With the rising complexity of numerous novel applications that serve our modern society comes the strong need to design efficient computing platforms. Designing efficient hardware is, however, a complex multi-objective problem that deals with multiple parameters and their interactions. Given that there are a large number of parameters and objectives involved in hardware design, synthesizing all possible combinations is not a feasible method to find the optimal solution. One promising approach to tackle this problem is statistical modeling of a desired hardware performance. Here, we propose a model-based active learning approach to solve this problem. Our proposed method uses Bayesian models to characterize various aspects of hardware performance. We also use transfer learning and Gaussian regression bootstrapping techniques in conjunction with active learning to create more accurate models. Our proposed statistical modeling method provides hardware models that are sufficiently accurate to perform design space exploration as well as performance prediction simultaneously. We use our proposed method to perform design space exploration and performance prediction for various hardware setups, such as micro-architecture design and OpenCL kernels for FPGA targets. Our experiments show that the number of samples required to create performance models significantly reduces while maintaining the predictive power of our proposed statistical models. For instance, in our performance prediction setting, the proposed method needs 65\% fewer samples to create the model, and in the design space exploration setting, our proposed method can find the best parameter settings by exploring less than 50 samples.


翻译:随着为现代社会服务的众多新应用的日益复杂,设计高效计算平台的迫切需要。然而,设计高效硬件是一个复杂的多目标问题,涉及多个参数及其相互作用。鉴于硬件设计涉及大量参数和目标,综合所有可能的组合并不是找到最佳解决办法的可行方法。解决这一问题的一个有希望的方法是设计理想硬件性能的统计模型。在这里,我们建议了一种基于模型的积极学习方法来解决这一问题。我们提议的方法使用贝叶西亚模式来描述硬件性能的各个方面。我们还利用转让学习和高斯回归式制导技术以及积极学习来创建更准确的模型。我们提议的统计模型方法提供了足够准确的硬件模型,可以同时进行设计空间探索和性能预测。我们使用我们提议的方法来设计空间探索和性能预测各种硬件,例如微结构设计和FPGA目标的 Open Clocal 内核内核。我们的实验方法显示,创建性能模型所需的最佳样本数量,我们使用的样本数量要大大降低,同时保持预测性能的模型。我们提议的模型设计方法的预测力,我们提议的65个统计性能的模型可以减少。</s>

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