Deep neural networks (DNNs) are known for their inability to utilize underlying hardware resources due to hardware susceptibility to sparse activations and weights. Even in finer granularities, many of the non-zero values hold a portion of zero-valued bits that may cause inefficiencies when executed on hardware. Inspired by conventional CPU simultaneous multithreading (SMT) that increases computer resource utilization by sharing them across several threads, we propose non-blocking SMT (NB-SMT) designated for DNN accelerators. Like conventional SMT, NB-SMT shares hardware resources among several execution flows. Yet, unlike SMT, NB-SMT is non-blocking, as it handles structural hazards by exploiting the algorithmic resiliency of DNNs. Instead of opportunistically dispatching instructions while they wait in a reservation station for available hardware, NB-SMT temporarily reduces the computation precision to accommodate all threads at once, enabling a non-blocking operation. We demonstrate NB-SMT applicability using SySMT, an NB-SMT-enabled output-stationary systolic array (OS-SA). Compared with a conventional OS-SA, a 2-threaded SySMT consumes 1.4x the area and delivers 2x speedup with 33% energy savings and less than 1% accuracy degradation of state-of-the-art CNNs with ImageNet. A 4-threaded SySMT consumes 2.5x the area and delivers, for example, 3.4x speedup and 39% energy savings with 1% accuracy degradation of 40%-pruned ResNet-18.


翻译:深心神经网络(DNNS)因无法利用基本硬件资源而闻名于其无法使用,因为硬件容易受到稀疏的激活和重量。即便在细微的颗粒中,许多非零值也持有零价位,在硬件执行时可能导致效率低下。受常规的CPU同步同时多读(SMT)的启发,通过将计算机资源共享到多个线索来增加计算机资源的利用,我们建议为DNN的加速器指定不阻塞SMT(NB-SMT)。像常规SMT一样,40NB-SMT在一些执行流中共享硬件资源。然而,与SMT不同的是,NB-SMT是无阻的,NB-SMT是非阻塞的,而NB-SMT是非阻塞的,因为它通过利用DNPNS-S-S Riality 2 SDMT,而不是常规的SA-SBS-S-SBS-MT IMS-S-S-MT IMD IMD IML IMD IMD IMD IMD IMS-R IMD 和S-MS-MS-MS-MS-MS-MS-MS-R IMD IMD IMS-MS-S-MS-S-R IMF-MS-MT-MT-MS-MT-R IMS-MT-MT-MT-MT-R IMS-MT-MT-S-MT IMS-S-MT-MT IMS-R IMS-S-S-R-R-R-S-S-S-R-R-R-R IMS-MT-MT-MT-R IMS-MT-MT-MT-MT IMS-MT-S-S-S-S-S-R IMS-R IMS-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-R IMS-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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