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Enregistrement W3043619075 · doi:10.1109/isca45697.2020.00092

Echo: Compiler-based GPU Memory Footprint Reduction for LSTM RNN Training

2020· preprint· en· W3043619075 sur OpenAlexaff
Bojian Zheng, Nandita Vijaykumar, Gennady Pekhimenko

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAdvanced Neural Network Applications
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceMemory footprintRecurrent neural networkBottleneckCompilerParallel computingDeep learningArtificial intelligenceArtificial neural networkEmbedded systemProgramming language

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The Long-Short-Term-Memory Recurrent Neural Networks (LSTM RNNs) are a popular class of machine learning models for analyzing sequential data. Their training on modern GPUs, however, is limited by the GPU memory capacity. Our profiling results of the LSTM RNN-based Neural Machine Translation (NMT) model reveal that feature maps of the attention and RNN layers form the memory bottleneck, and runtime is unevenly distributed across different layers when training on GPUs. Based on these two observations, we propose to recompute the feature maps of the attention and RNN layers rather than stashing them persistently in the GPU memory. While the idea of feature map recomputation has been considered before, existing solutions fail to deliver satisfactory footprint reduction, as they do not address two key challenges. For each feature map recomputation to be efficient, its effect on (1) the total memory footprint, and (2) the total execution time has to be carefully estimated. To this end, we propose Echo, a new compiler-based optimization scheme that addresses the first challenge with a practical mechanism that estimates the memory benefits of recomputation over the entire computation graph, and the second challenge by non-conservatively estimating the recomputation runtime overhead leveraging layer specifics. Echo reduces the GPU memory footprint automatically and transparently without any changes required to the training source code, and is effective for models beyond LSTM RNNs. We evaluate Echo on numerous state-of-the-art machine learning workloads, including NMT, DeepSpeech2, Transformer, and ResNet, on real systems with modern GPUs and observe footprint reduction ratios of 1. 89x on average and 3. 13x maximum. Such reduction can be converted into faster training with a larger batch size, savings in GPU energy consumption (e.g., training with one GPU as fast as with four), and/or an increase in the maximum number of layers under the same GPU memory budget. Echo is open-sourced as a part of the MXNet 2.0 framework.11https://issues.apache.org/jirdprojects/MXNET/issues/MXNET-1450

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,016

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0030,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,001

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.

Tête enseignante Opus0,118
Tête enseignante GPT0,323
Écart entre enseignants0,204 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations33
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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