In this paper, we propose ThundeRiNG, a resource-efficient and high-throughput system for generating multiple independent sequences of random numbers (MISRN) on FPGAs. Generating MISRN can be a time-consuming step in many applications such as numeric computation and approximate computing. Despite that decades of studies on generating a single sequence of random numbers on FPGAs have achieved very high throughput and high quality of randomness, existing MISRN approaches either suffer from heavy resource consumption or fail to achieve statistical independence among sequences. In contrast, ThundeRiNG resolves the dependence by using a resource-efficient decorrelator among multiple sequences, guaranteeing a high statistical quality of randomness. Moreover, ThundeRiNG develops a novel state sharing among a massive number of pseudo-random number generator instances on FPGAs. The experimental results show that ThundeRiNG successfully passes the widely used statistical test, TestU01, only consumes a constant number of DSPs (less than 1\% of the FPGA resource capacity) for generating any number of sequences, and achieves a throughput of 655 billion random numbers per second. Compared to the state-of-the-art GPU library, ThundeRiNG demonstrates a $10.62\times$ speedup on MISRN and delivers up to $9.15\times$ performance and $26.63\times$ power efficiency improvement on two applications ($\pi$ estimation and Monte Carlo option pricing). This work is open-sourced on Github at https://github.com/Xtra-Computing/ThundeRiNG


翻译:在本文中,我们提出ThindeRiNG, 这是一种资源高效和高通量系统, 用于在 FPGAs 上生成多个随机数字独立序列( MISRN) 。 生成 MISRN 可能在许多应用程序中是一个耗时的步骤, 如数字计算和近似计算。 尽管数十年来关于生成 FPGAs 上单一随机数字序列的研究已经取得了极高的输送量和高品质, 现有的 MISRN 方法要么受到大量资源消耗, 要么未能在序列中实现统计独立性。 相比之下, ThindeRiNGNG在多个序列中使用资源高效的调制解调器( MISRNGNG), 保证高统计质量。 ThindeRNING 开发了一个全新的状态, 成功通过了广泛使用的统计测试( TestU01), 只能消耗一个不变的 DSP( 低于 FPGA 的 6+ 2 美元 ) 。 在每部的 RBA 资源中生成任何序列, 在 GNG 55/ 的 Outal- hal- hal- passal- sal- sal- prealxxxxxx 上, 在每部的运行运行运行速度上, 。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
76+阅读 · 2021年3月16日
【ACML2020】张量网络机器学习:最近的进展和前沿,109页ppt
专知会员服务
54+阅读 · 2020年12月15日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
计算机 | CCF推荐期刊专刊信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年4月10日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
原创 | Attention Modeling for Targeted Sentiment
黑龙江大学自然语言处理实验室
25+阅读 · 2017年11月5日
【推荐】Python机器学习生态圈(Scikit-Learn相关项目)
机器学习研究会
6+阅读 · 2017年8月23日
Arxiv
6+阅读 · 2018年4月21日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
计算机 | CCF推荐期刊专刊信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年4月10日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
原创 | Attention Modeling for Targeted Sentiment
黑龙江大学自然语言处理实验室
25+阅读 · 2017年11月5日
【推荐】Python机器学习生态圈(Scikit-Learn相关项目)
机器学习研究会
6+阅读 · 2017年8月23日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员