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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳鶴癸
論文名稱:類神經網路數位電路之研製
指導教授:周懷樸
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:工程與系統科學系
學門:工程學門
學類:核子工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:類神經網路劑量評估
外文關鍵詞:CPLD
相關次數:
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摘 要
本研究專題是將一個輻射劑量評估類神經網路,于以數位IC化,可將之運用於評估輻射劑量,使其具備可攜式小型化和及時性的應用。本研究利用VLSI技術作為硬體開發的平台,發展類神經網路晶片,並採行數位式類神經網路設計,使用(VHDL)硬體電路描述語言來描述電路架構,藉由可程式邏輯元件(CPLD)來實現所設計之電路,最後透過晶片周邊電路來測試晶片的結果。
整個系統架構設計上,在數值的運算與處理方面,採用有號32位元的定點數運算。在架構方面,我們採用分時運算架構,以降低整個網路所需之硬體。而運算演譯方面,神經元之非線性雙彎函數,利用二次曲線方程式分段近似,神經鍵及輸出部份為一線性運算,故系統晶片可用一定點數乘加法器,以分時運算方式完成運算。
本研究之電路的可實現在FLEX10K30系列CPLD,其工作電壓及IO電壓為5V,所完成之電路最大工作頻率為11.65MHz,當工作頻率為10Mhz時,其完成全部網路運算時間,最大耗費43.05uS、最小為33.2uS,最大消耗功率為841.55mW。

誌 謝 I
摘 要 II
目錄 III
圖目錄 IV
表目錄 VI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的與方向 2
第二章 原理 3
2-1 數位IC設計 3
2-2 倒傳遞類神經網路 9
第三章 類神經網路於劑量評估應用 16
3-1 輻射劑量評估應用 16
3-2類神經網路模型演譯法 19
3.3數位算術處理方法 23
第四章 晶片設計 27
4.1設計工具 27
4.2 架構 28
4.3神經鍵及神經元架構 31
第五章 模擬與測試 42
5.1模擬目的與條件 43
5.2模擬分析 45
5-3硬體測試 54
5.4靈敏度分析 56
第六章 結論 60
6.1 結論 60
6.2 建議 61
參考文獻 63
附錄A 32位元定點數移位乘加法器 64
附錄B類神經工作單元狀態流程圖 76

參考文獻
1. Kuen-Bey Chen, and Houng-Huei Lin, “Neural Nets for Evaluating Elapsed time in LiF-TLD” Proceedings of International Conference on Radiation Dosimetry and Safety, Taiwan, p465. 1997
2. Jenn-Chyou Bor and Chung-Yu Wu, Fellow, “Realization of the CMOS Pulsewidth-Modulation(PWM) Neural Network with On-Chip Learning” IEEE Transaction on circuits and systems-II: analog and digital signal processing, VOL 45, NO.1, January 1998
3. 古瓊景, “EMC類神經網路IC原理及應用”, 全華, 1999
4. 葉怡成,“類神經網路模式應用與實作”, 儒林, 1993
5. Simon Haykin, “NEURAL NETWORKS - A Comprehensive Foundation” , Prentice Hall, 1999.
6. K. C. Chang, “Digital Systems Design With VHDL and Synthesis” - an Integrated Approach”, Computer society, 1999.
7. Stephen Brown, Zvonko Vranesic, “Fundamentails of Digital Logic with VHDL design”, McGrawHill, 2000
8. Douglas Perry, “VHDL”, McGrawHill,1999
9. Peter J.Ashenden, “The Designer’s Guide toVHDL”, Morgan Kaufmann, 1995
10. 講師:謝明怡, ”FLEX MAX ACEX 進階課程講義” , 茂綸, 2001
11. 蕭如宣, “VHDL數位系統電路設計” , 儒林 , 2000
12. WENG FOOK LEE, “VHDL Coding and Logic Synthesis with SYNOPSYS”, ACARDEMIC, 2000
13. 林傳生, “使用VHDL電路設計語言之數位電路設計”, 儒林, 1998
14. Andrew Rushton, “VHDL for Logic Synthesis”, JOHN WILEY & SONS, 1998

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