Архитектура реконфигурируемого систолического массива для ускорителя нейронных сетей

Раздел находится в стадии актуализации

Систолические массивы в составе гетерогенных вычислительных архитектур позволяют достигать высокой производительности при решении задач численных методов, комбинаторных алгоритмов, а также при обработке изображений, сигналов, речи и текстовой информации. Использование систолических массивов обеспечивает ускорение тензорных вычислений за счет минимизации обращений к памяти и исключения необходимости передачи промежуточных данных через внешние подсистемы. Однако существующие открытые решения имеют ограниченную функциональность и не предусматривают динамической перенастройки. В работе предложена реконфигурируемая архитектура систолического массива, основанная на двух режимах работы – со статическими суммами (Output Stationary) и статическими весами (Weight Stationary). Установлено, что выбор режима работы должен определяться характером целевой задачи. В операциях, требующих быстродействия, целесообразно применять режим работы со статическими суммами. В таком случае количество тактов выполнения в среднем уменьшается в 27 раз. При акценте на энергоэффективность и сокращение количества обращений к памяти предпочтительным является режим работы со статическими весами. Как следствие, в задачах свертки количество обращений снижается приблизительно в 1,5 раза. Полученные результаты могут найти применение при проектировании систем, требующих адаптивности и оптимизации тензорных вычислений под конкретные условия эксплуатации.
Гуржов Никита Александрович
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1
Переверзев Алексей Леонидович
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1
Примаков Евгений Владимирович
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1
Силантьев Александр Михайлович
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1
Солодовников Андрей Павлович
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1
Чусов Сергей Андреевич
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1
Якунин Алексей Николаевич
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1

124498, г. Москва, г. Зеленоград, площадь Шокина, дом 1, МИЭТ, ауд. 7231

+7 (499) 734-62-05
magazine@miee.ru