脑ScaleS类神经系统中跨芯片脉冲通信特性
新兴技术
2026-03-27 v1 硬件体系结构
摘要
神经器官VLSI系统以生物学为灵感，能够高效地仿真大规模脉冲神经网络，并探索新的计算范式。为了构建大型神经器官系统，需建立精细的路由基础设施来在芯片之间以及与主机计算机之间进行脉冲通信。对于本工作中所考察的BrainScaleS wafer-scale神经器官系统而言，特别是输入脉冲的刺激和脉冲的记录具有挑战性，由于神经动态的加速仿真速度快于生物实时速度10.000倍，要求具备高带宽和高时间分辨率。本文系统性地表征了围绕Kintex7 FPGA实现的BrainScaleS跨芯片通信基础设施。以吞吐量、传输延迟、抖动和脉冲丢失等方面对通信流程进行表征。进一步分析了通信失真（如脉冲丢失和抖动）对具有高度可变脉冲活动的神经基准模型的影响。所呈现的方法和技术对于通信评估具有通用适用性，为将网络模型映射到硬件（例如将输入脉冲分布 across通信通道）提供了有用的见解。
引用
@article{arxiv.2603.24854,
title = {Characterization of Off-wafer Pulse Communication in BrainScaleS Neuromorphic System},
author = {Bernhard Vogginger and Vasilis Thanasoulis and Johannes Partzsch and Christian Mayr},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.24854},
year = {2026}
}
备注
17 pages, 16 figures