Heterogeneous architectures that combine neural processing unit (NPU) and processing-in-memory (PIM) are increasingly adopted to accelerate LLM inference. Prior work focuses on building a unified memory that allows NPUs and PIM to share data without duplication. However, these designs implicitly assume that each tensor is bound to a fixed execution device, and therefore rely on static, device-biased data mappings. We observe that this assumption does not hold in modern LLM workloads. Due to phase changes (e.g., prefill vs. decode) and dynamic behaviors such as MoE routing, the optimal execution device for the same tensor can change at runtime. Under such dynamic execution, device-biased mappings become mismatched to access patterns, leading to substantial bandwidth underutilization and performance loss. This paper presents PFM (PIM-as-Flexible-Memory), a dual-view memory system that decouples physical data layout from accessor-visible logical views. PFM stores data in a jointly optimized physical layout and exposes different logical interpretations to NPUs and PIM, enabling efficient access across devices without data duplication or relayout. We further design accessor-aware address translation and runtime scheduling mechanisms to support dynamic execution when LLM workloads fluctuate and the optimal execution device dynamically changes. Our evaluation across LLMs shows that PFM improves end-to-end throughput by up to 2.32$\times$, demonstrating its effectiveness and broad applicability as a unified memory management solution for NPU-PIM systems.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
30+阅读 · 2021年5月21日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
【ICLR2020-】基于记忆的图网络,MEMORY-BASED GRAPH NETWORKS
专知会员服务
110+阅读 · 2020年2月22日
“推荐系统”加上“图神经网络”
机器学习与推荐算法
12+阅读 · 2020年3月23日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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 | 基于Universal Schema与Memory Network的知识+文本问答
【学生论坛】详解记忆增强神经网络
中国科学院自动化研究所
106+阅读 · 2018年11月15日
一文详解LSTM网络
论智
18+阅读 · 2018年5月2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
6+阅读 · 2017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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
Arxiv
0+阅读 · 8月3日
VIP会员
最新内容
《最强大的军事网状网络》
专知会员服务
3+阅读 · 9月7日
《预测陆军征兵任务分配》110页
专知会员服务
3+阅读 · 9月7日
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
10+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
10+阅读 · 9月1日
相关VIP内容
相关资讯
“推荐系统”加上“图神经网络”
机器学习与推荐算法
12+阅读 · 2020年3月23日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6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 | 基于Universal Schema与Memory Network的知识+文本问答
【学生论坛】详解记忆增强神经网络
中国科学院自动化研究所
106+阅读 · 2018年11月15日
一文详解LSTM网络
论智
18+阅读 · 2018年5月2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
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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