Efficient Reduce and AllReduce communication collectives are a critical cornerstone of high-performance computing (HPC) applications. We present the first systematic investigation of Reduce and AllReduce on the Cerebras Wafer-Scale Engine (WSE). This architecture has been shown to achieve unprecedented performance both for machine learning workloads and other computational problems like FFT. We introduce a performance model to estimate the execution time of algorithms on the WSE and validate our predictions experimentally for a wide range of input sizes. In addition to existing implementations, we design and implement several new algorithms specifically tailored to the architecture. Moreover, we establish a lower bound for the runtime of a Reduce operation on the WSE. Based on our model, we automatically generate code that achieves near-optimal performance across the whole range of input sizes. Experiments demonstrate that our new Reduce and AllReduce algorithms outperform the current vendor solution by up to 3.27x. Additionally, our model predicts performance with less than 4% error. The proposed communication collectives increase the range of HPC applications that can benefit from the high throughput of the WSE. Our model-driven methodology demonstrates a disciplined approach that can lead the way to further algorithmic advancements on wafer-scale architectures.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2021年12月9日
Meta-Transfer Learning for Zero-Shot Super-Resolution
Arxiv
43+阅读 · 2020年2月27日
Arxiv
15+阅读 · 2019年11月26日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
10+阅读 · 2021年12月9日
Meta-Transfer Learning for Zero-Shot Super-Resolution
Arxiv
43+阅读 · 2020年2月27日
Arxiv
15+阅读 · 2019年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员