РЕАЛІЗАЦІЯ ДВОВХОДОВОГО ДИСКРЕТНОГО ПЕРЦЕПТРОНА ЗІ ЗМІЩЕНИМИ СИНАПТИЧНИМИ СИГНАЛАМИ НА ПЛІС ЗАСОБАМИ ALTERAHDL - Яковин, С. В.; Мельничук, С. І.; Мануляк, І. З. (Вісник Вінницького політехнічного інституту, 2025)
Запропоновано й експериментально досліджено апаратну реалізацію дискретного двовходового ймовірнісного перцептрона на програмованій логічній інтегральній схемі (ПЛІС). Перцептрон побудовано з трьох елементарних модулів — shift2b (зміщення синаптичних сигналів простим додаванням), cnts (агрегація на основі підрахунку кількості унікальних значень) і cmp2b (активаційний двобітовий компаратор). Апаратна реалізація дискретного перцептрона ґрунтується на використанні зміщення вхідних сигналів шляхом використання цілочислової операції додавання, що дозволяє знизити апаратні потреби. Запропонована архітектура реалізації перцептрона забезпечує мінімальну компонентну складність (2—3 логічні елементи на блок) та дозволяє, шляхом лише зміни ваг і порога, відтворити шість базових булевих операцій — OR, AND, XOR, NOR, NAND, XNOR. Такий підхід в перспективі дозволяє створювати апаратно моноструктурні компоненти на основі єдиного блока, що в залежності від потреб може реалізовувати різні логічні функції. Функціональне моделювання підтвердило коректність реалізації всіх заданих таблиць істинності, а інструментальний аналіз затримок показав критичний шлях 16,7 нс, що відповідає робочій частоті близько 60 МГц без конвеєризації. Отримані аналітичні співвідношення демонструють можливість зменшення апаратних ресурсів порівняно з традиційним лінійним суматором з синтезом логічних функцій першого та другого порядку. Запропонований підхід відкриває можливості масштабування на більшу кількість входів, інтеграції статистичних (ймовірнісних) критеріїв агрегації та розробки вбудованих процедур он-чіп-навчання. Результати підтверджують перспективність використання дискретних перцептронних структур як легковагових, енергоефективних класифікаторів у системах реального часу та спеціалізованих нейромережевих компонентах.