Κυκλώματα Διαχείρισης Ισχύος για Αναλογικά Συστήματα Μηχανικής Μάθησης

Abstract

Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας παρουσιάζεται μία πλήρως αναλογική μονάδα διαχείρισης ισχύος, για την τροφοδότηση ενός ταξινομητή βασισμένου στο Γκαουσιανό Μοντέλο Μίξης (Gaussian Mixture Model). Πρωτεύων στόχος της μονάδας είναι η παροχή του επιθυμητού επιπέδου ρεύματος και τάσης για την τροφοδότηση άλλων στοιχείων του συστήματος. Στην προτεινόμενη τοπολογία PMU επιτεύχθηκε εξαιρετικά χαμηλή κατανάλωση ισχύος (591nW), και μικρή επιφάνεια on chip (μόλις 0.142mm2 ), ενώ η ακρίβεια που επεδείκνυε το μοντέλο του ταξινομητή σε επίπεδο hardware ανέρχονταν σε 93.23% σε πραγματικό σύνολο δεδομένων για την ασθένεια του θυρεοειδούς. Η εν λόγω υλοποίηση θα μπορούσε να αποτελέσει την απόδειξη της ιδέας σχεδιασμού παρεμφερών μονάδων πολύ χαμηλής κατανάλωσης με δυνατότητα ενσωμάτωσης προηγμένων λειτουργιών, όπως μετατροπείς DC-DC, ή Pulse Width Modulation mode με σύνθετα ψηφιακά τμήματα ελέγχου. Το μοντέλο του ταξινομητή στηρίζεται στις Γκαουσιανές συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας και η εκπαίδευσή του πραγματοποιήθηκε με χρήση της γλώσσας προγραμματισμού python. Η υλοποίηση και προσομοίωση του προτεινόμενου σχεδιασμού πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το Cadence IC Suite σε τεχνολογία TSMC 90nm CMOS process.