With the proliferation of embedded systems requiring intelligent behavior, custom number systems to optimize performance per Watt of the entire system become essential components for successful commercial products. We present the Universal Number Library, a high-performance number systems library that includes arbitrary integer, decimal, fixed-point, floating-point, and introduces two tapered floating-point types, posit and valid, that support reproducible arithmetic computation in arbitrary concurrency environments. We discuss the design of the Universal library as a run-time for application development, and as a platform for application-driven hardware validation. The library implementation is described, and examples are provided to show educational examples to elucidate the number system properties, and how specialization is used to yield very high-performance emulation on existing x86, ARM, and POWER processors. We will highlight the integration of the library in larger application environments in computational science and engineering to enable multi-precision and adaptive precision algorithms to improve performance and efficiency of large scale and real-time applications. We will demonstrate the integration of the Universal library into a high-performance reproducible linear algebra run-time. We will conclude with the roadmap of additional functionality of the library as we are targeting new application domains, such as Software Defined Radio, instrumentation, sensor fusion, and model-predictive control.


翻译:随着需要智能行为的嵌入系统的扩散,优化整个系统每瓦特性能的定制编号系统成为成功商业产品的基本组成部分。我们介绍了通用数字图书馆,这是一个高性能数字系统图书馆,包括任意整数、小数、固定点、浮动点,并引入了两种胶带浮点类型,即假设和有效,支持在任意的货币环境下进行可复制的计算。我们讨论了通用图书馆的设计,作为应用程序开发的运行时间,以及作为应用驱动硬件验证的平台。我们介绍了图书馆的实施情况,并举例说明了如何以教育实例来阐明数字系统特性,以及如何利用专门化来在现有x86、ARM和POWER处理器上产生非常高性能的模拟。我们将强调将图书馆纳入更大的计算科学和工程应用环境中,以便能够进行多精度和适应性精确的算法,以提高大规模应用和实时应用的性能和效率。我们将展示通用图书馆的安装情况,并举例说明如何以高性能为高性能重线性代数模型,以及如何使用专业化方法在现有的x86、ARM和PO处理器处理器上产生非常高的模拟。我们将在计算科学和工程学域域图上确定更多的系统,作为我们定位工具控制。

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