Training Deep Neural Networks (DNNs) can be computationally demanding, particularly when dealing with large models. Recent work has aimed to mitigate this computational challenge by introducing 8-bit floating-point (FP8) formats for multiplication. However, accumulations are still done in either half (16-bit) or single (32-bit) precision arithmetic. In this paper, we investigate lowering accumulator word length while maintaining the same model accuracy. We present a multiply-accumulate (MAC) unit with FP8 multiplier inputs and FP12 accumulations, which leverages an optimized stochastic rounding (SR) implementation to mitigate swamping errors that commonly arise during low precision accumulations. We investigate the hardware implications and accuracy impact associated with varying the number of random bits used for rounding operations. We additionally attempt to reduce MAC area and power by proposing a new scheme to support SR in floating-point MAC and by removing support for subnormal values. Our optimized eager SR unit significantly reduces delay and area when compared to a classic lazy SR design. Moreover, when compared to MACs utilizing single-or half-precision adders, our design showcases notable savings in all metrics. Furthermore, our approach consistently maintains near baseline accuracy across a diverse range of computer vision tasks, making it a promising alternative for low-precision DNN training.


翻译:训练深度神经网络(DNN)在计算上要求很高,尤其是在处理大型模型时。最近的研究通过引入用于乘法的8位浮点(FP8)格式来缓解这一计算挑战。然而,累加操作仍采用半精度(16位)或单精度(32位)算术进行。在本文中,我们研究了在保持相同模型精度的同时降低累加器字长的问题。我们提出了一种具有FP8乘法器输入和FP12累加功能的乘累加(MAC)单元,该单元利用优化的随机舍入(SR)实现来减轻低精度累加过程中常见的淹没误差。我们研究了改变用于舍入操作的随机位数所带来的硬件影响和精度影响。此外,我们通过提出一种新的方案来支持浮点MAC中的SR,并移除对非规格化数值的支持,尝试减少MAC的面积和功耗。与经典的懒惰式SR设计相比,我们优化的即时SR单元显著减少了延迟和面积。此外,与使用单精度或半精度加法器的MAC相比,我们的设计在所有指标上均显示出显著的节省。而且,我们的方法在多种计算机视觉任务上始终保持接近基线的精度,使其成为低精度DNN训练的一个有前景的替代方案。

0
下载
关闭预览

相关内容

图像超分辨率(SR)是提高图像分辨率的一类重要的图像处理技术以及计算机视觉中的视频。
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
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
《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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
19+阅读 · 2021年2月4日
Principal Neighbourhood Aggregation for Graph Nets
Arxiv
17+阅读 · 2020年6月7日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
5+阅读 · 今天13:50
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 今天13:33
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
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
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员