Normalizing Flows (NFs) have shown strong results in generative modeling, recently reaching state-of-the-art image generation performance. However, their repetitive, sequential operations limit the computational and memory efficiency achievable with GPUs and TPUs. We propose M3D-FLOW, a novel monolithic 3D-stackable (M3D) DRAM-based processing-near-memory (PNM) architecture that eliminates memory bottlenecks using a Cu-Cu hybrid-bonded logic die integrated with an M3D DRAM die. The M3D DRAM provides dense bank integration and a tiered organization with variable access latencies that M3D-FLOW exploits for the efficient processing of different NF workloads. To maximize compute density while minimizing area, energy, and thermal overhead, M3D-FLOW employs hybrid binary--stochastic floating-point multipliers, performing mantissa multiplication in the stochastic domain and exponent operations in the binary domain. A pipelined execution strategy maps sequential NF stages across dynamically partitioned PE groups, and together with the stochastic hardware, enables M3D-FLOW to achieve at least $6.6\times$ higher performance and $3\times$ better energy efficiency than prior PNM accelerators, with only a 2.2% bits-per-dimension (BPD) increase over bfloat16 and 4.1% over FP32. An analysis of stochastic hardware variants further shows that shorter stochastic bitstreams reduce execution time by up to $3.3\times$ at the cost of higher approximation error, providing a concrete design guide for latency--accuracy trade-offs.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
11+阅读 · 6月25日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Normalizing Flows入门(上)
AINLP
10+阅读 · 2020年8月1日
谷歌EfficientNet缩放模型,PyTorch实现登热榜
机器学习算法与Python学习
11+阅读 · 2019年6月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
【泡泡点云时空】FlowNet3D:学习三维点云中的场景流
泡泡机器人SLAM
41+阅读 · 2019年5月19日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
SRGAN论文笔记
统计学习与视觉计算组
110+阅读 · 2018年4月12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
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
《美空军2026条令文件:对海压制作战》
专知会员服务
11+阅读 · 11月9日
人工智能与战争的未来
专知会员服务
4+阅读 · 11月8日
《Agent Mosaic:识别智能体LLM系统中的机密泄露》
人工智能在军事教育中的应用:若干视角与经验
“星链”减速与不断适应的乌克兰
专知会员服务
7+阅读 · 11月6日
美国中期选举之后:帕兰提尔面临不确定性?
专知会员服务
4+阅读 · 11月6日
相关VIP内容
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
11+阅读 · 6月25日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
相关资讯
Normalizing Flows入门(上)
AINLP
10+阅读 · 2020年8月1日
谷歌EfficientNet缩放模型,PyTorch实现登热榜
机器学习算法与Python学习
11+阅读 · 2019年6月4日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
【泡泡点云时空】FlowNet3D:学习三维点云中的场景流
泡泡机器人SLAM
41+阅读 · 2019年5月19日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
SRGAN论文笔记
统计学习与视觉计算组
110+阅读 · 2018年4月12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
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