Recently, stochastic rounding (SR) has been implemented in specialized hardware but most current computing nodes do not yet support this rounding mode. Several works empirically illustrate the benefit of stochastic rounding in various fields such as neural networks and ordinary differential equations. For some algorithms, such as summation, inner product or matrixvector multiplication, it has been proved that SR provides probabilistic error bounds better than the traditional deterministic bounds. In this paper, we extend this theoretical ground for a wider adoption of SR in computer architecture. First, we analyze the biases of the two SR modes: SR-nearness and SR-up-or-down. We demonstrate on a case-study of Euler's forward method that IEEE-754 default rounding modes and SR-up-or-down accumulate rounding errors across iterations and that SR-nearness, being unbiased, does not. Second, we prove a O($\sqrt$ n) probabilistic bound on the forward error of Horner's polynomial evaluation method with SR, improving on the known deterministic O(n) bound.


翻译:最近,在专门硬件中实施了随机四舍五入(SR),但大多数当前计算节点尚未支持这一四舍五入模式。一些工作经验性地展示了神经网络和普通差异方程式等各个领域的随机四舍五入的好处。对于某些算法,例如加和、内产品或矩阵变量倍增,已经证明SR提供了比传统的确定界限更好的概率误差界限。在本文中,我们扩展了这一理论基础,以便在计算机结构中更广泛地采用斯洛伐克。首先,我们分析了两种SR模式的偏差:SR的距离和SR的上下。我们在对Euler的远方方法进行案例研究时展示了IEE-754默认四舍四舍四四舍五四舍五舍入模式和SR-上下或下方位积分错,以及SR的接近性(不偏袒性)没有。第二,我们证明(美元)对霍内聚氨基聚氨基金属的远端评估方法的稳定性有改进。

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