Research Article

Random Forest Algoritmasının FPGA Üzerinde Gerçekleştirilerek Performans Analizinin Yapılması

Volume: 9 Number: 4 December 31, 2022
TR EN

Random Forest Algoritmasının FPGA Üzerinde Gerçekleştirilerek Performans Analizinin Yapılması

Abstract

Random Forest (RF), rastgele oluşturulmuş birden çok karar ağacının çıktısını birleştiren, regresyon ve sınıflandırma problemlerini çözmek için kullanılan bir makine öğrenme algoritmasıdır. RF algoritması, karar ağaçlarının tahminlerinden yola çıkarak sonuca ulaşmayı sağlar. Ormandaki ağaç sayısının artması algoritma sonucunun kesinliğini arttırır. RF algoritması ormandaki karar ağaçları üzerinde rastgele ve sürekli olarak işlem gerçekleştirdiği için paralel mimaride platformlar üzerinde çalıştırılması ile olumlu sonuçlar elde edilebilir. Field Programmable Gate Array (FPGA) entegre devreler, paralel işlem yapabilme yeteneğine sahip olduğundan, RF algoritmasının donanım üzerinde gerçekleştirilen uygulamalarında kullanılması performansı arttırmaktadır. Gerçekleştirilen çalışmada RF algoritması sayısal bir veri seti ile hem MATLAB üzerinde hem de FPGA üzerinde çalıştırılarak sınıflandırma işlemleri gerçekleştirilmiştir. Algoritmadaki işlem modüllerinin ve tüm mantıksal tasarımların geliştirilmesi aşamalarında Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language (VHDL) kullanılmıştır. VHDL ile oluşturulan tüm tasarımlar Xilinx ISE geliştirme ortamında gerçekleştirilmiştir. Bilgisayar işlemcisi üzerinde MATLAB kullanılarak çalıştırılan ve FPGA mimarisi üzerinde çalıştırılan RF algoritmasının performans, doğruluk ve bellek kullanım oranları açısından karşılaştırmaları yapılarak elde edilen sonuçlar incelenmiştir. Gerçekleştirilen çalışma sonucunda, RF gibi yoğun işlemler ve hesaplamalar yürüten uygulamalarda FPGA kullanımının performans ve bellek kullanımı yönünden bilgisayar işlemcilerine kıyasla yüksek oranda başarı sağladığı görülmüştür.

Keywords

References

  1. [1]. Cheng, C., Bouganis, C. S., Accelerating random forest training process using FPGA, 23rd International Conference on Field programmable Logic and Applications, 2013, 1-7, IEEE.
  2. [2]. Caruana, R., Niculescu-Mizil, A., An empirical comparison of supervised learning algorithms, In Proceedings of the 23rd international conference on Machine learning, 2006, 161-168.
  3. [3]. Freund, Y. Schapire, R., Experiments with a new boosting algorithm, Machine Learning: Proceedings of the Thirteenth International Conference, 1996, 148–156.
  4. [4]. Amit, Y., Geman, D., Shape quantization and recognition with randomized trees, Neural computation, 1997, 9(7), 1545-1588.
  5. [5]. Breiman, L., Random forests. Machine learning, 2001, 45(1), 5-32.
  6. [6]. Lin, X., College student employment data platform based on FPGA and machine learning, Microprocessors and Microsystems, 2020, 103471.
  7. [7]. Leilei, W., Huina, C., Physical education image analysis based on virtual crowd simulation and FPGA, Microprocessors and Microsystems, 2020, 79, 103319.
  8. [8]. Zhang, Z., Semi-supervised hyperspectral image classification algorithm based on graph embedding and discriminative spatial information, Microprocessors and Microsystems, 2020, 75, 103070.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Engineering

Journal Section

Research Article

Publication Date

December 31, 2022

Submission Date

June 24, 2022

Acceptance Date

December 9, 2022

Published in Issue

Year 2022 Volume: 9 Number: 4

APA
Kumral, C. D., Topal, A., Ersoy, M., Çolak, R., & Yiğit, T. (2022). Random Forest Algoritmasının FPGA Üzerinde Gerçekleştirilerek Performans Analizinin Yapılması. El-Cezeri, 9(4), 1315-1327. https://doi.org/10.31202/ecjse.1134799
AMA
1.Kumral CD, Topal A, Ersoy M, Çolak R, Yiğit T. Random Forest Algoritmasının FPGA Üzerinde Gerçekleştirilerek Performans Analizinin Yapılması. El-Cezeri Journal of Science and Engineering. 2022;9(4):1315-1327. doi:10.31202/ecjse.1134799
Chicago
Kumral, Cem Deniz, Ali Topal, Mevlüt Ersoy, Recep Çolak, and Tuncay Yiğit. 2022. “Random Forest Algoritmasının FPGA Üzerinde Gerçekleştirilerek Performans Analizinin Yapılması”. El-Cezeri 9 (4): 1315-27. https://doi.org/10.31202/ecjse.1134799.
EndNote
Kumral CD, Topal A, Ersoy M, Çolak R, Yiğit T (December 1, 2022) Random Forest Algoritmasının FPGA Üzerinde Gerçekleştirilerek Performans Analizinin Yapılması. El-Cezeri 9 4 1315–1327.
IEEE
[1]C. D. Kumral, A. Topal, M. Ersoy, R. Çolak, and T. Yiğit, “Random Forest Algoritmasının FPGA Üzerinde Gerçekleştirilerek Performans Analizinin Yapılması”, El-Cezeri Journal of Science and Engineering, vol. 9, no. 4, pp. 1315–1327, Dec. 2022, doi: 10.31202/ecjse.1134799.
ISNAD
Kumral, Cem Deniz - Topal, Ali - Ersoy, Mevlüt - Çolak, Recep - Yiğit, Tuncay. “Random Forest Algoritmasının FPGA Üzerinde Gerçekleştirilerek Performans Analizinin Yapılması”. El-Cezeri 9/4 (December 1, 2022): 1315-1327. https://doi.org/10.31202/ecjse.1134799.
JAMA
1.Kumral CD, Topal A, Ersoy M, Çolak R, Yiğit T. Random Forest Algoritmasının FPGA Üzerinde Gerçekleştirilerek Performans Analizinin Yapılması. El-Cezeri Journal of Science and Engineering. 2022;9:1315–1327.
MLA
Kumral, Cem Deniz, et al. “Random Forest Algoritmasının FPGA Üzerinde Gerçekleştirilerek Performans Analizinin Yapılması”. El-Cezeri, vol. 9, no. 4, Dec. 2022, pp. 1315-27, doi:10.31202/ecjse.1134799.
Vancouver
1.Cem Deniz Kumral, Ali Topal, Mevlüt Ersoy, Recep Çolak, Tuncay Yiğit. Random Forest Algoritmasının FPGA Üzerinde Gerçekleştirilerek Performans Analizinin Yapılması. El-Cezeri Journal of Science and Engineering. 2022 Dec. 1;9(4):1315-27. doi:10.31202/ecjse.1134799

Cited By

Creative Commons License El-Cezeri is licensed to the public under a Creative Commons Attribution 4.0 license.
88x31.png