طراحی و شبیه سازی آموزش شبکه های عصبی مصنوعی بصورت مدارهای vlsi آنالوگ به منظور پیاده سازی توابع دیجیتال

طبیعت از سیستم های پیشرفته ای تشکیل شده است که قادر به انجام محاسبات پیچیده بوده و توانایی تطبیق پذیری و آموزش با استفاده از اجزای آنالوگ را دارا می باشد، گرچه سیستمهای دیجیتال به طور قابل توجهی نسبت به سیستمهای آنالوگ برحسب دقت عملکرد، بالا بودن سرعت و عملیات محاسباتی دارای مزیت می باشند، ولی این سیستمها از نظر توان نمی توانند عملکرد بهتری نسبت به سیستمهای آنالوگ داشته باشند در این پایان نامه مدارهای vlsi آنالوگ که برای اجرای توابع ریاضی و پیاده سازی شبکه های عصبی بکار می روند، نشان داده شده است. این مدارها برای اجرای محاسبات موازی و در نظر گرفتن عملکرد توان پایین بلوک های ساختاری آنالوگ طراحی شده اند. مدارهایی برای انجام عملیات جذر، مجذور و ضرب/تقسیم طراحی شده و یک مدار که براساس کاسکود کردن مدارهای قبلی پایه گذاری شده است، بعنوان یک بردار نرمالیزه و برای بیان سهولت طراحی مدارات پیچیده با استفاده از مدارهای ساده، معرفی و تحلیل شده است. در این تحقیق دو شبکه عصبی پیش خور نیز با استفاده از بلوک های ساختاری توان پایین طراحی شده است. شبکه اول از سیناپس ها و نرون های آنالوگ و یک باس وزنی سری دیجیتال تشکیل شده است این شبکه به صورت حلقه ای با استفاده از یک کامپیوتر برای کنترل و نوسازی وزن ها آموزش خواهد یافت. در شبکه بعدی، وزن ها بصورت دیجیتال پیاده سازی می شوند و برای تنظیم آنها از شمارنده استفاده شده است یک الگوریتم نوسازی وزن برمبنای بکارگیری اغتشاشات موازی بکار گرفته شده است. شبکه از تولید کننده های بیت شبه تصادفی چندگانه برای اغتشاش همه وزن ها بصورت موازی استفاده خواهد کرد برخی از ساختارهای قبل از نظر سرعت عملکرد و همچنین فضای مورد نیاز برای پیاده سازی بر روی تراشه دارای مشخصات مطلوبی نبودند در این پایان نامه سعی شده است تا تغییراتی در بلوک های اساسی تشکیل دهنده شبکه عصبی انجام گیرد تا سرعت آموزش پذیری این شبکه ها افزایش یافته و همچنین با بکارگیری المانهایی که دارای حجم کمتری می باشند، فضای مورد نیاز برای پیاده سازی کاهش یابد. همچنین برای تولید نویزهای ناهمبسته، از دو lesr و یک شبکه xor که وظیفه ترکیب خروجی های مربوط به پایه های متفاوت شیفت رجیستر را برعهده دارند، استفاده گردیده است. نتایج شبیه سازی بعضی از توابع دیجیتال مانند and و xor بیانگر آموزش موفقیت آمیز این شبکه ها می باشد.