Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2507.03308

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 硬件架构

arXiv:2507.03308 (cs)
[提交于 2025年7月4日 ]

标题: 蜂鸟:一种在嵌入式FPGA上的更小更快的大型语言模型加速器

标题: Hummingbird: A Smaller and Faster Large Language Model Accelerator on Embedded FPGA

Authors:Jindong Li, Tenglong Li, Ruiqi Chen, Guobin Shen, Dongcheng Zhao, Qian Zhang, Yi Zeng
摘要: 在嵌入式设备上部署大型语言模型(LLMs)由于LLMs的高计算和内存需求以及此类环境中的有限硬件资源,仍然是一个重要的研究挑战。 尽管嵌入式FPGA在传统深度神经网络中表现出性能和能效,但其在LLM推理方面的潜力尚未得到充分探索。 最近将LLMs部署到FPGAs的努力主要依赖于大型且昂贵的云级硬件,并且仅在相对较小的LLMs上显示出有希望的结果,限制了它们的实际应用。 在本工作中,我们提出了Hummingbird,这是一种专为嵌入式FPGAs上的LLM推理设计的新型FPGA加速器。 Hummingbird更小,针对如KV260和ZCU104这样的嵌入式FPGA,相比现有研究分别实现了67%的LUT、39%的DSP和42%的功耗节省。 Hummingbird更强,针对LLaMA3-8B并支持更长的上下文,通过卸载策略克服了嵌入式FPGAs通常的4GB内存限制。 最后, Hummingbird更快,在KV260和ZCU104上分别实现了4.8个标记/秒和8.6个标记/秒的速度,模型带宽利用率达到93-94%,超过了先前LLaMA2-7B的4.9个标记/秒和84%带宽利用率基线。 我们进一步通过在成本优化的Spartan UltraScale FPGA上部署Hummingbird,证明了工业应用的可行性,为边缘端提供了负担得起的LLM解决方案。
摘要: Deploying large language models (LLMs) on embedded devices remains a significant research challenge due to the high computational and memory demands of LLMs and the limited hardware resources available in such environments. While embedded FPGAs have demonstrated performance and energy efficiency in traditional deep neural networks, their potential for LLM inference remains largely unexplored. Recent efforts to deploy LLMs on FPGAs have primarily relied on large, expensive cloud-grade hardware and have only shown promising results on relatively small LLMs, limiting their real-world applicability. In this work, we present Hummingbird, a novel FPGA accelerator designed specifically for LLM inference on embedded FPGAs. Hummingbird is smaller, targeting embedded FPGAs such as the KV260 and ZCU104 with 67% LUT, 39% DSP, and 42% power savings over existing research. Hummingbird is stronger, targeting LLaMA3-8B and supporting longer contexts, overcoming the typical 4GB memory constraint of embedded FPGAs through offloading strategies. Finally, Hummingbird is faste, achieving 4.8 tokens/s and 8.6 tokens/s for LLaMA3-8B on the KV260 and ZCU104 respectively, with 93-94% model bandwidth utilization, outperforming the prior 4.9 token/s for LLaMA2-7B with 84% bandwidth utilization baseline. We further demonstrate the viability of industrial applications by deploying Hummingbird on a cost-optimized Spartan UltraScale FPGA, paving the way for affordable LLM solutions at the edge.
评论: 被ICCAD2025接受
主题: 硬件架构 (cs.AR)
引用方式: arXiv:2507.03308 [cs.AR]
  (或者 arXiv:2507.03308v1 [cs.AR] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.03308
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Jindong Li [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2025 年 7 月 4 日 05:35:19 UTC (476 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
cs.AR
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cs

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号