Design space exploration is an important but costly step involved in the design/deployment of custom architectures to squeeze out maximum possible performance and energy efficiency. Conventionally, optimizations require iterative sampling of the design space using simulation or heuristic tools. In this paper we investigate the possibility of learning the optimization task using machine learning and hence using the learnt model to predict optimal parameters for the design and mapping space of custom architectures, bypassing any exploration step. We use three case studies involving the optimal array design, SRAM buffer sizing, mapping, and schedule determination for systolic-array-based custom architecture design and mapping space. Within the purview of these case studies, we show that it is possible to capture the design space and train a model to "generalize" prediction the optimal design and mapping parameters when queried with workload and design constraints. We perform systematic design-aware and statistical analysis of the optimization space for our case studies and highlight the patterns in the design space. We formulate the architecture design and mapping as a machine learning problem that allows us to leverage existing ML models for training and inference. We design and train a custom network architecture called AIRCHITECT, which is capable of learning the architecture design space with as high as 94.3% test accuracy and predicting optimal configurations which achieve on average (GeoMean) of 99.9% the best possible performance on a test dataset with $10^5$ GEMM workloads.


翻译:设计空间探索是设计/部署定制结构以挤压最大可能的性能和能源效率的一个重要但费用高昂的步骤,在设计/部署定制结构以挤压最大可能的性能和能源效率方面,设计空间探索是一项重要但费用高昂的步骤。 常规而言,优化需要利用模拟或超光速工具对设计空间进行迭代抽样。 在本文件中,我们调查是否可能利用机器学习来学习优化任务,从而使用所学模型预测定制结构空间设计和绘图的最佳参数,绕过任何探索步骤。 我们利用三个案例研究,包括最佳阵列设计、SRAM缓冲规模、绘图和基于系统阵列的定制结构设计和绘图空间的定时。 在这些案例研究的范围内,我们发现有可能利用设计空间并培训一个模型,以便在遇到工作量和设计限制时,“全面”预测最佳设计和绘图参数。 我们对定制空间空间空间空间空间进行系统的系统设计和统计分析,并突出设计空间空间的格局。 我们设计并培训一个名为AIRIT-25的定制网络结构,以94. 最佳的精确度为基础,能够以最佳的进度测试空间结构来学习最佳的10 % 。

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