训练机学习(ML)算法是一个计算密集型过程,由于反复访问大型培训数据集,经常会陷入内存。结果,以处理器为中心的系统(例如CPU,GPU)遭受了内存单元和处理单元之间的昂贵数据移动,这会消耗大量的能量和执行周期。以内存为中心的计算系统,即具有内存(PIM)功能,可以减轻此数据运动瓶颈。我们的目标是了解现代通用PIM体系结构加速ML培训的潜力。为此,我们(1)在现实世界通用PIM体系结构上实现了几种代表性的经典ML算法(即线性回归,逻辑回归,决策树,K-均值聚类),(2)严格评估并表征它们在准确性,性能和缩放方面以及(3)与CPU和GPU上的对应物实现相比。我们对具有2500多个PIM核心的真实内存计算系统的评估表明,当PIM硬件在必要的操作和数据类型上,通用PIM架构可以极大地加速内存的ML工作负载。例如,我们对决策树的PIM实施比8核Intel Xeon上的最先进的CPU版本$ 27 \ times $ $,并且比最先进的GPU快$ 1.34 \ times $ $ NVIDIA A100上的版本。我们在PIM上的K-Means聚类分别为$ 2.8 \ times $和$ 3.2 \ times $ $,分别是最先进的CPU和GPU版本。据我们所知,我们的工作是第一个评估现实世界中PIM架构的ML培训的工作。我们以关键的观察,外卖和建议结束,可以激发ML工作负载的用户,PIM架构的程序员以及未来以内存计算系统的硬件设计师和架构师。
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训练机学习算法是一个计算密集型过程,由于反复访问大型培训数据集,因此经常会限制内存。结果,以处理器为中心的系统(例如CPU,GPU)遭受了内存单元和处理单元之间的昂贵数据移动,这会消耗大量的能量和执行周期。以内存为中心的计算系统,即具有内存处理(PIM)功能的计算系统,可以减轻此数据运动瓶颈。我们的目标是了解现代通用PIM体系结构加速机器学习培训的潜力。为此,我们(1)将几种代表性的经典机器学习算法(即线性回归,逻辑回归,决策树,K-均值聚类)上实现在现实世界通用PIM架构上(2)以术语来表征它们与CPU和GPU上的同行实现相比,(3)将其准确性,性能和缩放率进行比较。我们对具有2500多个PIM核心的内存计算系统进行的实验评估表明,当PIM硬件在必要的操作和数据类型上,通用PIM体系结构可以极大地加速记忆的机器学习工作负载。据我们所知,我们的工作是第一个评估现实世界通用PIM体系结构的机器学习算法培训的工作。
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