Double Duty: FPGA Architecture to Enable Concurrent LUT and Adder Chain Usage
Notice bibliographique
Résumé
Flexibility and customization are key strengths of Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) when compared to other computing devices. For instance, FPGAs can efficiently implement arbitrary-precision arithmetic operations, and can perform aggressive synthesis optimizations to eliminate ineffectual operations. Motivated by sparsity and mixed-precision in deep neural networks (DNNs), we investigate how to optimize the current logic block architecture to increase its arithmetic density. We find that modern FPGA logic block architectures prevent the independent use of adder chains, and instead only allow adder chain inputs to be fed by look-up table (LUT) outputs. This only allows one of the two primitives—either adders or LUTs—to be used independently in one logic element and prevents their concurrent use, hampering area optimizations. In this work, we propose the Double Duty logic block architecture to enable the concurrent use of the adders and LUTs within a logic element. Without adding expensive logic cluster inputs, we use 4 of the existing inputs to bypass the LUTs and connect directly to the adder chain inputs. We accurately model our changes at both the circuit and CAD levels using open-source FPGA development tools. Our experimental evaluation on a Stratix-10-like architecture demonstrates area reductions of 21.6% on adder-intensive circuits from the Kratos benchmarks, and 9.3% and 8.2% on the more general Koios and VTR benchmarks respectively. These area improvements come without an impact to critical path delay, demonstrating that higher density is feasible on modern FPGA architectures by adding more flexibility in how the adder chain is used. Averaged across all circuits from our three evaluated benchmark set, our Double Duty FPGA architecture improves area-delay product by 9.7%.
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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 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 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 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 ».