Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) are more energy efficient and cost effective than CPUs for a wide variety of datacenter applications. Yet, for latency-sensitive and bursty workloads, this advantage can be difficult to harness due to high FPGA spin-up costs. We propose that a hybrid FPGA and CPU computing framework can harness the energy efficiency benefits of FPGAs for such workloads at reasonable cost. Our key insight is to use FPGAs for stable-state workload and CPUs for short-term workload bursts. Using this insight, we design Spork, a lightweight hybrid scheduler that can realize these energy efficiency and cost benefits in practice. Depending on the desired objective, Spork can trade off energy efficiency for cost reduction and vice versa. It is parameterized with key differences between FPGAs and CPUs in terms of power draw, performance, cost, and spin-up latency. We vary this parameter space and analyze various application and worker configurations on production and synthetic traces. Our evaluation of cloud workloads shows that energy-optimized Spork is not only more energy efficient but it is also cheaper than homogeneous platforms--for short application requests with tight deadlines, it is 1.53x more energy efficient and 2.14x cheaper than using only FPGAs. Relative to an idealized version of an existing cost-optimized hybrid scheduler, energy-optimized Spork provides 1.2-2.4x higher energy efficiency at comparable cost, while cost-optimized Spork provides 1.1-2x higher energy efficiency at 1.06-1.2x lower cost.


翻译:Field-Programmable Gate Arrays(FPGAs)比CPU在许多数据中心应用中更具有能效和成本效益。然而,对于对延迟敏感和突发的工作负载,由于高昂的FPGA初始成本,难以利用这种优势。我们提出了一种混合FPGA和CPU计算框架,可以在合理的成本下利用FPGA的能效优势。我们的关键洞察力是将FPGA用于稳定状态的工作负载,将CPU用于短期工作负载突发。基于这一洞察力,我们设计了Spork,一种轻量级混合调度器,可以在实践中实现这些能效和成本效益。根据期望的目标,Spork可以权衡能效和成本降低之间的权衡。它与FPGA和CPU在功率消耗,性能,成本和旋转延迟等关键差异有关的参数化。我们改变这个参数空间,并在生产和合成跟踪上分析各种应用程序和工人配置。我们评估云工作负载,发现优化能源的Spork不仅更加能效,而且还比同构平台便宜-对于短应用请求和紧急期限,它比仅使用FPGA更省电1.53倍,成本更低2.14倍。相对于现有成本优化的混合调度器的理想化版本,优化能源的Spork提供1.2-2.4倍的更高能效,成本相当,而优化成本的Spork在1.06-1.2倍较低的成本下提供1.1-2倍的更高能效。

0
下载
关闭预览

相关内容

【硬核书】稀疏多项式优化:理论与实践,220页pdf
专知会员服务
68+阅读 · 2022年9月30日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
107+阅读 · 2020年5月3日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
175+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
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
大数据 | 顶级SCI期刊专刊/国际会议信息7条
Call4Papers
10+阅读 · 2018年12月29日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24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
0+阅读 · 2013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
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2022年8月16日
Arxiv
54+阅读 · 2022年1月1日
Directions for Explainable Knowledge-Enabled Systems
Arxiv
26+阅读 · 2020年3月17日
Arxiv
35+阅读 · 2019年11月7日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
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
大数据 | 顶级SCI期刊专刊/国际会议信息7条
Call4Papers
10+阅读 · 2018年12月29日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24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
0+阅读 · 2013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
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员