Modern AI serving increasingly relies on NPUs for conventional inference and large language model serving. However, current NPU deployments commonly expose physical devices directly to applications, which limits runtime control over scheduling and makes it difficult to adapt execution to phase-level workload behavior. This limitation is particularly evident in LLM serving, where the prefill phase is compute-intensive while the decode phase is often constrained by memory bandwidth and KV-cache accesses. Static prefill-decode (PD) disaggregation reduces phase interference, but can introduce resource imbalance and unnecessary data movement. We present FlexNPU, a transparent user-space virtualization layer for Ascend NPUs. FlexNPU interposes on AscendCL APIs and routes NPU operations through per-device daemons, decoupling unmodified from physical NPU devices without modifying model code, AI frameworks, or NPU drivers. This runtime boundary allows FlexNPU to virtualize NPU objects, control operator dispatch, and support phase-aware scheduling for LLM serving. In particular, FlexNPU enables dynamic PD co-location, which adapts scheduling between prefill and decode according to their complementary resource characteristics. We implement FlexNPU on Huawei Ascend NPUs and evaluate it with typical LLM workloads. Compared with direct NPU passthrough, FlexNPU introduces no measurable inference overhead and slightly improves throughput in some scenarios. On a 384-card Ascend 910C deployment of DeepSeek-R1, FlexNPU improves throughput over static PD disaggregation by 5.15% and 26.33%. On Qwen2.5-7B, compared with static PD co-location, FlexNPU maintains comparable throughput while reducing TTFT by over 92% across tested workloads with nearly unchanged TPOT. These results show that transparent NPU virtualization is a practical substrate for efficient and responsive LLM serving.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

LLMS4ALL:大语言模型在各学科科研与应用中的综述
专知会员服务
37+阅读 · 2025年10月4日
Llama-3-SynE:实现有效且高效的大语言模型持续预训练
专知会员服务
36+阅读 · 2024年7月30日
《用于代码弱点识别的 LLVM 中间表示》CMU
专知会员服务
15+阅读 · 2022年12月12日
[ICML2022] NeuroFluid: 流体仿真的人工智能新范式
专知会员服务
28+阅读 · 2022年6月8日
专知会员服务
33+阅读 · 2021年3月7日
绝对干货!NLP预训练模型:从transformer到albert
新智元
14+阅读 · 2019年11月10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
AI综述专栏 | 深度神经网络加速与压缩
人工智能前沿讲习班
32+阅读 · 2018年10月31日
基础 | GRU神经网络
黑龙江大学自然语言处理实验室
27+阅读 · 2018年3月5日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
6+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
0+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
2+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
战力倍增器:自主武器系统与乌克兰及加沙冲突
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:24
人工智能赋能战场情报:提速决策进程
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:15
《拥抱新兴技术:面向未来军官的教育革新》
专知会员服务
2+阅读 · 今天15:11
《无人地面战车(UGV)的崛起》报告
专知会员服务
7+阅读 · 7月16日
美陆军任务式指挥人工智能解决方案
专知会员服务
11+阅读 · 7月16日
相关资讯
绝对干货!NLP预训练模型:从transformer到albert
新智元
14+阅读 · 2019年11月10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
AI综述专栏 | 深度神经网络加速与压缩
人工智能前沿讲习班
32+阅读 · 2018年10月31日
基础 | GRU神经网络
黑龙江大学自然语言处理实验室
27+阅读 · 2018年3月5日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
6+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
0+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
2+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
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