Σχεδίαση Αναλογικών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Χαμηλής Κατανάλωσης για Υλοποίηση του Αλγορίθμου Support Vector Machine

Abstract

Στόχος της παρόυσας διπλωματικής είναι η σχεδίαση μίας αρχιτεκτονικής αναλογικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων χαμηλής κατανάλωσης και τάσης τροφοδοσίας 0.6V για την υλοποίηση ενός αλγορίθμου Support Vector Machine με ικανότητα για on-chip μάθηση. Η αρχιτεκτονική του συστήματος και τα βασικά δομικά της κυκλωματικά μέρη αναλύονται, ενώ καινοτόμες κυκλωματικές αρχιτεκτονικές προτείνονται για την υλοποίηση πολυμεταβλητών ακτινικών συναρτήσεων βάσης. Η υλοποίηση αυτή παρουσιάζει πολύ χαμηλή κατανάλωση ισχύος, με όλα τα τρανζίστορ να λειτουργούν στην περιοχή υποκατωφλίου. Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική εκτελεί τόσο την διαδικασία της μάθησης όσο και αυτή της ταξινόμησης με έναν αποκλειστικά αναλογικό και μαζικά παράλληλο τρόπο. Η αποτελεσματικότητα και η ακρίβεια του συστήματος επιβεβαιώνεται εκτελώντας τη μάθηση και την ταξινόμηση του SVM με ένα πραγματικό dataset. Οι είσοδοι του συτήματος είναι διανύσματα 13 διαστάσεων στη μορφή αναλογικών τάσεων. Η ακρίβεια της ταξινόμησης αποκλίνει από αυτήν μίας κλασσικής software υλοποίησης του SVM μόνο κατά 1%. Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική υλοποιήθηκε σε τεχνολογία TSMC 90 nm CMOS process και προσομοιώθηκε χρησιμοποιώντας το Cadence IC Suite.