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Single-Step Hardware-Aware Neural Network Quantization With Mixed Precision

delete2026-02-20
delete0
PRE
AI
J
Jie Hu
Z
Zhihan Zhang
Z
Zhan Li
Q
Qunkang Meng
X
Xingyu Shi
Q
Qijun Huang
汪
汪浩 (Hao Wang)
S
Sheng Chang
DOI:10.1109/TC.2026.3666546delete
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摘要

摘要

En 中文
量化是一种神经网络压缩技术,可有效提升推理硬件上的部署性能。定点量化方法对网络中的所有层使用相同的位宽,这导致难以平衡压缩率与精度损失。因此,混合精度量化方法近年来被提出。混合精度量化的主要挑战是如何选择网络中各层的量化位宽,以同时满足最小化精度损失和硬件资源消耗的要求。在本文中,我们提出了一种单步硬件感知量化(SHQ)方法。它可以在实际部署前计算硬件(如现场可编程门阵列FPGA)的资源消耗,并通过单步找到有效的量化方案,与常见的工作量大、耗时的软硬件两步方法不同。我们将遗传算法与SHQ结合,以搜索低硬件资源使用和高精度的量化方案。此外,分析了硬件资源成本与代理信号定性指标之间的相关性,为神经网络加速器的计算机辅助设计提供了见解。在FPGA平台上的全流水线加速器部署实验表明,与全8位量化相比,我们的方法在MobileNet上节省了39%的数字信号处理器(DSP)和59%的块随机存取存储器(BRAM)使用量,而精度仅下降0.56%。关于我们方法的开源代码可以在以下链接找到:https://github.com/hujie369/SHQ。
Keyword:
Neural network
quantization
genetic algorithm
hardware-aware

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IEEE Transactions on Computers
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wuhan university
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