Eva-CiM: Xotirada hisoblash arxitekturasi uchun tizim darajasidagi energiyani baholash asosi kirish antract

Tizimning umumiy bahosi: Aksariyat CiM ishlari (masalan,
[24,
26,
27]) asosiy protsessorni hisobga olmagan holda CiM moduliga
e'tibor qaratadi yoki oddiy xost protsessoridan iborat emulyatsiya
platformasidan foydalanadi [4]. Xost va CiM, shuningdek, to'liq
xotira tizimi o'rtasidagi o'zaro ta'sirlar ancha murakkab bo'lishi
mumkin va umumiy tizimning energiyasi/ishlashiga ta'siri juda
muhim bo'lishi mumkin.
Narsalar Interneti (IoT) ning jadal o'sishi bilan "Katta ma'lumotlar"
davri yaqinlashmoqda va protsessor va xotira o'rtasida katta
hajmdagi ma'lumotlarni uzatishni o'z ichiga oladi
[5,
6]. An'anaviy
Von Neumann arxitekturasining samaradorligi cheklangan tarmoqli
kengligi va tobora murakkab o'zaro bog'lanishlar bilan jiddiy
cheklangan, bu esa ma'lumotlarni uzatish uchun sezilarli energiya
va kechikish xarajatlariga olib keladi. Masalan, 256 bitni asosiy
xotiradan protsessorga o'tkazish uchun sarflangan energiya bitta
suzuvchi nuqta operatsiyasi uchun energiyadan 200 marta ko'pdir
[7].
arXiv:1901.09348v1
[cs.AR]
27-
yanvar,
2019-
yil
CiM?
CiM asosidagi tizim?
*Zhejiang universiteti, Xanchjou, Xitoy
, Dayane Reis**, Xiaobo Sharon Xu** va Cheng Chjuo*
Di Gao*
• Ilova dasturi a.dan qancha foyda olishi mumkin
bitta
• CiM uchun qaysi texnologiyadan foydalanish kerak?
CiM turli dizayn variantlari bilan kuchli va istiqbolli o'zgaruvchan
mahalliy deb topilgan bo'lsa-da, bunday xilma-xillik dizayn jarayonini
ham murakkablashtiradi. Dizaynerlar CiMni loyihalashda bir nechta
muhim savollarga duch kelishadi:
• Xotira ierarxiyasining qaysi darajasiga joylashishi kerak
**Notr Dam universiteti, Notre Dame, AQSH
Yuklab olish uchun nomzod identifikatsiyasi: Bu yerda
yuklab olish sanasi kod parchasi, funksiya yoki bajarish uchun
xost protsessoridan CiM moduliga tushirilgan ko‘rsatmalarga
ishora qiladi . Ko'pgina oldingi echimlar ko'rsatmalar to'plami
arxitekturasini (ISA) yoki tushirish nomzodlarini avtomatik
ravishda aniqlash uchun kompilyatorni qo'llab-quvvatlamaydi.
Dizaynerlar CiM uchun kod parchalarini butun benchmarkdan
(masalan,
[19, 21,
22]) qo'lda aniqlashlari yoki maxsus ko'rsatmalarni tanlashlari kerak.
Machine Translated by Google

