but.committee		cs
but.defence		cs
but.jazyk	angličtina (English)
but.program	Výpočetní technika a informatika	cs
but.result	práce byla úspěšně obhájena	cs
dc.contributor.advisor	Sekanina, Lukáš	en
dc.contributor.author	Mrázek, Vojtěch	en
dc.contributor.referee	Bosio, Alberto	en
dc.contributor.referee	Fišer, Petr	en
dc.date.accessioned	2020-05-11T04:25:34Z
dc.date.available	2020-05-11T04:25:34Z
dc.date.created		cs
dc.description.abstract	Rozšiřování moderních vestavěných a mobilních systémů napájených bateriemi zvyšuje požadavky na návrh těchto systémů s ohledem na příkon. Přestože moderní návrhové techniky optimalizují příkon, elektrická spotřeba těchto obvodů stále roste díky jejich složitosti. Nicméně existuje celá řada aplikací, kde nepotřebujeme získat úplně přesný výstup. Díky tomu se objevuje technika zvaná aproximativní (přibližné) počítání, která umožňuje za cenu zanesení malé chyby do výpočtu významně redukovat příkon obvodů. V práci se zaměřujeme na použití evolučních algoritmů v této oblasti. Ačkoliv již tyto algoritmy byly úspěšně použity v syntéze přesných i aproximativních obvodů, objevují se problémy škálovatelnosti - schopnosti aproximovat složité obvody. Cílem této disertační práce je ukázat, že aproximační logická syntéza založená na genetickém programování umožňuje dosáhnout vynikajícího kompromisu mezi spotřebou a chybou. Byla provedena analýza čtyř různých aplikacích na třech úrovních popisu. Pomocí kartézského genetického programování s modifikovanou reprezentací jsme snížili spotřebu malých obvodů popsaných na úrovni tranzistorů použitelných například v technologické knihovně. Dále jsme zavedli novou metodu pro aproximaci aritmetických obvodů, jako jsou sčítačky a násobičky, popsaných na úrovni hradel. S využitím metod formální verifikace navíc celý návrhový proces umožňuje garantovat stanovenou chybu aproximace. Tyto obvody byly využity pro významné snížení příkonu v neuronových sítích pro rozpoznávání obrázků a v diskrétní kosinově transformaci v HEVC kodéru. Pomocí nové chybové metriky nezávislé na rozložení vstupních dat jsme navrhli komplexní aproximativní mediánové filtry vhodné pro zpracování signálů. Disertační práce reprezentuje ucelenou metodiku pro návrh aproximativních obvodů na různých úrovních popisu, která navíc garantuje nepřekročení zadané chyby aproximace.	en
dc.description.abstract	The rapid expansion of modern embedded and battery-powered systems has brought new challenges for design methods oriented to low power circuits and systems. Although these methods systematically apply various power optimization techniques, the overall power requirements are still growing because of the increased complexity of integrated circuits. It has been shown that many applications are inherently error resilient and this property can be exploited for further power consumption reduction. This principle is systematically investigated in the nascent field of approximate computing. This thesis deals with efficient design methods for approximate circuits. The proposed methods are based on evolutionary algorithms (EAs). Although EAs have been applied in logic synthesis and optimization of common as well as approximate circuits, their scalability is limited in these areas. The goal of this dissertation is to show that approximate logic synthesis based on evolutionary algorithms (particularly on genetic programming) can provide excellent tradeoffs between the error and power consumption of complex digital circuits. We analyzed four different applications that use digital circuits described at three different levels of abstraction. By means of Cartesian genetic programming we reduced power consumption of small transistor-level circuits that are typically used in a technology library. We combined evolutionary approximation with formal verification techniques in order to evolve high quality gate-level approximate circuits such as adders and multipliers and provide formal guarantees on the approximation error. These circuits were employed to reduce power consumption in neural image classifiers and discrete cosine transform blocks of the HEVC encoder. We proposed a new data-independent error metric - the distance error - and used it in the evolutionary approximation of complex median circuits that are suitable for low power signal processing. This doctoral thesis presents a coherent methodology for the design of approximate circuits at different levels of description which is also capable of providing formal guarantees on the approximation error.	cs
dc.description.mark	P	cs
dc.identifier.citation	MRÁZEK, V. Metodologie pro automatický návrh nízkopříkonových aproximativních obvodů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. .	cs
dc.identifier.other	128193	cs
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11012/187321
dc.language.iso	en	cs
dc.publisher	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií	cs
dc.rights	Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení	cs
dc.subject	Evoluční algoritmy	en
dc.subject	kartézské genetické programování	en
dc.subject	obvody s nízkým příkonem	en
dc.subject	logická syntéza	en
dc.subject	aproximační počítání	en
dc.subject	mediánové filtry	en
dc.subject	neuronová síť	en
dc.subject	technologická knihovna	en
dc.subject	přibližná ekvivalence.	en
dc.subject	Evolutionary algorithms	cs
dc.subject	Cartesian Genetic Programming	cs
dc.subject	low-power circuits	cs
dc.subject	logic synthesis	cs
dc.subject	approximate computing	cs
dc.subject	median filters	cs
dc.subject	neural network	cs
dc.subject	technology library	cs
dc.subject	relaxed equivalence.	cs
dc.title	Metodologie pro automatický návrh nízkopříkonových aproximativních obvodů	en
dc.title.alternative	Automated Design Methodology for Approximate Low Power Circuits	cs
dc.type	Text	cs
dc.type.driver	doctoralThesis	en
dc.type.evskp	dizertační práce	cs
dcterms.dateAccepted	2018-11-09	cs
dcterms.modified	2020-05-10-17:46:47	cs
eprints.affiliatedInstitution.faculty	Fakulta informačních technologií	cs
sync.item.dbid	128193	en
sync.item.dbtype	ZP	en
sync.item.insts	2021.11.22 22:42:43	en
sync.item.modts	2021.11.22 21:30:18	en
thesis.discipline	Výpočetní technika a informatika	cs
thesis.grantor	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. Ústav počítačových systémů	cs
thesis.level	Doktorský	cs
thesis.name	Ph.D.	cs

Metodologie pro automatický návrh nízkopříkonových aproximativních obvodů

Files

Original bundle

Collections