Computer architecture is searching for new ways to make use of increasingly available digital logic without the serial bottlenecks of CPU-based design. Recent work has demonstrated a fully CPU-less approach to executing functional programs, by exploiting their inherent parallelisability to compile them directly into parallel digital logic. This work uses lambda-calculus as a hyper simple functional language to prove the concept, but is impractical for real-world programming due to the well-known inefficiencies of pure lambda$-calculus. It is common in language design to extend basic lambda-calculus with additional primitives to short-cut common tasks such as arithmetic and lists. In this work, we build upon our previous research to examine how such extensions may be applied to CPU-less functional execution in digital logic, with the objective of advancing the approach toward practical implementation. We present a set of structures and algorithms for representing new primitives, describe a systematic process for selecting, implementing, and evaluating them, and demonstrate substantial reductions in execution time and node usage. These improvements are implemented in an open-source system, which is shown to correctly evaluate a range of representative lambda expressions.


翻译:计算机体系结构正在探索如何利用日益丰富的数字逻辑资源,同时规避基于CPU设计的串行瓶颈。近期研究展示了一种完全无需CPU执行函数式程序的方法:通过挖掘函数式程序固有的可并行性,将其直接编译为并行数字逻辑电路。该研究采用λ演算作为超简函数式语言以验证概念,但由于纯λ演算众所周知的低效性问题,其实用性受到限制。在语言设计中,通常通过为基本λ演算添加算术运算与列表处理等原语来提升常见任务的执行效率。本研究基于我们先前的工作,探讨如何将此类扩展应用于数字逻辑中的无CPU函数式执行,以推动该方法的实际应用。我们提出了一套用于表示新原语的结构与算法,描述了系统化的原语选择、实现与评估流程,并展示了执行时间和节点使用量的显著降低。这些改进已在一个开源系统中实现,该系统被证明能够正确评估一系列具有代表性的λ表达式。

0
下载
关闭预览

相关内容

中央处理器(CPU,Central Processing Unit),电子计算机的主要设备之一。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
【2023新书】并行算法,Parallel Algorithms ,400页pdf
专知会员服务
72+阅读 · 2023年8月6日
【2023新书】并发、并行和分布式计算,260页pdf
专知会员服务
72+阅读 · 2023年6月3日
专知会员服务
55+阅读 · 2021年7月21日
专知会员服务
42+阅读 · 2020年8月14日
【硬核书】可扩展机器学习:并行分布式方法
专知会员服务
86+阅读 · 2020年5月23日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
108+阅读 · 2020年5月3日
【2022新书】Python数学逻辑,285页pdf
专知
13+阅读 · 2022年11月24日
综述:军事应用中使用的一些重要算法
专知
13+阅读 · 2022年7月3日
类脑计算的前沿论文,看我们推荐的这7篇
人工智能前沿讲习班
21+阅读 · 2019年1月7日
并行算法演进,从MapReduce到MPI
凡人机器学习
10+阅读 · 2017年11月5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
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 · 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
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2月9日
VIP会员
最新内容
内省扩散语言模型
专知会员服务
1+阅读 · 51分钟前
国外反无人机系统与技术动态
专知会员服务
2+阅读 · 今天12:48
大规模作战行动中的战术作战评估(研究论文)
专知会员服务
3+阅读 · 今天12:21
未来的海战无人自主系统
专知会员服务
2+阅读 · 今天12:05
美军多域作战现状分析:战略、概念还是幻想?
专知会员服务
3+阅读 · 今天11:52
无人机与反无人机系统(书籍)
专知会员服务
15+阅读 · 今天6:45
美陆军2026条令:安全与机动支援
专知会员服务
5+阅读 · 今天5:49
相关VIP内容
【2023新书】并行算法,Parallel Algorithms ,400页pdf
专知会员服务
72+阅读 · 2023年8月6日
【2023新书】并发、并行和分布式计算,260页pdf
专知会员服务
72+阅读 · 2023年6月3日
专知会员服务
55+阅读 · 2021年7月21日
专知会员服务
42+阅读 · 2020年8月14日
【硬核书】可扩展机器学习:并行分布式方法
专知会员服务
86+阅读 · 2020年5月23日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
108+阅读 · 2020年5月3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
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
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 · 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
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员