It has been a long time that computer architecture and systems are optimized for efficient execution of machine learning (ML) models. Now, it is time to reconsider the relationship between ML and systems, and let ML transform the way that computer architecture and systems are designed. This embraces a twofold meaning: improvement of designers' productivity, and completion of the virtuous cycle. In this paper, we present a comprehensive review of the work that applies ML for computer architecture and system design. First, we perform a high-level taxonomy by considering the typical role that ML techniques take in architecture/system design, i.e., either for fast predictive modeling or as the design methodology. Then, we summarize the common problems in computer architecture/system design that can be solved by ML techniques, and the typical ML techniques employed to resolve each of them. In addition to emphasis on computer architecture in a narrow sense, we adopt the concept that data centers can be recognized as warehouse-scale computers; sketchy discussions are provided in adjacent computer systems, such as code generation and compiler; we also give attention to how ML techniques can aid and transform design automation. We further provide a future vision of opportunities and potential directions, and envision that applying ML for computer architecture and systems would thrive in the community.


翻译:计算机架构和系统被优化以高效实施机器学习模式(ML)已经是很长的时间了。 现在是时候重新考虑ML和系统之间的关系了,让ML改造计算机架构和系统的设计方式了。 这包含双重意义:提高设计师的生产率和完成良性循环。 在本文中,我们全面审视了计算机架构和系统设计应用ML的工作。 首先,我们通过考虑ML技术在建筑/系统设计中的特殊作用,即快速预测模型建模或设计方法,来进行高层次分类。 然后,我们总结计算机架构/系统设计中的共同问题,这些问题可以通过ML技术解决,以及解决其中每一种问题的典型ML技术。除了从狭义上强调计算机架构之外,我们还采用了一个概念,即数据中心可以被承认为仓库规模的计算机;在相邻的计算机系统中,例如代码生成和编译者,进行了粗略的讨论;我们还关注ML技术如何帮助和改造设计自动化。 我们还总结了ML技术如何帮助和改造ML系统的未来方向,我们进一步探索了计算机结构的未来前景和潜力。

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