With the end of Moore's Law, there is a growing demand for rapid architectural innovations in modern processors, such as RISC-V custom extensions, to continue performance scaling. Program sampling is a crucial step in microprocessor design, as it selects representative simulation points for workload simulation. While SimPoint has been the de-facto approach for decades, its limited expressiveness with Basic Block Vector (BBV) requires time-consuming human tuning, often taking months, which impedes fast innovation and agile hardware development. This paper introduces Neural Program Sampling (NPS), a novel framework that learns execution embeddings using dynamic snapshots of a Graph Neural Network. NPS deploys AssemblyNet for embedding generation, leveraging an application's code structures and runtime states. AssemblyNet serves as NPS's graph model and neural architecture, capturing a program's behavior in aspects such as data computation, code path, and data flow. AssemblyNet is trained with a data prefetch task that predicts consecutive memory addresses. In the experiments, NPS outperforms SimPoint by up to 63%, reducing the average error by 38%. Additionally, NPS demonstrates strong robustness with increased accuracy, reducing the expensive accuracy tuning overhead. Furthermore, NPS shows higher accuracy and generality than the state-of-the-art GNN approach in code behavior learning, enabling the generation of high-quality execution embeddings.


翻译:随着摩尔定律的结束,现代处理器(如RISC-V定制扩展)需要快速的架构创新来实现性能扩展。在微处理器设计中,程序抽样是一个关键步骤,它选择工作负载模拟的代表性模拟点。虽然SimPoint是数十年来的事实标准方法,但它在基本块向量(BBV)方面的有限表现力需要耗费时间的人工调整,通常需要数月时间,这妨碍了快速创新和敏捷硬件开发。本文介绍了一种名为神经程序抽样(NPS)的新框架,它使用动态快照的图神经网络学习执行嵌入。NPS使用AssemblyNet进行嵌入生成,利用应用程序的代码结构和运行时状态。AssemblyNet作为NPS的图模型和神经架构,捕获了程序行为的方面,如数据计算,代码路径和数据流。AssemblyNet被训练用于预测连续内存地址的数据预取任务。在实验中,NPS将平均误差降低38%,最高可超过SimPoint63%的性能。此外,NPS表现出了较高的鲁棒性和准确性,降低了昂贵的准确性调整开销。此外,NPS表现出了比行为学习的最先进的GNN方法更高的准确性和一般性,可以生成高质量的执行嵌入。

0
下载
关闭预览

相关内容

海军研究生院(The Naval Postgraduate School,NPS)是一所公立研究生院,成立于1909年,目前该学院位于美国加利福尼亚州蒙特雷市。海军研究生院主要提供以国防为重点的研究生教育,针对海军独特需求、美国武装部队、国防部文职人员和国际合作伙伴提供多个研究领域的硕士和博士学位,主要包括电子与计算机工程、机械与航空工程、计算机科学、信息科学、国防分析、国家安全事务专业、国防资源管理、军民关系研究、持久和平的领导与教育、本土防御与安全等专业,该研究院旨在提高海军服务的作战效率、技术领导力和作战优势。
专知会员服务
24+阅读 · 2021年8月3日
专知会员服务
118+阅读 · 2020年7月22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
精彩活动丨AI for Graph Computation学术研讨会
图与推荐
1+阅读 · 2022年7月16日
现代编程语言需要泛型
InfoQ
0+阅读 · 2022年6月5日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
15+阅读 · 2019年4月4日
Arxiv
10+阅读 · 2019年2月19日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
24+阅读 · 2021年8月3日
专知会员服务
118+阅读 · 2020年7月22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
相关资讯
精彩活动丨AI for Graph Computation学术研讨会
图与推荐
1+阅读 · 2022年7月16日
现代编程语言需要泛型
InfoQ
0+阅读 · 2022年6月5日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员