IP-блок с поддержкой матричных операций (сложение, умножение, умножение Адамара) в среде разработки Vivado
- Поддержка интерфейса AXI Stream
- Параметризованное число вычислительных ячеек
- Производительность при плотных умножении матриц: от 50GOPS
- Тип данных INT8/BF16
- Тактовая частота: не менее 150МГц на семействе ПЛИС Xilinx 7-Series
- Реализованный IP-блок для алгоритма Layernorm в среде разработки Vivado
- Поддержка интерфейса AXI Stream
- Параметризованная ширина шины
- Тип данных: BF16
Форма и способы промежуточного контроля
В рамках проекта работа организуется в соответствии с циклами, определенными в календаре проектной работы МИЭМ НИУ ВШЭ. Задачи формулируются в начале каждого цикла, а в конце проводится оценка выполненных задач, создание новых и корректировка предыдущих. Отчетность представляется в соответствии с графиком проектной работы, а все контрольные точки проходят в соответствии с календарем проектной работы.
Форма представления результатов
- Исходный код разработанных IP-ядер и тестбенчей к ним;
- Результаты тестирования на отладочной плате;
- Пакет сопроводительной документации на разработанное аппаратное обеспечение.
Ресурсное обеспечение
Среда разработки Xilinx Vivado;
Среда разработки Xilinx Vitis HLS;
Отладочная плата на базе ПЛИС Xilinx Kintex с оперативной памятью типа DDR3;
Репозиторий Gitlab.
Имеющийся задел
- Первая версия IP-ядра для матричного умножения;
- Прототипы IP-ядра для layernorm;
- Техническое задание.
Заказчик
МИЭМ / ДЭИ