Markov chain Monte Carlo (MCMC) is a widely used sampling method in modern artificial intelligence and probabilistic computing systems. It involves repetitive random number generations and thus often dominates the latency of probabilistic model computing. Hence, we propose a compute-in-memory (CIM) based MCMC design as a hardware acceleration solution. This work investigates SRAM bitcell stochasticity and proposes a novel ``pseudo-read'' operation, based on which we offer a block-wise random number generation circuit scheme for fast random number generation. Moreover, this work proposes a novel multi-stage exclusive-OR gate (MSXOR) design method to generate strictly uniformly distributed random numbers. The probability error deviating from a uniform distribution is suppressed under $10^{-5}$. Also, this work presents a novel in-memory copy circuit scheme to realize data copy inside a CIM sub-array, significantly reducing the use of R/W circuits for power saving. Evaluated in a commercial 28-nm process development kit, this CIM-based MCMC design generates 4-bit$\sim$32-bit samples with an energy efficiency of $0.53$~pJ/sample and high throughput of up to $166.7$M~samples/s. Compared to conventional processors, the overall energy efficiency improves $5.41\times10^{11}$ to $2.33\times10^{12}$ times.


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
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
13+阅读 · 2017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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
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
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员