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Lehrstuhl für Informatik 12
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Lehrstuhl für Informatik 12

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Approximate Computing

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  • Kooperationen

Approximate Computing

Kontakt

Prof. Dr. Oliver Keszöcze

  • Telefon: +49 9131 85-25145
  • E-Mail: oliver.keszoecze@fau.de

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich

  • Telefon: +49 9131 85-25150
  • E-Mail: juergen.teich@fau.de

Die Arbeitsgruppe Approximate Computing (AC) forscht im Bereich des ungenauen Rechnens (engl. approximate computing). Hierbei werden Ungenauigkeiten oder gar Fehler in Berechnungen wissentlich in Kauf genommen, sofern sich die Berechnungen dann schneller ausführen lassen, sie weniger Energie verbrauchen oder kostengünstiger in Hardware realisiert werden können.

Die Grundlage ist die Erkenntnis, dass viele Anwendungen des täglichen Lebens Ungenauigkeiten in Berechnungen zu einem gewissen Grad tolerieren. Dazu gehören z.B. die Gebiete Computer Vision, Maschinelles Lernen, Multimedia, Big Data und Gaming. Gerade in diesen Bereichen sind approximierte Berechnungen oft völlig ausreichend aufgrund von Einschränkungen der menschlichen Wahrnehmung, Redundanz oder Rauschen in Eingangsdaten.

Die Arbeitsgruppe untersucht die Approximationsmöglichkeiten auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen. So werden sowohl hoch-performante spezielle Schaltkreise zur Berechnung von Grundrechenarten als auch ganze Systeme zur Beschleunigung künstlicher neuronaler Netze entwickelt.

Aktuell laufende Projekte

  • Approximate Computing on FPGAs

 

Material

  • Sammlung approximierter PLA Schaltreise: AxPLA
  • Sammlung approximierter Addierer: FAU
  • Sammlung approximierter Multiplizierer: AxSM
  • Aarith: An Arbitrary Precision Number Library
  • ABO: BDD-based Error Metric Analysis, Computation and Optimization Framework

 

