Sparse matrix operations involve a large number of zero operands which makes most of the operations redundant. The amount of redundancy magnifies when a matrix operation repeatedly executes on sparse data. Optimizing matrix operations for sparsity involves either reorganization of data or reorganization of computations, performed either at compile-time or run-time. Although compile-time techniques avert from introducing run-time overhead, their application either is limited to simple sparse matrix operations generating dense output and handling immutable sparse matrices or requires manual intervention to customize the technique to different matrix operations. We contribute a compile time technique called SpComp that optimizes a sparse matrix operation by automatically customizing its computations to the positions of non-zero values of the data. Our approach neither incurs any run-time overhead nor requires any manual intervention. It is also applicable to complex matrix operations generating sparse output and handling mutable sparse matrices. We introduce a data-flow analysis, named Essential Indices Analysis, that statically collects the symbolic information about the computations and helps the code generator to reorganize the computations. The generated code includes piecewise-regular loops, free from indirect references and amenable to further optimization. We see a substantial performance gain by SpComp-generated SpMSpV code when compared against the state-of-the-art TACO compiler and piecewise-regular code generator. On average, we achieve 79% performance gain against TACO and 83% performance gain against the piecewise-regular code generator. When compared against the CHOLMOD library, SpComp generated sparse Cholesky decomposition code showcases 65% performance gain on average.


翻译:稀疏矩阵操作涉及大量零操作数,这使得大多数计算冗余。当矩阵操作在稀疏数据上重复执行时,冗余量会进一步放大。针对稀疏性优化矩阵操作通常涉及数据重组织或计算重组织,这些操作可在编译时或运行时进行。尽管编译时技术避免了引入运行时开销,但其应用要么局限于生成稠密输出且处理不可变稀疏矩阵的简单稀疏矩阵操作,要么需要人工干预以适应不同的矩阵操作。本文提出了一种名为SpComp的编译时技术,通过自动将计算定制为数据非零值的位置来优化稀疏矩阵操作。该方法既不产生运行时开销,也不需要人工干预,同时适用于生成稀疏输出且处理可变稀疏矩阵的复杂矩阵操作。我们引入了一种名为"必要索引分析"的数据流分析技术,该技术静态收集关于计算的符号信息,并帮助代码生成器重新组织计算。生成的代码包含分段规则循环,避免了间接引用并便于进一步优化。与当前最先进的TACO编译器和分段规则代码生成器相比,SpComp生成的SpMSpV代码实现了显著的性能提升。平均而言,我们相对于TACO获得了79%的性能提升,相对于分段规则代码生成器获得了83%的性能提升。与CHOLMOD库相比,SpComp生成的稀疏Cholesky分解代码平均实现了65%的性能提升。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
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
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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:28
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
相关VIP内容
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
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
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
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
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