СИНТЕЗ РЕКУРСИВНИХ ПРИСТРОЇВ ВЕРТИКАЛЬНО-ГРУПОВОГО ОБЧИСЛЕННЯ БАЗОВИХ БАГАТООПЕРАНДНИХ НЕЙРООПЕРАЦІЙ (Computer systems and information technologies, 2025)
Виділено операційний базис штучних нейронних мереж, який складається із груп таких нейрооперацій: попередньої обробки, процесорних та обчислення передатних функцій. Вибрано для апаратної реалізації базові багатооперандні нейрооперації: пошуку максимальних і мінімальних значень у одновимірному масиві даних, обчислення суми квадратів різниць та обчислення скалярного добутку. Вдосконалено методи вертикально-групового обчислення базових багатооперандних нейрооперацій (пошуку максимальних і мінімальних значень у одновимірному масиві даних, обчислення суми квадратів різниць, обчислення скалярного добутку), які шляхом вибору кількості розрядів у зрізі операндів для опрацювання в одному такті забезпечують узгодження часу надходження даних з часом обчислення та високу ефективність використання обладнання при їх апаратній реалізації. Запропоновано розробку рекурсивних пристроїв вертикально-групового обчислення базових багатооперандних нейрооперацій виконувати на основі інтегрованого підходу, який ґрунтується на можливостях сучасної елементної бази, охоплює вертикальні методи, алгоритми та рекурсивні структури пристроїв для реалізації базових нейрооперацій і враховує вимоги конкретних застосувань. Вибрано принципи розробки рекурсивних пристроїв вертикально-групового обчислення базових багатооперандних нейрооперацій, основними з яких є: використання базису елементарних арифметичних операцій та багатооперандного підходу; модульності; конвеєризації та просторового паралелізму; однорідності та регулярності структури; узгодження часу надходження даних з часом обчислення нейрооперації; спеціалізації та адаптації структури пристрою до вимог конкретного застосування. Розроблено перетворювач форматів, який перетворює потік послівних вхідних даних одновимірного масиву у паралельно-послідовну видачу даних групами розрядів. Розроблено базові структури, які апаратно відображають алгоритми обчислень і є основою для синтезу рекурсивних пристроїв вертикально-групового обчислення базових багатооперандних нейрооперацій із заданими параметрами. Вдосконалено метод синтезу рекурсивних пристроїв обчислення базових багатооперандних нейрооперацій з вертикально-груповою обробкою даних, який за рахунок використання механізмів узгодження часу обчислення з часом надходження даних забезпечує вибір структури, що виконує обробку даних у реальному часі та має високу ефективність використання обладнання. Показано, що використання вдосконалених вертикально-групових методів, розроблених базових структур пристроїв пошуку максимальних і мінімальних чисел у одновимірних масивах, обчислення сум квадратів різниць і скалярного добутку та вдосконаленого методу синтезу дає змогу забезпечити режим реального часу та реалізацію пристроїв обчислення базових багатооперандних нейрооперацій з вертикально-груповою обробкою даних з високою ефективністю використання обладнання.
Keywords: багатооперандні нейрооперації; реальний час; рекурсивні пристрої; ефективність використання обладнання; вертикально-групова обробка даних