SDA: Low-Bit Stable Diffusion Acceleration on Edge FPGAs
Notice bibliographique
Résumé
This paper introduces SDA, the first effort to adapt the expensive stable diffusion (SD) model for edge FPGA deployment. First, we apply quantization-aware training to quantize its weights to 4 -bit and activations to 8 -bit ($W 4 A 8$) with a negligible accuracy loss. Based on that, we propose a high-performance hybrid systolic array (hybridSA) architecture that natively executes convolution and attention operators across varying quantization bit-widths (e.g., $W 4 A 8$ and all 8 -bit $Q K^{T} V$ in attention). To improve computational efficiency, hybridSA integrates diverse DSP packing techniques into hybrid weightstationary and output-stationary dataflows that are optimized for convolution and attention. It also supports flexible dataflow transitions to address the distinct demands of its output sequence by subsequent nonlinear operators. Moreover, we observe that nonlinear operators become the new performance bottleneck after the acceleration of convolution and attention, and offload them onto the FPGA as well. To reduce the latency of each nonlinear operator, we pipeline its own execution at a fine granularity. To minimize the resource utilization of nonlinear operators, we carefully balance their execution with hybridSA in a coarse-grained pipeline. Experimental results demonstrate that our low-bit ($W 4 A 8$) SDA accelerator on the embedded AMDXilinx ZCU102 FPGA achieves a speedup of $97.3 \times$ (which takes about $\mathrm{2 . 1}$ minutes for one SD inference), compared to the original SD-v1.5 model on the ARM Cortex-A53 CPU (which takes about 3.5 hours for one SD inference). Our SDA project is open sourced here: https://github.com/Michaela1224/SDA_code.
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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,009 | 0,002 |
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.
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 ».