RapidLayout: Fast Hard Block Placement of FPGA-optimized Systolic Arrays using Evolutionary Algorithms
Notice bibliographique
Résumé
Evolutionary algorithms can outperform conventional placement algorithms such as simulated annealing, analytical placement as well as manual placement on metrics such as runtime, wirelength, pipelining cost, and clock frequency when mapping FPGA hard block intensive designs such as systolic arrays on Xilinx UltraScale+ FPGAs. For certain hard-block intensive, systolic array accelerator designs, the commercial-grade Xilinx Vivado CAD tool is unable to provide a legal routing solution without tedious manual placement constraints. Instead, we formulate an automatic FPGA placement algorithm for these hard blocks as a multi-objective optimization problem that targets wirelength squared and maximum bounding box size metrics. We build an end-to-end placement and routing flow called RapidLayout using the Xilinx RapidWright framework. RapidLayout runs 5-6$\times$ faster than Vivado with manual constraints and eliminates the weeks-long effort to generate placement constraints manually for the hard blocks. We also perform automated post-placement pipelining of the long wires inside each convolution block to target 650MHz URAM-limited operation. RapidLayout outperforms (1) the simulated annealer in VPR by 33% in runtime, 1.9-2.4$\times$ in wirelength, and 3-4$\times$ in bounding box size, while also (2) beating the analytical placer UTPlaceF by 9.3$\times$ in runtime, 1.8-2.2$\times$ in wirelength, and 2-2.7$\times$ in bounding box size. We employ transfer learning from a base FPGA device to speed-up placement optimization for similar FPGA devices in the UltraScale+ family by 11-14$\times$ than learning the placements from scratch.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,009 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».