Long contexts improve capabilities of large language models but pose serious hardware challenges: compute and memory footprints grow linearly with sequence length. Particularly, the decoding phase continuously accesses massive KV cache, dramatically increasing bandwidth and computing pressure. Existing accelerators are primarily designed and evaluated for short contexts. They suffer from significant performance degradation when processing long contexts. To bridge this gap, we identify the major bottleneck and present a hardware accelerator for long context attention decoding via hardware-software co-design. On the software side, we propose dual-compression dynamic sparse attention. It combines ultra-low-precision quantization with feature sparsity to minimize prediction overhead. A hardware-friendly approximate Top-K selection further reduces filter complexity from $O(n \log k)$ to $O(n)$. On the hardware side, we deeply optimize compute and memory access to tackle bottlenecks from intricate interplay between sparse attention and long contexts, and establish a performance model to derive the optimal co-design scheme. The resulting hardware adopts a fully pipelined parallel architecture and achieves $O(n)$ efficiency even for long sequences. Experiments show that our design delivers $3.82\times$ speedup and $74.19\times$ energy efficiency over A100. Compared to SOTA accelerators, this is the first ASIC accelerator that efficiently supports long context inference, with at least $3.5\times$ higher throughput and $2.08\times$ better energy efficiency.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

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
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
深度学习中Attention Mechanism详细介绍:原理、分类及应用
深度学习与NLP
10+阅读 · 2019年2月18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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
43+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
4+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
3+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
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
VIP会员
相关主题
最新内容
DeepSeek 版Claude Code,免费小白安装教程来了!
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
《美空军条令出版物 2-0:情报(2026版)》
专知会员服务
12+阅读 · 5月5日
帕兰提尔 Gotham:一个游戏规则改变器
专知会员服务
6+阅读 · 5月5日
【综述】 机器人学习中的世界模型:全面综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月4日
伊朗的导弹-无人机行动及其对美国威慑的影响
相关VIP内容
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
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
相关基金
国家自然科学基金
43+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
4+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
3+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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员