SOLE: Hardware-Software Co-design of Softmax and LayerNorm for Efficient Transformer Inference

Softmax函数 计算机科学 加速 推论 规范化(社会学) 变压器 高效能源利用 计算 量化(信号处理) 计算机工程 软件 算法 并行计算 人工智能 计算机硬件 工程类 深度学习 电压 社会学 电气工程 程序设计语言 人类学
作者
Wenxun Wang,Shuchang Zhou,Wenyu Sun,Peiqin Sun,Yongpan Liu
标识
DOI:10.1109/iccad57390.2023.10323725
摘要

Transformers have shown remarkable performance in both natural language processing (NLP) and computer vision (CV) tasks. However, their real-time inference speed and efficiency are limited due to the inefficiency in Softmax and Layer Normalization (LayerNorm). Previous works based on function approximation suffer from inefficient implementation as they place emphasis on computation while disregarding memory overhead concerns. Moreover, such methods rely on retraining to compensate for approximation error which can be costly and inconvenient. In this paper, we present SOLE, a hardware-software co-design for Softmax and LayerNorm which is composed of E2Softmax and AILayerNorm. E2Softmax utilizes log2 quantization of exponent function and log-based division to approximate Softmax while AILayerNorm adopts low-precision statistic calculation. Compared with state-of-the-art designs, we achieve both low-precision calculation and low bit-width storage on Softmax and LayerNorm. Experiments show that SOLE maintains inference accuracy without retraining while offering orders of magnitude speedup and energy savings over GPU, achieving 3.04×, 3.86× energy-efficiency improvements and 2.82×, 3.32× area-efficiency improvements over prior state-of-the-art custom hardware for Softmax and LayerNorm, respectively.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
jing216发布了新的文献求助10
刚刚
JimmyFun发布了新的文献求助10
刚刚
我来了发布了新的文献求助10
1秒前
西溪完成签到,获得积分10
1秒前
小熊软糖发布了新的文献求助10
2秒前
MRIlingMei完成签到,获得积分10
2秒前
liming发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
余姓懒完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
汉堡包应助酷酷采纳,获得10
5秒前
congjia完成签到,获得积分10
9秒前
hazel完成签到,获得积分10
9秒前
weiwei发布了新的文献求助10
11秒前
14秒前
大胆的忆寒完成签到,获得积分10
15秒前
桐桐应助weiwei采纳,获得10
16秒前
17秒前
Pluto发布了新的文献求助10
18秒前
情怀应助123采纳,获得10
19秒前
jeonghan完成签到 ,获得积分10
20秒前
20秒前
大胆海瑶完成签到,获得积分10
20秒前
呆萌谷兰发布了新的文献求助10
20秒前
星辰大海应助LUCKY采纳,获得10
21秒前
洛洛完成签到,获得积分10
23秒前
开心妙之完成签到 ,获得积分10
24秒前
FCL发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
Bismarck发布了新的文献求助10
28秒前
29秒前
洛洛发布了新的文献求助10
29秒前
KK完成签到,获得积分10
33秒前
sciq完成签到,获得积分10
34秒前
jnngshan完成签到,获得积分10
35秒前
37秒前
Squirrel完成签到,获得积分10
37秒前
38秒前
jing216发布了新的文献求助10
40秒前
科研小辣机完成签到 ,获得积分10
40秒前
高分求助中
The Oxford Handbook of Social Cognition (Second Edition, 2024) 1050
Kinetics of the Esterification Between 2-[(4-hydroxybutoxy)carbonyl] Benzoic Acid with 1,4-Butanediol: Tetrabutyl Orthotitanate as Catalyst 1000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Handbook of Qualitative Cross-Cultural Research Methods 600
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3139963
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2790878
关于积分的说明 7796853
捐赠科研通 2447242
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1301754
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626336
版权声明 601194