---

Biz Eva-CiMni avvalroq ko'tarilgan uchta savolni tekshirish uchun
ishga olamiz. Odatda ideal ma'lumotlar joylashuvi va xotiraga
muntazam kirishni nazarda tutadigan oldingi ishlardan farqli o'laroq,
Eva-CiM real arxitektura va kompilyator sozlamalari ostida CiM-ga
yuklanishi mumkin bo'lgan operatsiyalarni topib, haddan tashqari
optimistik bo'lishdan qochadi. Bundan tashqari, biz Eva-CiM-dan
CiM- ning energiya tejashini miqdoriy jihatdan baholash uchun
foydalanamiz, bu nafaqat xotiraga kirishning kamayishi, balki
xostdagi kamroq hisoblash yuklari tufayli ham. Va nihoyat , biz bir
qator ko'rsatkichlar uchun CiM afzalliklarini maksimal darajada
oshiradigan dizayn variantlarini ko'rsatish uchun turli texnologiyalar,
xotira arxiyalari va xost arxitekturalari bo'yicha dizayn kosmik tadqiqotlarini o'tkazamiz.
Eva-CiM bizga oldingi ishlarda keltirilgan xulosalardan farq
qiladigan yoki ko'rilmagan quyidagi xulosalarni chiqarishga imkon
beradi : (i) to'liq xotira ierarxiyasiga ega umumiy maqsadli CiM-ga
asoslangan tizimda mumkin bo'lgan CiM- qo'llab-quvvatlanadigan
kirishlar muntazam kirishga o'xshaydi ; (ii) Ma'lumotlarga sezgir
bo'lgan mezonlar har doim ham CiM ga sezgir bo'lishi shart emas
va "do'stlik" ham benchmark xususiyatlariga, ham CiM tizimi
arxitekturasiga bog'liq; (iii)
Qayta ishlash va xotirani yanada yaqinlashtirish uchun xotira
massivida qayta ishlash amalga oshiriladigan xotirada hisoblash (CiM)
kontseptsiyasi so'nggi paytlarda ham akademik, ham sanoatda katta
e'tiborni tortmoqda . Bu ortib borayotgan qiziqishlar, asosan, ma'lumotlarni
ko'p talab qiluvchi IoT ilovalari ehtiyojlari va kontaktlarning zanglashiga
olib, qurilmalar va qurilmalar texnologiyalaridagi yutuqlardir. CiM uchun
ko'plab dizayn variantlari mavjud bo'lib, ular sxema uslubi, qo'llab-
quvvatlanadigan operatsiyalar, qurilma texnologiyalari, xotira
ierarxiyasidagi joylashuvi, dastur maqsadlari va boshqalar bilan
farqlanadi. CiM ning eng ekstremal dizayni har bir xotira katakchasiga
mantiqiy operatsiyalarni joylashtirishdir
[31, 32,
33], biz ularni nozik taneli
CiM deb ataymiz. Boshqa CiM dizayn uslubi mantiqiy va arifmetik
operatsiyalarni amalga oshirish uchun xotira massivining periferik
sxemasini (SRAM yoki DRAM) o'zgartiradi, biz ularni qo'pol donali CiM
deb ataymiz. Misol uchun, ba'zi ishlar CiM ni yoqish uchun keshlarning
periferik sxemalarini, masalan, sezgi kuchaytirgichlarini (SA) o'zgartirishni
taklif qildi
[22,
23], boshqalari esa DRAM xususiyatlaridan foydalangan
holda ommaviy bitli operatsiyalarni qo'llab-quvvatlash orqali CiMni
amalga oshiradi .
[34].
Ko'pgina so'nggi ishlarda, shuningdek , xotira massivida matritsa-vektor
ko'paytirishni to'g'ridan-to'g'ri bajarish orqali neyron tarmog'ini tezlashtirish
uchun NVM-ga asoslangan sxemalar qo'llaniladi va shu bilan ma'lumotlar
harakati narxini tejaydi
[21, 39, 40,
41].
CiM modellashtirish va ishlash/energiyani baholash uchun ish.
Energiya nuqtai nazaridan, kattaroq xotira hajmi CiM uchun har bir CiM
operatsiyasi uchun energiya ortishi tufayli foydali bo'lishi shart emas.
Yaqinda massiv kremniy orqali uzatiladigan (TSV) 3D stacking
xotiralarining paydo bo'lishi mantiq va xotirani stacked chipga
birlashtirishga imkon berib, kattaroq tarmoqli kengligini ta'minlaydi
(masalan,
[13, 15, 16, 20,
30]) .
2