Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > eess > arXiv:2507.09776

帮助 | 高级搜索

电气工程与系统科学 > 信号处理

arXiv:2507.09776 (eess)
[提交于 2025年7月13日 (v1) ,最后修订 2025年7月15日 (此版本, v2)]

标题: 计算适用于模拟内存计算的SNR最优模拟数字转换器

标题: Compute SNR-Optimal Analog-to-Digital Converters for Analog In-Memory Computing

Authors:Mihir Kavishwar, Naresh Shanbhag
摘要: 模拟内存计算(AIMC)是加速机器学习和信号处理工作负载的一种能效更高的替代方案。 然而,其能效受到列模拟-数字转换器(ADC)的高能耗限制。 降低ADC精度是一种有效降低其能耗的方法。 然而,这样做也会降低AIMC的计算精度,因此确定满足目标精度所需的最小精度至关重要。 先前的工作通过将量化误差建模为与输入无关的噪声,最大化信噪比(SQNR),并忽略理想预ADC信号的离散性,从而高估了ADC精度需求。 我们通过开发用于估计计算信噪比(CSNR)的解析表达式来解决这些限制,CSNR是AIMC准确性的真正指标,并提出了CACTUS算法以获得CSNR最优的ADC参数。 使用28nm CMOS工艺中基于SRAM的AIMC的电路感知行为模型,我们表明对于一个256维的二进制点积,CACTUS在实现比之前方法高6dB的CSNR的同时,将ADC精度需求降低了3b。 我们还明确了所提出的CSNR最优ADC优于传统SQNR最优ADC的操作条件。
摘要: Analog in-memory computing (AIMC) is an energy-efficient alternative to digital architectures for accelerating machine learning and signal processing workloads. However, its energy efficiency is limited by the high energy cost of the column analog-to-digital converters (ADCs). Reducing the ADC precision is an effective approach to lowering its energy cost. However, doing so also reduces the AIMC's computational accuracy thereby making it critical to identify the minimum precision required to meet a target accuracy. Prior works overestimate the ADC precision requirements by modeling quantization error as input-independent noise, maximizing the signal-to-quantization-noise ratio (SQNR), and ignoring the discrete nature of ideal pre-ADC signal. We address these limitations by developing analytical expressions for estimating the compute signal-to-noise ratio (CSNR), a true metric of accuracy for AIMCs, and propose CACTUS, an algorithm to obtain CSNR-optimal ADC parameters. Using a circuit-aware behavioral model of an SRAM-based AIMC in a 28nm CMOS process, we show that for a 256-dimensional binary dot product, CACTUS reduces the ADC precision requirements by 3b while achieving 6dB higher CSNR over prior methods. We also delineate operating conditions under which our proposed CSNR-optimal ADCs outperform conventional SQNR-optimal ADCs.
评论: 代码可在以下地址获取:https://github.com/mihirvk2/CSNR-optimal-ADC
主题: 信号处理 (eess.SP) ; 硬件架构 (cs.AR)
引用方式: arXiv:2507.09776 [eess.SP]
  (或者 arXiv:2507.09776v2 [eess.SP] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.09776
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Mihir Kavishwar [查看电子邮件]
[v1] 星期日, 2025 年 7 月 13 日 20:13:20 UTC (4,481 KB)
[v2] 星期二, 2025 年 7 月 15 日 02:44:11 UTC (4,481 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
eess.SP
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cs
cs.AR
eess

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号