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NPU架构解析：从Ethos-U到自研加速器全掌握

共计 30 章节

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NPU的定义 · 发展历程 · 与CPU/GPU/FPGA的对比

课程导入NPU

神经网络基础

卷积 · 全连接 · 激活函数

神经网络基础卷积

NPU体系结构总览

计算单元 · 存储层次 · 控制流

NPU体系结构总览

数据流与计算模式

权重固定 · 输入固定 · 输出固定等数据流策略

数据流计算模式

量化与数值精度

INT8 · INT16 · FP16

量化数值精度

存储与带宽优化

片上SRAM · DMA · 多级缓存

存储带宽优化

Arm Ethos-U系列架构详解

Ethos-U55和U65的架构特点 · 微架构 · 算子支持

Ethos-U的软件栈与工具链

Vela编译器 · TFLite模型转换 · 算子映射

Ethos-U的软件栈

在Cortex-M平台上部署一个图像… · 包括模型转换 · 编译

Ethos-UCortex-M

自研NPU设计方法论

需求分析 · 架构设计空间探索 · 性能建模

NPU计算单元设计

MAC阵列 · 向量单元 · 激活函数单元

NPU计算单元设计

NPU存储系统设计

多级缓存 · 片上内存分配 · 数据复用策略

NPU存储系统设计

NPU控制逻辑与调度

指令集设计 · 流水线控制 · 多核同步

NPU控制逻辑

NPU互联与SoC集成

总线协议 · NoC · 一致性接口

NPU编译与映射技术

算子调度 · 内存分配 · 循环变换

NPU性能评估与基准测试

常用基准（MLPerf · TinyMLPerf） · 性能指标

NPU性能评估

NPU功耗与能效优化

动态电压频率调整 · 门控时钟 · 稀疏计算

NPU的稀疏性支持

稀疏权重 · 稀疏激活 · 结构化剪枝

NPU的稀疏性支持

NPU的Transformer加速

注意力机制 · 矩阵乘法优化 · KV缓存

NPU的软件仿真与虚拟原型

基于SystemC · QEMU等工具构建NPU仿真平台 · 用于架构验证和性能预测

NPU的软件仿真

NPU的RTL设计与验证

硬件描述语言 · 验证方法学（UVM） · 形式化验证

NPU的流式处理与多任务

多上下文切换 · 时间多路复用 · 优先级调度

NPU的流式处理

NPU的容错与可靠性

软错误 · 硬错误 · ECC

NPU的生态与标准化

ONNX · TFLite · CMSIS-NN

自研NPU案例

从零设计一个面向TinyML的NPU · 包括规格定义 · 架构选择

自研NPU案例

面向边缘视觉的NPU · 集成图像预处理 · 多级流水线

自研NPU案例

面向语音和音频的NPU · 支持RNN/TCN · 流式推理

NPU的常见问题与调试

性能瓶颈 · 内存溢出 · 算子不兼容

NPU的常见问题

NPU的进阶优化

算子融合 · 内存复用 · 异步执行

NPU的进阶优化

综合项目与未来展望

设计一个完整的NPU加速系统 · 整合所学知识 · 并探讨NPU架构的未来趋势（如存内计…

综合项目未来展望