The success of Deep Artificial Neural Networks (DNNs) in many domains created a rich body of research concerned with hardware accelerators for compute-intensive DNN operators. However, implementing such operators efficiently with complex hardware intrinsics such as matrix multiply is a task not yet automated gracefully. Solving this task often requires joint program and data layout transformations. First solutions to this problem have been proposed, such as TVM, UNIT or ISAMIR, which work on a loop-level representation of operators and specify data layout and possible program transformations before the embedding into the operator is performed. This top-down approach creates a tension between exploration range and search space complexity, especially when also exploring data layout transformations such as im2col, channel packing or padding. In this work, we propose a new approach to this problem. We created a bottom-up method that allows the joint transformation of both compuation and data layout based on the found embedding. By formulating the embedding as a constraint satisfaction problem over the scalar dataflow, every possible embedding solution is contained in the search space. Adding additional constraints and optmization targets to the solver generates the subset of preferable solutions. An evaluation using the VTA hardware accelerator with the Baidu DeepBench inference benchmark shows that our approach can automatically generate code competitive to reference implementations. Further, we show that dynamically determining the data layout based on intrinsic and workload is beneficial for hardware utilization and performance. In cases where the reference implementation has low hardware utilization due to its fixed deployment strategy, we achieve a geomean speedup of up to x2.813, while individual operators can improve as much as x170.


翻译:深人工神经网络(DNN)在许多领域的成功创造了大量与硬件加速器有关的大量研究,这些研究涉及计算密集的 DNN 操作员的硬件加速器。 然而, 以矩阵乘法等复杂的硬件内涵(例如矩阵乘法)高效率地执行这些操作员的任务并不是一项优雅的任务。 解决这项任务通常需要联合程序和数据布局转换。 已经提出了这一问题的第一个解决办法, 如TVM、 UNIT 或 ISAMIR, 在操作者嵌入操作器之前, 工作于操作员的循环级别代表, 并指定数据布局和可能的程序转换。 这种自上而下的办法在勘探范围与搜索空间之间造成了一种紧张的探索范围与搜索空间复杂性, 特别是同时探索数据布局的转换, 如 im2col、 频道包装或布局等, 我们提出了解决这一问题的新办法。 我们创建了一种自下而上而上的方法, 既根据所发现的嵌嵌入的调制和数据布局, 通过将一个约束性满意的内嵌问题嵌入到低数据流中, 所有可能的解决方案都包含搜索空间的参照范围和搜索空间的参照范围,, 将更多的版版版版版图显示一个基于硬化的硬化方法, 将更多的硬化方法, 显示为我们的硬化方法, 并显示一个基于硬化方法, 的硬化方法可以显示一个更基调的基调的基调的硬化方法, 。

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