We address the challenges associated with deploying neural networks on CPUs, with a particular focus on minimizing inference time while maintaining accuracy. Our novel approach is to use the dataflow (i.e., computation order) of a neural network to explore data reuse opportunities using heuristic-guided analysis and a code generation framework, which enables exploration of various Single Instruction, Multiple Data (SIMD) implementations to achieve optimized neural network execution. Our results demonstrate that the dataflow that keeps outputs in SIMD registers while also maximizing both input and weight reuse consistently yields the best performance for a wide variety of inference workloads, achieving up to 3x speedup for 8-bit neural networks, and up to 4.8x speedup for binary neural networks, respectively, over the optimized implementations of neural networks today.


翻译:我们针对在CPU上部署神经网络所面临的挑战,特别关注在保持精度的同时最小化推理时间。我们的创新方法是通过使用神经网络的数据流(即计算顺序),结合启发式引导分析和代码生成框架来探索数据复用机会,从而实现对多种单指令多数据流(SIMD)实现方案的探索,以达成优化的神经网络执行。研究结果表明,在SIMD寄存器中保留输出结果的同时最大化输入和权重复用的数据流,能在一系列推理工作负载中持续取得最佳性能:相较于当前优化的神经网络实现,该方法在8位神经网络上可实现高达3倍加速,在二值神经网络上可达4.8倍加速。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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