Speculative decoding enhances the inference efficiency of large language models (LLMs) by generating drafts using a small draft language model (DLM) and verifying them in batches with a large target language model (TLM). However, adaptive drafting inference on a mobile single-NPU-PIM system faces idle overhead in traditional operator-level synchronous execution and wasted computation in asynchronous execution due to fluctuations in draft length. This paper introduces AHASD, a task-level asynchronous mobile NPU-PIM heterogeneous architecture for speculative decoding. Notably, AHASD achieves parallel drafting on the PIM and verification on a single NPU through task-level DLM-TLM decoupling and specifically, it incorporates Entropy-History-Aware Drafting Control and Time-Aware Pre-Verification Control to dynamically manage adaptive drafting algorithm execution and pre-verification timing, suppressing invalid drafting based on low-confidence drafts. Additionally, AHASD integrates Attention Algorithm Units and Gated Task Scheduling Units within LPDDR5-PIM to enable attention link localization and sub-microsecond task switching on the PIM side. Experimental results for different LLMs and adaptive drafting algorithms show that AHASD achieves up to 4.2$\times$ in throughput and 5.6$\times$ in energy efficiency improvements over a GPU-only baseline, and 1.5$\times$ in throughput and 1.24$\times$ in energy efficiency gains over the state-of-the-art GPU+PIM baseline, with hardware overhead below 3\% of the DRAM area.


翻译:推测解码通过利用小型草稿语言模型生成草稿,并由大型目标语言模型批量验证,提升了大语言模型的推理效率。然而,在移动单NPU-PIM系统上进行自适应草稿推理时,传统算子级同步执行面临空闲开销,而异步执行则因草稿长度波动导致计算浪费。本文提出AHASD——一种面向推测解码的任务级异步移动NPU-PIM异构架构。值得注意的是,AHASD通过任务级草稿语言模型-目标语言模型解耦,在PIM上并行生成草稿的同时在单个NPU上进行验证;具体而言,它集成了基于熵与历史感知的草稿控制机制以及时间感知的预验证控制机制,用于动态管理自适应草稿算法的执行与预验证时机,从而抑制基于低置信度草稿的无效生成。此外,AHASD在LPDDR5-PIM中集成了注意力算法单元与门控任务调度单元,实现了PIM端的注意力链路定位与亚微秒级任务切换。针对不同大语言模型与自适应草稿算法的实验结果表明,相比纯GPU基线,AHASD的吞吐量提升最高达4.2倍,能效提升最高达5.6倍;相比最先进的GPU+PIM基线,吞吐量提升达1.5倍,能效提升达1.24倍,且硬件开销低于DRAM面积的3%。

0
下载
关闭预览

相关内容

LLMCad:快速可扩展的设备上大型语言模型推理
专知会员服务
35+阅读 · 2023年9月11日
读扩散?写扩散?推拉架构一文搞定!
架构师之路
17+阅读 · 2019年2月1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
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 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
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
《履带式无人地面战车技术发展现状》
专知会员服务
0+阅读 · 51分钟前
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
2+阅读 · 8月1日
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
11+阅读 · 7月31日
《史诗怒火行动:多域前瞻评估》49页报告
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
《英国防部:未来空战系统数字化战略》33页
专知会员服务
5+阅读 · 7月31日
《面向自主飞行网络的智能体人工智能架构》
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
“史诗怒火”行动:现代多域作战的重要节点
专知会员服务
8+阅读 · 7月30日
《下一代无线网络中的多无人机通信资源管理》
相关VIP内容
LLMCad:快速可扩展的设备上大型语言模型推理
专知会员服务
35+阅读 · 2023年9月11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
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 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
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员