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A Heterogeneous Hardware Accelerator for Image Classification in Embedded Systems
Indexado
WoS WOS:000644772100001
Scopus SCOPUS_ID:85103816007
DOI 10.3390/S21082637
Año 2021
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Convolutional neural networks (CNN) have been extensively employed for image classification due to their high accuracy. However, inference is a computationally-intensive process that often requires hardware acceleration to operate in real time. For mobile devices, the power consumption of graphics processors (GPUs) is frequently prohibitive, and field-programmable gate arrays (FPGA) become a solution to perform inference at high speed. Although previous works have implemented CNN inference on FPGAs, their high utilization of on-chip memory and arithmetic resources complicate their application on resource-constrained edge devices. In this paper, we present a scalable, low power, low resource-utilization accelerator architecture for inference on the MobileNet V2 CNN. The architecture uses a heterogeneous system with an embedded processor as the main controller, external memory to store network data, and dedicated hardware implemented on reconfigurable logic with a scalable number of processing elements (PE). Implemented on a XCZU7EV FPGA running at 200 MHz and using four PEs, the accelerator infers with 87% top-5 accuracy and processes an image of 224x224 pixels in 220 ms. It consumes 7.35 W of power and uses less than 30% of the logic and arithmetic resources used by other MobileNet FPGA accelerators.

Revista



Revista ISSN
Sensors 1424-8220

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Disciplinas de Investigación



WOS
Chemistry, Analytical
Instruments & Instrumentation
Engineering, Electrical & Electronic
Electrochemistry
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Perez, Ignacio Hombre Universidad de Concepción - Chile
2 FIGUEROA-YEVENES, MAXIMILIANO Hombre Universidad de Concepción - Chile

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Financiamiento



Fuente
FONDECYT
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
ANID
National Agency for Research and Development (ANID)
National Agency for Research and Development

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Agradecimientos



Agradecimiento
This research was funded by the National Agency for Research and Development (ANID) through graduate scholarship folio 22180733 and FONDECYT Regular Grant No. 1180995.
Funding: This research was funded by the National Agency for Research and Development (ANID) through graduate scholarship folio 22180733 and FONDECYT Regular Grant No. 1180995.

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