Image processing algorithms are prime targets for hardware acceleration as they are commonly used in resource- and power-limited applications. Today's image processing accelerator designs make rigid assumptions about the algorithm structures and/or on-chip memory resources. As a result, they either have narrow applicability or result in inefficient designs. This paper presents a compiler framework that automatically generates memory- and power-efficient image processing accelerators. We allow programmers to describe generic image processing algorithms (in a domain specific language) and specify on-chip memory structures available. Our framework then formulates a constrained optimization problem that minimizes on-chip memory usage while maintaining theoretical maximum throughput. The key challenge we address is to analytically express the throughput bottleneck, on-chip memory contention, to enable a lightweight compilation. FPGA prototyping and ASIC synthesis show that, compared to existing approaches, accelerators generated by our framework reduce the on-chip memory usage and/or power consumption by double digits.


翻译:图像处理算法是硬件加速的重点目标,因其广泛应用于资源受限且功耗敏感的场景。现有图像处理加速器设计对算法结构和/或片上存储资源设定严格假设,导致其适用范围受限或产生低效设计。本文提出一种编译器框架,可自动生成内存高效、低功耗的图像处理加速器。我们允许程序员用领域特定语言描述通用图像处理算法,并指定可用片上存储结构。随后,框架构建约束优化问题,在维持理论最大吞吐量的前提下最小化片上存储使用。我们解决的关键挑战在于通过解析方式表达吞吐瓶颈——片上存储冲突,以实现轻量级编译。FPGA原型验证和ASIC综合结果表明,与现有方法相比,本框架生成的加速器可减少两位数百分比(双位数)的片上存储占用和/或功耗。

0
下载
关闭预览

相关内容

图像处理(image processing),用计算机对图像进行分析,以达到所需结果的技术。又称影像处理。图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用工业相机、摄像机、扫描仪等设备经过拍摄得到的一个大的二维数组,该数组的元素称为像素,其值称为灰度值。
【伯克利Alvin Wan博士论文】高效设计深度神经网络
专知会员服务
61+阅读 · 2022年5月21日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
AI/ML/DNN硬件加速设计怎么入门?
StarryHeavensAbove
11+阅读 · 2018年12月4日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
20+阅读 · 2017年12月17日
自然语言处理 (NLP)资源大全
机械鸡
35+阅读 · 2017年9月17日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Large Language Models as Tool Makers
Arxiv
1+阅读 · 2023年5月26日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月25日
Arxiv
16+阅读 · 2021年11月27日
VIP会员
最新内容
论文 | 分子性质预测中的闭环自动研究与泛化认证
论文 | OmniScientist:全模态全学科AI科学家
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:40
无人机已改变战场,但并未解决指挥问题
专知会员服务
5+阅读 · 8月14日
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
11+阅读 · 8月11日
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
10+阅读 · 8月10日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员