Vector-scalar comparison is a fundamental computation primitive that compares each element in a vector against a single scalar value. It is widely used in various data-intensive workloads from databases to machine learning. Due to its low computational intensity, its execution tends to be memory-bound, limiting the utilization of compute resources. Processing-using-DRAM (PuD) is an emerging computing paradigm that performs massively parallel bitwise operations directly inside DRAM arrays, alleviating off-chip data movement. Existing PuD-based approaches require many DRAM commands because the comparison's algorithmic complexity grows with operand bit-width in the bit-serial execution model. This command overhead becomes the dominant bottleneck, limiting application-level speedup. We propose Clutch, a data representation and comparison algorithm that accelerates vector-scalar comparisons in PuD systems with high efficiency and scalability. Clutch first uses temporal coding, encoding each vector value as a sequence of leading ones, which enables lookup-based comparison against a scalar by accessing the corresponding DRAM row. To avoid the prohibitive memory footprint of lookup tables at high precision, Clutch partitions operands into multiple multi-bit chunks, compares chunks independently using compact lookup tables, and merges the per-chunk results with a PuD-efficient procedure. By adjusting the number of chunks, Clutch provides a flexible tradeoff between throughput and memory usage. Across predicate evaluation and decision tree inference, Clutch improves end-to-end application throughput and energy efficiency by an average of 12x and 69x over highly optimized CPU and GPU execution, and by 2.9x and 3.0x over the state-of-the-art bit-serial PuD implementation. We also present the first mapping of decision tree inference to PuD execution, extending PuD to a new application domain.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

PALANTIR GOTHAM平台:人工智能赋能作战
专知会员服务
50+阅读 · 5月17日
【ICML 2024】零阶优化器微调大模型,大幅降低内存
专知会员服务
32+阅读 · 2024年7月8日
Perseus-BERT——业内性能极致优化的BERT训练方案
云栖社区
15+阅读 · 2019年2月20日
综述:Image Caption 任务之语句多样性
PaperWeekly
22+阅读 · 2018年11月30日
手把手教 | 深度学习库PyTorch(附代码)
数据派THU
27+阅读 · 2018年3月15日
YesOfCourse团队在Kaggle文本匹配竞赛中获得优异成绩
中国科学院网络数据重点实验室
10+阅读 · 2017年6月15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
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
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
8+阅读 · 10月24日
军事域更好使用人工智能的实用指南
专知会员服务
10+阅读 · 10月22日
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
14+阅读 · 10月20日
Maven智能系统:帕兰提尔军事人工智能平台详解
专知会员服务
17+阅读 · 10月20日
《测试自动化框架在敏捷软件开发中的角色》
专知会员服务
9+阅读 · 10月20日
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
13+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
19+阅读 · 10月15日
相关VIP内容
PALANTIR GOTHAM平台:人工智能赋能作战
专知会员服务
50+阅读 · 5月17日
【ICML 2024】零阶优化器微调大模型,大幅降低内存
专知会员服务
32+阅读 · 2024年7月8日
相关资讯
Perseus-BERT——业内性能极致优化的BERT训练方案
云栖社区
15+阅读 · 2019年2月20日
综述:Image Caption 任务之语句多样性
PaperWeekly
22+阅读 · 2018年11月30日
手把手教 | 深度学习库PyTorch(附代码)
数据派THU
27+阅读 · 2018年3月15日
YesOfCourse团队在Kaggle文本匹配竞赛中获得优异成绩
中国科学院网络数据重点实验室
10+阅读 · 2017年6月15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
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
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员