최적화된 가속기 설계를 위한 구성 가능한 프로그래밍 모델: Allo

核心概念

Allo는 하드웨어 사용자 정의, 모듈화된 가속기 설계 프로세스, 그리고 구성 요소 간 안전한 조합을 제공하는 새로운 프로그래밍 모델이다.

要約

Allo는 특수 목적 하드웨어 가속기 설계를 위한 새로운 프로그래밍 모델이다. Allo는 하드웨어 사용자 정의, 모듈화된 가속기 설계 프로세스, 그리고 구성 요소 간 안전한 조합을 제공한다.
Allo는 하드웨어 사용자 정의를 알고리즘 명세와 분리한다. 각 하드웨어 사용자 정의는 프로그램 재작성을 수행하는 기본 요소이다. Allo는 계산, 메모리, 통신, 데이터 유형에 대한 사용자 정의를 지원한다.
Allo는 매개변수화된 커널 템플릿을 제공하여 재사용 가능한 하드웨어 커널 라이브러리를 구축할 수 있다. 또한 Allo는 하향식이 아닌 상향식 방식으로 커널을 점진적으로 구축할 수 있는 구성 가능한 일정을 제공한다. 이를 통해 모듈성, 디버깅 용이성이 향상되고 사전 최적화된 커널을 쉽게 통합할 수 있다.
Allo는 계층적 데이터 흐름 그래프를 도입하여 복잡한 설계 내에서 다중 커널을 효과적으로 조합할 수 있다. 인터페이스 통일 문제를 타입 추론 문제로 모델링하고 효율적으로 해결하여 커널 간 인터페이스의 정확성을 보장한다. 또한 계층적 데이터 흐름 그래프를 활용하여 단계 간 스트리밍 버퍼(FIFO)의 크기를 효과적으로 조정할 수 있다.

統計

단일 GEMM 커널의 지연 시간은 25,074ms에서 112ms로 223배 향상되었다.
GPT2 모델의 추론 지연 시간은 NVIDIA A100 GPU 대비 1.7배 빠르고 에너지 효율은 5.4배 높다.

引用

"Allo는 하드웨어 사용자 정의, 모듈화된 가속기 설계 프로세스, 그리고 구성 요소 간 안전한 조합을 제공한다."
"Allo는 계층적 데이터 흐름 그래프를 도입하여 복잡한 설계 내에서 다중 커널을 효과적으로 조합할 수 있다."

抽出されたキーインサイト

Allo

by Hongzheng Ch... 場所 arxiv.org 04-09-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.04815.pdf

深掘り質問

Allo의 구성 가능한 일정 기능을 활용하여 다양한 하드웨어 가속기 아키텍처를 어떻게 효과적으로 탐색할 수 있을까?

Allo의 구성 가능한 일정 기능을 활용하면 다양한 하드웨어 가속기 아키텍처를 효과적으로 탐색할 수 있습니다. 먼저, Allo는 하드웨어 커스터마이징을 알고리즘 명세와 분리하여 제공합니다. 이는 사용자가 하드웨어 최적화를 독립적으로 적용할 수 있게 해줍니다. 이를 통해 사용자는 각 커스터마이징을 단계적으로 적용하고 프로그램을 변환할 수 있습니다. 또한, Allo는 다양한 커스터마이징 프리미티브를 제공하여 사용자가 하드웨어 가속기를 세밀하게 조정할 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 다양한 디자인 옵션을 탐색하고 최적의 아키텍처를 발견할 수 있습니다. 또한, Allo는 파라미터화된 커널 템플릿을 제공하여 다양한 입력 크기에 대응할 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 입력 데이터의 크기에 따라 유연하게 가속기를 설계하고 탐색할 수 있습니다.

Allo의 타입 시스템과 데이터 흐름 최적화 기능을 확장하여 더 복잡한 메모리 계층 구조를 어떻게 지원할 수 있을까?

Allo의 타입 시스템과 데이터 흐름 최적화 기능을 확장하여 더 복잡한 메모리 계층 구조를 지원할 수 있습니다. 먼저, Allo의 타입 시스템을 확장하여 다양한 데이터 유형과 형태를 지원할 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 다양한 데이터 유형을 사용하고 메모리 계층을 세밀하게 조정할 수 있습니다. 또한, Allo의 데이터 흐름 최적화 기능을 확장하여 사용자가 복잡한 메모리 계층 구조를 구축할 수 있습니다. 예를 들어, 사용자는 데이터의 흐름 방향을 최적화하고 다양한 메모리 유형을 조정하여 메모리 계층을 효율적으로 구성할 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 복잡한 애플리케이션에 대한 메모리 구조를 최적화하고 성능을 향상시킬 수 있습니다.

Allo의 프로그래밍 모델을 활용하여 하드웨어-소프트웨어 공동 최적화를 수행하는 방법은 무엇일까?

Allo의 프로그래밍 모델을 활용하여 하드웨어-소프트웨어 공동 최적화를 수행하려면 먼저 하드웨어와 소프트웨어 간의 인터페이스를 명확히 정의해야 합니다. 이를 위해 Allo는 커스터마이징 프리미티브를 통해 하드웨어와 소프트웨어 간의 통신을 지원합니다. 또한, Allo는 외부 커널을 포함하여 다양한 커널을 조합하고 최적화할 수 있는 기능을 제공합니다. 이를 통해 사용자는 하드웨어와 소프트웨어 간의 최적화를 효율적으로 수행하고 시스템 전체적인 성능을 향상시킬 수 있습니다. 또한, Allo는 데이터 흐름 최적화를 통해 하드웨어와 소프트웨어 간의 효율적인 데이터 교환을 지원하며, 이를 통해 고성능 시스템을 구축할 수 있습니다. 이러한 기능을 통해 Allo는 하드웨어-소프트웨어 공동 최적화를 효과적으로 지원할 수 있습니다.