역전파 ANN의 시스톨릭 어레이를 위한 시뮬레이터 개발

Systolic Array Simulator Construction for the Back-propagation ANN

시스톨릭 어레이는 간단한 연산능력을 가진 처리요소들이 정규적이고 국부적인 통신 선들로 연결된 병렬처리 시스템이다. 시스톨릭 어레이는 인공신경망에서 고밀하게 연결된 뉴런으로 인하여 발생하는 뉴런간의 복잡한 통신 문제를 해결하는 가장 좋은 방법 중의 하나로 알려져 있다. 본 논문에서는 주어진 뉴런수에 적합한 역전파 인공신경망을 자동으로 생성하는 시스톨릭 어레이 시뮬레이터를 설계하고 구현한다. 시뮬레이터의 애니메이션 기법을 이용하여, 설계된 시스틀릭 어레이 상에서의 역전파 알고리즘의 실행 상황을 사용자들이 단계별로 쉽게 관찰할 수 있다. 또한, 시뮬레이터는 역전파 알고리즘의 전 방향, 역 방향 연산을 각각 따로 실행시키거나, 병렬로 실행하게 할 수 있다. 병렬 실행은 입력 자료를 연속적으로 입력받아 시스톨릭 어레이의 모든 처리요소들에서 역전파 알고리즘의 양방향 전파를 동시에 실행시킴으로써 가능하다.

A systolic array is a parallel processing system which consists of processing elements of basic computation capabilities, connected with regular and local communication lines. It has been known that a systolic array is on of effective systems to solve complicated communication problems occurred between densely connected neurons on ANN(Artificial Neural Network). In this paper, a systolic array simulator for the back-propagation ANN, which automatically constructs the proper systolic array for a given number of neurons of the ANN, is designed and constructed. With animation techniques of the simulators, it is easy for users to be able to examine the execution of the back-propagation algorithm on the designed systolic array step by step. Moreover the simulator can perform forward and backward operations of the back-propagation algorithm either in sequence or in parallel on the designed systolic array. Parallel execution can be performed by feeding continuous input patterns and by executing bidirectional propagations on all of processing elements of a systolic array at the same time.