Neural network training requires a large amount of computation and thus GPUs are often used for the acceleration. While they improve the performance, GPUs are underutilized during the training.This paper proposes out-of-order (ooo) backprop, an effective scheduling technique for neural network training. By exploiting the dependencies of gradient computations, ooo backprop enables to reorder their executions to make the most of the GPU resources. We show that the GPU utilization in single-GPU, data-parallel, and pipeline-parallel training can be commonly improve by applying ooo back-prop and prioritizing critical operations. We propose three scheduling algorithms based on ooo backprop. For single-GPU training, we schedule with multi-stream out-of-order computation to mask the kernel launch overhead. In data-parallel training, we reorder the gradient computations to maximize the overlapping of computation and parameter communication; in pipeline-parallel training, we prioritize critical gradient computations to reduce the pipeline stalls.We evaluate our optimizations with twelve neural networks including a light-weight computer vision model (MobileNet) and largeNLP models (BERT and GPT-3) with up to forty eight V100 GPUs.Our scheduling algorithms effectively improve the performance of single-GPU training as well as data- and pipeline-parallel training.Compared to the respective state of the art training systems, the throughput is substantially improved for single-GPU, data-parallel, and pipeline-parallel training.


翻译:神经网络培训需要大量计算,因此,GPU往往用于加速。GPU在提高性能的同时,在培训期间没有充分利用GPU。本文件提议了一种神经网络培训的有效调度技术,即超序(ooo)背对流技术。通过利用梯度计算的依赖性,Ooo背对流能够重新排列其处决令,以充分利用GPU资源。我们表明,单GPU、数据平行线和管道平行线培训中的GPU利用率通常可以通过应用 Ooo 背对流和确定关键操作的优先次序来改进GPU的利用率。我们建议了基于 oo 背对流的三种调度算法。对于单GPU培训来说,我们用多流超序计算来遮盖内核舱发射的间接费用。在数据匹配和参数通信中,在管道培训中,我们将关键梯度计算优先用于减少输油管站。我们评估了12个神经网络的优化,包括轻量计算机运行的计算机运行模型(Mobal Net) 和大型GVPVPOL 系统, 以G AS AS AS 培训的单个模型(M) 。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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