电气工程与系统科学 > 系统与控制
[提交于 2025年7月16日
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标题: BitWave:利用基于列的位级稀疏性进行深度学习加速
标题: BitWave: Exploiting Column-Based Bit-Level Sparsity for Deep Learning Acceleration
摘要: 位串行计算促进了逐位的顺序数据处理,提供了许多好处,例如减少面积占用和动态自适应计算精度。它已成为一种突出的方法,特别是在利用深度神经网络(DNNs)中的位级稀疏性方面。然而,现有的位串行加速器通过跳过零位来减少计算量,但由于非零位的不规则索引导致内存访问效率低下。由于内存访问通常是DNN加速器性能的主要贡献者,本文引入了一种称为“位列串行”的新型计算方法和一个兼容的架构设计,名为“BitWave”。BitWave利用“位列串行”方法的优势,结合结构化的位级稀疏性和动态数据流技术。这通过跳过冗余计算和权重压缩来减少计算量和内存占用。BitWave能够通过涉及选定权重位翻转的训练后优化,缓解通常与增强稀疏性的技术相关的性能下降或重新训练需求。在四个深度学习基准上的实证研究展示了BitWave的成果:(1) 最大化实现比最先进的稀疏性感知加速器高13.25倍的速度提升,效率高7.71倍。(2) 在16nm FinFet工艺节点中占用1.138 mm²的面积,消耗17.56 mW的功率。
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