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Enregistrement W4376562663 · doi:10.1002/spe.3214

Fast matrix multiplication via compiler‐only layered data reorganization and intrinsic lowering

2023· article· en· W4376562663 sur OpenAlexaff
Braedy Kuzma, Ivan Korostelev, João P. L. de Carvalho, José E. Moreira, Christopher Barton, Guido Araújo, José Nelson Amaral

Notice bibliographique

RevueSoftware Practice and Experience · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueParallel Computing and Optimization Techniques
Établissements canadiensIBM (Canada)University of Alberta
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceCompilerParallel computingKernel (algebra)Matrix multiplicationSupercomputerCode (set theory)Performance improvementMatrix (chemical analysis)Code generationComputational scienceProgramming languageOperating system

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract The resurgence of machine learning has increased the demand for high‐performance basic linear algebra subroutines (BLAS), which have long depended on libraries to achieve peak performance on commodity hardware. High‐performance BLAS implementations rely on a layered approach that consists of tiling and packing layers—for data (re)organization—and micro kernels that perform the actual computations. The algorithm for the tiling and packing layers is target independent but is parameterized to the memory hierarchy and register‐file size. The creation of high‐performance micro kernels requires significant development effort to write tailored assembly code for each architecture. This hand optimization task is complicated by the recent introduction of matrix engines by 's (Matrix Multiply Assist—MMA), (Advanced Matrix eXtensions—AMX), and (Matrix Extensions—ME) to deliver high‐performance matrix operations. This article presents a compiler‐only alternative to the use of high‐performance libraries by incorporating, to the best of our knowledge and for the first time, the automatic generation of the layered approach into LLVM, a production compiler. Modular design of the algorithm, such as the use of LLVM's matrix‐multiply intrinsic for a clear interface between the tiling and packing layers and the micro kernel, makes it easy to retarget the code generation to multiple accelerators. The parameterization of the tiling and packing layers is demonstrated in the generation of code for the MMA unit on IBM's POWER10. This article also describes an algorithm that lowers the matrix‐multiply intrinsic to the MMA unit. The use of intrinsics enables a comprehensive performance study. In processors without hardware matrix engines, the tiling and packing delivers performance up to (Intel)—for small matrices—and more than (POWER9)—for large matrices—faster than PLuTo, a widely used polyhedral optimizer. The performance also approaches high‐performance libraries and is only slower than OpenBLAS and on‐par with Eigen for large matrices. With MMA in POWER10 this solution is, for large matrices, over faster the vector‐extension solution, matches Eigen performance, and achieves up to ofBLASpeak performance.

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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
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 enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,011

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,002

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 Opus0,026
Tête enseignante GPT0,322
Écart entre enseignants0,296 · 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

Citations3
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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