FPGAs are increasingly prevalent in cloud deployments, serving as Smart NICs or network-attached accelerators. Despite their potential, developing distributed FPGA-accelerated applications remains cumbersome due to the lack of appropriate infrastructure and communication abstractions. To facilitate the development of distributed applications with FPGAs, in this paper we propose ACCL+, an open-source versatile FPGA-based collective communication library. Portable across different platforms and supporting UDP, TCP, as well as RDMA, ACCL+ empowers FPGA applications to initiate direct FPGA-to-FPGA collective communication. Additionally, it can serve as a collective offload engine for CPU applications, freeing the CPU from networking tasks. It is user-extensible, allowing new collectives to be implemented and deployed without having to re-synthesize the FPGA circuit. We evaluated ACCL+ on an FPGA cluster with 100 Gb/s networking, comparing its performance against software MPI over RDMA. The results demonstrate ACCL+'s significant advantages for FPGA-based distributed applications and highly competitive performance for CPU applications. We showcase ACCL+'s dual role with two use cases: seamlessly integrating as a collective offload engine to distribute CPU-based vector-matrix multiplication, and serving as a crucial and efficient component in designing fully FPGA-based distributed deep-learning recommendation inference.


翻译:FPGA在云端部署中日益普及,可作为智能网卡或网络附加加速器使用。尽管潜力巨大,但由于缺乏适当的基础设施和通信抽象机制,开发分布式FPGA加速应用仍较为繁琐。为促进基于FPGA的分布式应用开发,本文提出ACCL+——一个开源、多功能的基于FPGA的集合通信库。该库可跨平台移植,支持UDP、TCP及RDMA协议,使FPGA应用能够发起FPGA到FPGA的直接集合通信。此外,它可作为CPU应用的集合卸载引擎,将CPU从网络任务中解放。ACCL+具有用户可扩展性,允许在不重新综合FPGA电路的情况下实现并部署新的集合操作。我们在配备100 Gb/s网络的FPGA集群上评估了ACCL+,并将其性能与基于RDMA的软件MPI进行对比。结果表明,ACCL+在基于FPGA的分布式应用中具有显著优势,并在CPU应用中展现出极具竞争力的性能。我们通过两个用例展示其双重角色:一是无缝集成作为集合卸载引擎以加速基于CPU的向量矩阵乘法,二是作为关键高效组件用于设计完全基于FPGA的分布式深度学习推荐推理系统。

0
下载
关闭预览

相关内容

《工程》是中国工程院(CAE)于2015年推出的国际开放存取期刊。其目的是提供一个高水平的平台,传播和分享工程研发的前沿进展、当前主要研究成果和关键成果;报告工程科学的进展,讨论工程发展的热点、兴趣领域、挑战和前景,在工程中考虑人与环境的福祉和伦理道德,鼓励具有深远经济和社会意义的工程突破和创新,使之达到国际先进水平,成为新的生产力,从而改变世界,造福人类,创造新的未来。 期刊链接:https://www.sciencedirect.com/journal/engineering
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
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
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
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
Arxiv
0+阅读 · 2024年2月1日
VIP会员
最新内容
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:18
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
2+阅读 · 今天5:54
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
2+阅读 · 今天3:42
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
3+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
5+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
5+阅读 · 6月24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
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
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
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