Modern RISC vector processors rely on the synergy of multi-lane parallelism and chaining to achieve high sustained throughput, yet their achieved performance often falls substantially short of the theoretical performance bound due to microarchitectural inefficiencies. In this work, we take the open-source RVV processor Ara as the target platform and analyze the sources of its sustained-throughput loss and optimize the design accordingly. We first establish an ideal multi-lane chaining execution model as a microarchitectural reference for the ideal steady-state progression of the vector backend. Based on this model, we attribute Ara's key bottlenecks to inefficiencies along three critical execution paths: memory-side inefficiencies in data supply and transaction issuance, control-side inefficiencies caused by conservative dependence management and issue control, and operand-delivery inefficiencies caused by access conflicts and result-propagation overhead. To address these bottlenecks, we propose a coordinated set of microarchitectural optimizations. Experimental results show that, without increasing raw memory bandwidth or changing the main processor configuration, Ara-Opt achieves a geometric-mean speedup of 1.33x over baseline Ara. Under roofline-based normalization, the geometric-mean gap-closed ratio reaches 12.2%. In particular, scal, axpy, ger, and gemm achieve speedups of approximately 2.41x, 1.60x, 1.52x, and 1.42x, with corresponding gap-closed ratios of 93.7%, 88.9%, 78.3%, and 59.3%, respectively. These results show that the proposed method can effectively recover sustained-throughput capability lost to microarchitectural inefficiencies in Ara under essentially unchanged hardware resource constraints, and move the implementation points of regular streaming and high-throughput workloads significantly closer to the theoretical performance bound.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

多循环嵌套的大语言模型多智能体指挥控制过程
专知会员服务
42+阅读 · 2025年1月19日
深度神经网络 FPGA 设计进展、实现与展望
专知会员服务
59+阅读 · 2022年3月26日
深度神经网络FPGA设计进展、实现与展望
专知会员服务
36+阅读 · 2022年3月21日
专知会员服务
16+阅读 · 2021年3月4日
【APC】先进过程控制系统(APC: Advanced Process Control)
产业智能官
69+阅读 · 2020年7月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21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
0+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 · 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
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
VIP会员
相关主题
最新内容
DeepSeek 版Claude Code,免费小白安装教程来了!
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
《美空军条令出版物 2-0:情报(2026版)》
专知会员服务
12+阅读 · 5月5日
帕兰提尔 Gotham:一个游戏规则改变器
专知会员服务
6+阅读 · 5月5日
【综述】 机器人学习中的世界模型:全面综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月4日
伊朗的导弹-无人机行动及其对美国威慑的影响
相关基金
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 · 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
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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员