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Enregistrement W4415707388 · doi:10.1109/jproc.2025.3623023

Field-Programmable Gate Array Architecture for Deep Learning: Survey and Future Directions

2025· article· W4415707388 sur OpenAlexafffund
Andrew Boutros, Aman Arora, Vaughn Betz

Notice bibliographique

RevueProceedings of the IEEE · 2025
Typearticle
Langue
DomaineComputer Science
ThématiqueAdvanced Neural Network Applications
Établissements canadiensUniversity of TorontoUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésField-programmable gate arrayInterfacingDataflowVariety (cybernetics)ArchitectureDataflow architectureReconfigurable computingData processingGraphicsEmulation

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Deep learning (DL) is becoming the cornerstone of numerous applications both in large-scale datacenters and at the edge. Specialized hardware is often necessary to meet the performance requirements of state-of-the-art DL models, but the rapid pace of change in DL models and the wide variety of systems integrating DL make it impossible to create custom computer chips for all but the largest markets. Field-programmable gate arrays (FPGAs) present a unique blend of reprogrammability and direct hardware execution that make them suitable for accelerating DL inference. They offer the ability to customize processing pipelines and memory hierarchies to achieve lower latency and higher energy efficiency compared to general-purpose central processing units (CPUs) and graphics processing units (GPUs), at a fraction of the development time and cost of custom chips. Their diverse and high-speed inputs/outputs (IOs) also enable directly interfacing the FPGA to the network and/or a variety of external sensors, making them suitable for both datacenter and edge use cases. As DL has become an ever more important workload, FPGA architectures are evolving to enable higher DL performance. In this article, we survey both academic and industrialFPGA chip architectureenhancements for DL. First, we give a brief introduction on the basics of FPGA architecture and how its components lead to strengths and weaknesses for DL applications. Next, we discuss differentdesign stylesof DL inference accelerators implemented on FPGAs that achieve state-of-the-art performance and productive development flows, ranging from model-specific dataflow styles to software-programmable overlay styles. We survey DL-specific enhancements to traditional FPGA building blocks including the logic blocks (LBs), arithmetic circuitry, and on-chip memories, as well as new DL-specialized blocks that integrate into the FPGA fabric to accelerate tensor computations. Finally, we discuss hybrid devices that combine processors and coarse-grained accelerator blocks with FPGA-like interconnect and networks-on-chip (NoCs), and highlight promising future research directions.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Sans objet · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Synthèse · Signal consensuel: Synthèse
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,026

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0080,003

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,013
Tête enseignante GPT0,263
Écart entre enseignants0,250 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSans objet
Domainenon disponible
GenreSynthèse

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations10
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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