Modern GPUs increasingly rely on specialized and asynchronous hardware units to deliver high performance. Yet these units are often underutilized because today's GPU software stacks still organize programming and execution around a monolithic kernel model that mismatches asynchronous hardware. To address this issue, Virtual Decoupled Engines (VDCores) presents a new decoupled programming and execution model for asynchronous GPUs. VDCores abstracts asynchronous hardware execution units as resource isolated virtual cores and represents workloads as dependency-connected micro-operations (micro-ops). this abstraction removes static orchestration from the programmer, enables automatic overlap of memory and compute based on dependency and resource readiness, and thereby improves utilization of asynchronous hardware resources. Realizing such a decoupled abstraction efficiently on today's GPUs is itself challenging, VDCores addresses this through a GPU-specialized programming model and GPU runtime design that preserves the flexibility while minimizing implementation overhead. Across four LLM inference workloads on GH200, H100, and RTX 6000 Pro GPUs, VDCores significantly improves decoding throughput by 24% on average and by up to 77% under dynamic inputs, while reducing kernel programming and specialization effort by 90%. We have open sourced VDCores at https://github.com/vdcores/vdcores.


翻译:现代GPU日益依赖专用化和异步硬件单元以实现高性能。然而,由于当前GPU软件栈仍围绕与异步硬件不匹配的单一内核模型来组织编程与执行,这些单元往往利用率不足。为解决该问题,虚拟解耦引擎(VDCores)提出了一种适用于异步GPU的新型解耦编程与执行模型。VDCores将异步硬件执行单元抽象为资源隔离的虚拟核心,并将工作负载表示为依赖关联的微操作。该抽象消除了程序员的静态编排需求,能够基于依赖关系和资源就绪状态自动实现内存与计算的重叠,从而提升异步硬件资源的利用率。在当今GPU上高效实现此类解耦抽象本身具有挑战性。VDCores通过面向GPU特化的编程模型与运行时设计解决了该问题,在保持灵活性的同时最小化实现开销。在GH200、H100和RTX 6000 Pro GPU上针对四种大语言模型推理工作负载的测试表明,VDCores平均提升解码吞吐量24%,在动态输入下最高提升77%,同时将内核编程与特化工作量减少90%。我们已在https://github.com/vdcores/vdcores开源了VDCores。

0
下载
关闭预览

相关内容

面向多GPU的图神经网络训练加速
专知会员服务
24+阅读 · 2023年1月19日
FPGA加速系统开发工具设计:综述与实践
专知会员服务
69+阅读 · 2020年6月24日
盘点来自工业界的GPU共享方案
计算机视觉life
12+阅读 · 2021年9月2日
机器学习的Pytorch实现资源集合
专知
11+阅读 · 2018年9月1日
【校招之学长分享】“职”在NVIDIA VLSI PD,了解一下?
英伟达NVIDIA中国
11+阅读 · 2018年8月13日
深度学习的GPU:深度学习中使用GPU的经验和建议
数据挖掘入门与实战
11+阅读 · 2018年1月3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
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
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
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 · 2014年12月31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
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
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
4+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
面向多GPU的图神经网络训练加速
专知会员服务
24+阅读 · 2023年1月19日
FPGA加速系统开发工具设计:综述与实践
专知会员服务
69+阅读 · 2020年6月24日
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
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
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
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 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员