GPU design space exploration (DSE) for modern AI workloads, such as Large-Language Model (LLM) inference, is challenging because of GPUs' vast, multi-modal design spaces, high simulation costs, and complex design optimization objectives (e.g. performance, power and area trade-offs). Existing automated DSE methods are often prohibitively expensive, either requiring an excessive number of exploration samples or depending on intricate, manually crafted analyses of interdependent critical paths guided by human heuristics. We present LUMINA, an LLM-driven GPU architecture exploration framework that leverage AI to enhance the DSE efficiency and efficacy for GPUs. LUMINA extracts architectural knowledge from simulator code and performs sensitivity studies to automatically compose DSE rules,which are auto-corrected during exploration. A core component of LUMINA is a DSE Benchmark that comprehensively evaluates and enhances LLMs' capabilities across three fundamental skills required for architecture optimization, which provides a principled and reproducible basis for model selection and ensuring consistent architectural reasoning. In the design space with 4.7 million possible samples, LUMINA identifies 6 designs of better performance and area than an A100 GPU efficiently, using only 20 steps via LLM-assisted bottleneck analysis. In comparison, LUMINA achieves 17.5x higher than design space exploration efficiency, and 32.9% better designs (i.e. Pareto Hypervolume) than Machine-Learning baselines, showcasing its ability to deliver high-quality design guidance with minimal search cost.


翻译:针对现代人工智能工作负载(如大语言模型推理)的GPU设计空间探索面临诸多挑战,这源于GPU庞大且多模态的设计空间、高昂的仿真成本以及复杂的设计优化目标(例如性能、功耗和面积的权衡)。现有的自动化设计空间探索方法通常成本过高,要么需要海量的探索样本,要么依赖于基于人类启发式规则、对相互依赖的关键路径进行复杂的手动分析。本文提出LUMINA,一个由大语言模型驱动的GPU架构探索框架,其利用人工智能提升GPU设计空间探索的效率和效果。LUMINA从仿真器代码中提取架构知识,并进行敏感性研究,以自动组合设计空间探索规则,这些规则在探索过程中会自动修正。LUMINA的一个核心组件是设计空间探索基准测试,它全面评估并增强大语言模型在架构优化所需的三个基本技能方面的能力,为模型选择和确保一致的架构推理提供了原则性且可复现的基础。在一个包含470万个可能样本的设计空间中,LUMINA通过大语言模型辅助的瓶颈分析,仅用20步就高效地识别出6个在性能和面积上均优于A100 GPU的设计。相比之下,LUMINA的设计空间探索效率比机器学习基线方法高出17.5倍,并获得了优于基线32.9%的设计(即帕累托超体积),展示了其以最小搜索成本提供高质量设计指导的能力。

0
下载
关闭预览

相关内容

设计是对现有状的一种重新认识和打破重组的过程,设计让一切变得更美。
盘点来自工业界的GPU共享方案
计算机视觉life
12+阅读 · 2021年9月2日
展望:模型驱动的深度学习
人工智能学家
12+阅读 · 2018年1月23日
深度学习的GPU:深度学习中使用GPU的经验和建议
数据挖掘入门与实战
11+阅读 · 2018年1月3日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
43+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+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
0+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
VIP会员
最新内容
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
6+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
5+阅读 · 8月10日
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
边缘计算的军事应用
专知会员服务
9+阅读 · 8月9日
一种考虑资源机动性的武器目标分配混合算法
专知会员服务
11+阅读 · 8月8日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
4+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
43+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+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
0+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员