Maestro：面向可穿戴超声边缘计算的302 GFLOPS/W 和19.8GFLOPS RISC-V 向量-张量架构
硬件体系结构
2025-03-07 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
大多数可穿戴超声（WUS）设备缺乏处理边缘信号的计算能力，依赖远程卸载，导致延迟、高功耗和隐私问题。我们提出Maestro，一种面向可穿戴超声设备边缘处理的RISC-V SoC，集成统一的向量-张量单元（VTU）和内存耦合的快速傅里叶变换（FFT）加速器，采用低成本TSMC 65nm CMOS工艺制造。VTU在FP16下实现峰值302GFLOPS/W和19.8GFLOPS，而多精度16/32位浮点FFT加速器实现峰值60.6GFLOPS/W和3.6GFLOPS（FP16）。我们在基于US的手势识别任务上评估了Maestro，在信号处理阶段实现1.62GFLOPS，能效为26.68GFLOPS/W；在卷积神经网络（CNN）工作负载上实现19.52GFLOPS，能效为298.03GFLOPS/W。与具有类似任务配置的最新SoC相比，Maestro在速度上提升5倍，功耗仅为12mW，在可穿戴US通道预处理和基于机器学习的后处理管道中能耗为2.5mJ。
引用
@article{arxiv.2503.04581,
title = {Maestro: A 302 GFLOPS/W and 19.8GFLOPS RISC-V Vector-Tensor Architecture for Wearable Ultrasound Edge Computing},
author = {Mattia Sinigaglia and Amirhossein Kiamarzi and Marco Bertuletti and Luigi Ghionda and Mattia Orlandi and Riccardo Tedeschi and Aurora Di Giampietro and Yvan Tortorella and Luca Bertaccini and Simone Benatti and Giuseppe Tagliavini and Luca Benini and Francesco Conti and Davide Rossi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.04581},
year = {2025}
}