Oliver Keszöcze

Spiking Neural Networks (SNNs) sind eine alternative zu den \frqq {klassischen}\flqq\ neuronale Netzen, welche derzeit hauptsächlich im Bereich der künstlichen Intelligenz werden.

Im Hardwareentwurf wird die Funktionalität von komplexen System häufig mittels einer Hardware-Beschreibungssprache (engl. Hardware Description Language, HDL) beschrieben. Die moderne HDL Chisel setzt auf die Programmiersprache Scala auf.

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Beschleuniger für ein SNN in der HDL Chisel implementiert und auf einem FPGA prototypisch getestet werden.

Die Arbeit eignet sich für Bachelor (Fokus: Implementierung) und Master (Fokus: offene Forschungsfragen).

Spiking Neural Networks (SNNs) are an alternative to the „classical“ neural networks that are currently being used in the domain of artificial intelligence.

The functionality of complex hardware during the design step is often described using so-called Hardware Description Languages (HDLs). One rather new and modern language is Chisel. It is based on the programming language Scala and tries to establish a more abstract way of designing hardware.

The goal of this thesis is to implement a SNN accelerator using the Chisel HDL and test a prototype of it on a physical FPGA device.

This thesis is available for Bachelor (focus: implementation) and Master (focus: addressing open research questions) level.

Beim Approximate Computing (AC) wird die Korrektheit von Berechnungen zugunsten geringerer Kosten (z.B. Ausführungszeit, Energieverbrauch) aufgegeben. Um den beste Abwägung zwischen Korrektheit und Dauer/Energieverbrauch zu finden wird eine Entwurfsraumexploration (engl. Design Space Exploration, DSE) durchgeführt.

Mit der modernen Hardware-Beschreibungssprache Chisel bietet einen abstrakteren Zugang zu Hardware, als herkömmliche Srachen wie VHDL oder Verilog. In ihr lassen sich einfach große Hardware-Projekte (z.B. ein Mehrkern-RiscV-System) umsetzen. Der Chisel-Compiler ist open-source software, die sich leicht erweitern lässt.

Im Rahmen dieser Arbeit soll Chisel/der Chisel-Compiler um ein zu entwickelndes DSE-Framework erweitert werden.

In the field of Approximate Computing (AC), the correctness of computations is abandoned in favor of reducing costs (e.g., delay, energy consumption). To find the best trade-off between correctness and delay/energy consumption, a process called Design Space Exploration (DSE) is carried out.

The modern hardware description language Chisel presents a more abstract approach to hardware when compared to classical languages such as VHDL or Verilog. It allows to easily implement large hardware projects (e.g., a Multi-Core-RiscV-System). The Chisel compiler is open-source software that can easily be extended.

The aim of this thesis is to extend Chisel/the Chisel compiler with a DSE framework.