As artificial intelligence (AI) and machine learning (ML) technologies disrupt a wide range of industries, cloud datacenters face ever-increasing demand in inference workloads. However, conventional CPU-based servers cannot handle excessive computational requirements of deep neural network (DNN) models, while GPU-based servers suffer from huge power consumption and high operating cost. In this paper, we present a scalable systolic-vector architecture that can cope with dynamically changing DNN workloads in cloud datacenters. We first devise a lightweight DNN model description format called unified model format (UMF) that enables general model representation and fast decoding in hardware accelerator. Based on this model format, we propose a heterogeneous architecture that features a load balancer that performs a high-level workload distribution and multiple systolic-vector clusters, in which each cluster consists of a programmable scheduler, throughput-oriented systolic arrays, and function-oriented vector processors. We also propose a heterogeneity-aware scheduling algorithm that enables concurrent execution of multiple DNN workloads while maximizing heterogeneous hardware utilization based on computation and memory access time estimation. Finally, we build an architecture simulation framework based on actual synthesis and place-and-route implementation results and conduct design space exploration for the proposed architecture. As a result, the proposed systolic-vector architecture achieves 10.9x higher throughput performance and 30.17x higher energy efficiency than a compatible GPU on realistic ML workloads. The proposed heterogeneity-aware scheduling algorithm improves the throughput and energy efficiency by 81% and 20%, respectively, compared to a standard round-robin scheduling.


翻译:由于人工智能(AI)和机器学习(ML)技术扰乱了广泛的行业,云中数据收集员面临着不断增加的需求。然而,基于常规CPU的服务器无法处理深神经网络(DNN)模型的过度计算要求,而基于GPU的服务器则面临巨大的电力消耗和高运行成本。在本文件中,我们展示了一个可伸缩的 Sy-victor 架构架构,它能够应对云中云中数据中心不断变化的 DNN 工作量变化动态变化。我们首先设计了一个轻量的 DNNN 模型描述模型格式,称为统一模式格式(UMF),它能够提供通用模型代表,并快速解码硬件更符合要求。然而,基于这一模式格式,常规的CPU服务器无法处理深神经网络(DNNN)模型模型,而基于GNNNN(DN)模型格式的服务器不能处理过量计算过多的计算要求,而GNNNNNN(DNNN)模型无法处理深神经网络模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型模型无法满足。我们提出一个混合结构,无法处理器不能处理超过量超过量的超过量的超时,同时执行多DNFLL),而我们建议一个包装的包装的包件(DNF 工作,同时使用G(L) 工作,同时使用G) 工作,同时使用G(L) 數(L) 數(L) 數(L) 數(LOF) 工作效率計价化) 數(L) 數框架。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
42+阅读 · 2020年12月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+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
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9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
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12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
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
3+阅读 · 2017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 · 2011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 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
42+阅读 · 2020年12月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+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
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9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
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12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
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
3+阅读 · 2017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 · 2011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 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员