Known simulations of random access machines (RAMs) or parallel RAMs (PRAMs) by Boolean circuits incur significant polynomial blowup, due to the need to repeatedly simulate accesses to a large main memory. Consider two modifications to Boolean circuits: (1) remove the restriction that circuit graphs are acyclic and (2) enhance AND gates such that they output zero eagerly. If an AND gate has a zero input, it 'short circuits' and outputs zero without waiting for its second input. We call this the cyclic circuit model. Note, circuits in this model remain combinational, as they do not allow wire values to change over time. We simulate a bounded-word-size PRAM via a cyclic circuit, and the blowup from the simulation is only polylogarithmic. Consider a PRAM program $P$ that on a length $n$ input uses an arbitrary number of processors to manipulate words of size $\Theta(\log n)$ bits and then halts within $W(n)$ work. We construct a size-$O(W(n)\cdot \log^4 n)$ cyclic circuit that simulates $P$. Suppose that on a particular input, $P$ halts in time $T$; our circuit computes the same output within $T \cdot O(\log^3 n)$ gate delay. This implies theoretical feasibility of powerful parallel machines. Cyclic circuits can be implemented in hardware, and our circuit achieves performance within polylog factors of PRAM. Our simulated PRAM synchronizes processors by simply leveraging logical dependencies between wires.


翻译:对随机存取机(RAM)或并行随机存取机(PRAM)通过布尔电路进行模拟的已知方法,由于需要反复模拟对大容量主存的访问,会产生显著的伪多项式膨胀。现对布尔电路进行两项修改:(1)取消电路图必须无环的限制;(2)增强与门功能,使其能在输入为零时立即输出零。若与门的一个输入为零,它将"短路"并输出零,无需等待第二个输入。我们将此称为循环电路模型。注意,该模型中的电路仍为组合逻辑电路,因其不允许导线值随时间变化。我们通过循环电路模拟有界字长的PRAM,且模拟产生的膨胀仅为多对数级。考虑一个PRAM程序P:在长度为n的输入上,它使用任意数量的处理器操作大小为Θ(log n)比特的字符,并在完成W(n)工作后终止。我们构造一个规模为O(W(n)·log⁴ n)的循环电路来模拟P。假设在特定输入下,P在时间T内终止;我们的电路在T·O(log³ n)门延迟内计算出相同输出。这证明了强大并行机的理论可行性。循环电路可硬件实现,且我们的电路性能达到PRAM的多对数因子范围。我们模拟的PRAM通过简单利用导线间的逻辑依赖关系实现处理器同步。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9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
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
47+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
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
Interactive Robot Learning from Verbal Correction
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月26日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月24日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
VIP会员
最新内容
深入Project Maven:为何人工智能在战场上依然失灵
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
《无人机蜂群通信技术研究》50页
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
战力倍增器:自主武器系统与乌克兰及加沙冲突
人工智能赋能战场情报:提速决策进程
专知会员服务
6+阅读 · 7月17日
《拥抱新兴技术:面向未来军官的教育革新》
专知会员服务
8+阅读 · 7月17日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
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
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
47+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
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