Publikationen

  • Keszöcze O.:
    BDD-based Error Metric Analysis, Computation and Optimization
    In: IEEE Access (2022)
    ISSN: 2169-3536
    DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3140557
    URL: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9669272
    BibTeX: Download
  • Keszöcze O., Brand M., Witterauf M., Heidorn C., Teich J.:
    Aarith: An Arbitrary Precision Number Library
    ACM/SIGAPP Symposium On Applied Computing (virtual conference, 22. März 2021 - 26. März 2021)
    DOI: 10.1145/3412841.3442085
    BibTeX: Download
  • Echavarria Gutierrez J., Wildermann S., Keszöcze O., Teich J.:
    Probabilistic Error Propagation through Approximated Boolean Networks
    57th Annual Design Automation Conference (DAC) (San Francisco, CA, 19. Juli 2020 - 23. Juli 2020)
    In: Proceedings of the 57th Annual Design Automation Conference 2020
    BibTeX: Download
  • Wendler A., Keszöcze O.:
    A fast BDD Minimization Framework for Approximate Computing
    Design, Automation and Test in Europe (ALPEXPO, Grenoble, France, 9. März 2020 - 13. März 2020)
    BibTeX: Download
  • Keszöcze O., Kießling M.:
    Approximate Computing Extensions for the Clash HDL Compiler
    Workshop Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen (, 18. März 2021 - 19. März 2021)
    BibTeX: Download
  • Keszöcze O., König M., Brand M., Teich J.:
    Error Analysis for Loop Programs using Anytime Instructions in Approximate Computing
    Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen (Stuttgart, 19. März 2020 - 20. März 2020)
    BibTeX: Download
  • Schuster A., Heidorn C., Brand M., Keszöcze O., Teich J.:
    Design Space Exploration of Time, Energy, and Error Rate Trade-offs for CNNs using Accuracy-Programmable Instruction Set Processors
    2nd International Workshop on IoT, Edge, and Mobile for Embedded Machine Learning (ITEM) (Virtual Event, 13. September 2021 - 17. September 2021)
    In: Springer, Cham (Hrsg.): Joint European Conference on Machine Learning and Principles and Practice of Knowledge Discovery in Databases (ECML PKDD 2021), Switzerland: 2021
    DOI: 10.1007/978-3-030-93736-2_29
    BibTeX: Download
  • Bosio A., O'Connor I., Traiola M., Echavarria Gutierrez J., Teich J., Abdullah Hanif M., Shafique M., Hamdioui S., Deveautour B., Girard P., Virazel A., Bertels K.:
    Emerging Computing Devices: Challenges and Opportunities for Test and Reliability*
    IEEE European Test Symposium (ETS) (, 24. Mai 2021 - 28. Mai 2021)
    In: Proceedings of the 26th IEEE European Test Symposium (ETS) 2021
    DOI: 10.1109/ETS50041.2021.9465409
    BibTeX: Download
  • Echavarria Gutierrez J., Wildermann S., Khosravi F., Teich J.:
    An Approximate Sequential Multiplier with Segmented Carry Chain and Variable Accuracy
    AxC20: 5th Workshop on Approximate Computing (San Francisco, CA, 19. Juli 2020 - 24. Juli 2020)
    BibTeX: Download
  • Echavarria Gutierrez J., Wildermann S., Teich J.:
    Design Space Exploration of Multi-output Logic Function Approximations
    International Conference On Computer Aided Design (ICCAD 2018) (San Diego, CA, 5. November 2018 - 8. November 2018)
    In: Proceedings of the International Conference On Computer Aided Design 2018
    DOI: 10.1145/3240765.3240795
    BibTeX: Download
  • Becher A., Echavarria Gutierrez J., Ziener D., Wildermann S., Teich J.:
    A LUT-Based Approximate Adder
    24th Annual IEEE International Symposium on Field-Programmable Custom Computing Machines (FCCM 2016). (Washington DC, 1. Mai 2016 - 3. Mai 2016)
    In: Proceedings of the 24th Annual IEEE International Symposium on Field-Programmable Custom Computing Machines 2016
    DOI: 10.1109/FCCM.2016.16
    BibTeX: Download
  • Echavarria Gutierrez J., Wildermann S., Teich J.:
    AConFPGA: A Multiple-Output Boolean Function Approximation DSE Technique Targeting FPGAs
    International Conference on Field Programmable Technology (FPT 2018) (Naha, Okinawa, 10. Dezember 2018 - 14. Dezember 2018)
    In: Proceedings of 2018 International Conference on Field Programmable Technology 2018
    BibTeX: Download
  • Echavarria Gutierrez J., Wildermann S., Teich J.:
    Approximate Logic Synthesis of Very Large Boolean Networks
    Design, Automation and Test in Europe, DATE 2021, February 1-5, 2021 (Alpexpo, Grenoble, 1. Februar 2021 - 5. Februar 2021)
    In: Design, Automation and Test in Europe, DATE 2021 2021
    BibTeX: Download
  • Echavarria Gutierrez J., Schütz K., Becher A., Wildermann S., Teich J.:
    Can Approximate Computing Reduce Power Consumption on FPGAs?
    25th IEEE International Conference on Electronics Circuits and Systems (Bordeaux, 9. Dezember 2018 - 12. Dezember 2018)
    In: Proceedings of IEEE International Conference on Electronics Circuits and Systems 2018
    BibTeX: Download
  • Echavarria Gutierrez J., Schütz K., Becher A., Wildermann S., Teich J.:
    Evaluation of Approximate Computing Techniques for Power Reduction on FPGAs
    AxC18: 3rd Workshop on Approximate Computing (Swissôtel Bremen, 31. Mai 2018 - 1. Juni 2018)
    Open Access: https://www12.cs.fau.de/downloads/echavarria/pub/Evaluation_of_Approximate_Computing_Techniques_for_Power_Reduction_on_FPGAs.pdf
    BibTeX: Download
  • Traiola M., Echavarria Gutierrez J., Bosio A., Teich J., O'Connor I.:
    Design Space Exploration of an Approximation-Based Fully Reliable TMR Alternative
    8th Prague Embedded Systems Workshop (Horoměřice, 6. November 2020 - 7. November 2020)
    Open Access: https://www12.cs.fau.de/downloads/echavarria/pub/Design_Space_Exploration_of_an_Approximation-Based_Fully_Reliable_TMR_Alternative.pdf
    BibTeX: Download
  • Echavarria Gutierrez J., Wildermann S., Becher A., Teich J., Ziener D.:
    FAU: Fast and Error-Optimized Approximate Adder Units on LUT-Based FPGAs
    International Conference on Field Programmable Technology (FPT 2016) (Xi'an, 7. Dezember 2016 - 9. Dezember 2016)
    In: Proceedings of 2016 International Conference on Field Programmable Technology 2016
    DOI: 10.1109/FPT.2016.7929536
    BibTeX: Download
  • Traiola M., Echavarria Gutierrez J., Bosio A., Teich J., O'Connor I.:
    Design Space Exploration of Approximation-Based Quadruple Modular Redundancy Circuits
    2021 International Conference On Computer Aided Design (Virtual conference, 1. November 2021 - 4. November 2021)
    In: Proceedings of the International Conference on Computer-Aided Design, ICCAD 2021 2021
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  • Becher A, Echavarria Jorge, Ziener D, Teich J:
    Approximate Adder Structures on FPGAs
    AxC15: 1st Workshop on Approximate Computing (Paderborn, Germany)
    Open Access: https://www12.cs.fau.de/downloads/echavarria/pub/Approximate_Adder_Structures_on_FPGAs.pdf
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  • Echavarria Gutierrez J., Wildermann S., Keszöcze O., Khosravi F., Becher A., Teich J.:
    On the Approximation of Accuracy-configurable Sequential Multipliers via Segmented Carry Chains
    (2021)
    URL: http://arxiv.org/abs/2105.05588
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  • Echavarria Gutierrez J., Wildermann S., Potwigin E., Teich J.:
    Efficient Arithmetic Error Rate Calculus for Visibility Reduced Approximate Adders
    In: IEEE Embedded Systems Letters (2017), Art.Nr.: 99
    ISSN: 1943-0663
    DOI: 10.1109/LES.2017.2760922
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  • Brand M., Witterauf M., Hannig F., Teich J.:
    Anytime Instructions for Programmable Accuracy Floating-Point Arithmetic
    ACM International Conference on Computing Frontiers 2019 (Alghero, Sardinia, 30. April 2019 - 2. Mai 2019)
    DOI: 10.1145/3310273.3322833
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  • Brand M., Witterauf M., Bosio A., Teich J.:
    Anytime Floating-Point Addition and Multiplication – Concepts and Implementations
    Conference on Application-specific Systems, Architectures and Processors (ASAP 2020) (Manchester, U.K., 6. Juli 2020 - 8. Juli 2020)
    In: Proceedings of the 31st IEEE International Conference on Application-specific Systems, Architectures and Processors 2020
    DOI: 10.1109/ASAP49362.2020.00034
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  • Echavarria Gutierrez J., Wildermann S., Keszöcze O., Khosravi F., Becher A., Teich J.:
    Design and Error Analysis of Accuracy-configurable Sequential Multipliers via Segmented Carry Chains
    In: it - Information Technology (2022)
    ISSN: 1611-2776
    DOI: 10.1515/itit-2021-0040
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