TEA-S: A Tiny and Efficient Architecture for PLAC-Based Softmax in Transformers

Softmax函数 计算 变压器 计算机科学 数学 算法 离散数学 算术 人工神经网络 人工智能 电气工程 工程类 电压
作者
Zhengyu Mei,Hongxi Dong,Yuxuan Wang,Hongbing Pan
出处
期刊:IEEE Transactions on Circuits and Systems Ii-express Briefs [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:70 (9): 3594-3598 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tcsii.2023.3265710
摘要

With the popularity of Transformer neural networks, it is inevitable for hardware accelerators to perform nonlinear computation mainly based on the softmax operation. However, a better compromise between the algorithm performance and hardware overhead is always a constant challenge. Hence, this brief advances a tiny and efficient architecture named TEA-S to implement the softmax function with the universal approximation scheme based on Piecewise Linear Approximation Computation (PLAC). With the first co-optimization of calculation and memory, TEA-S can better achieve the design goals of the tiny area and high efficiency. The implementation results show that the peak efficiency of processing 8-bit quantized data will be 487.51 Gps/(mm $^{{2}}{\cdot }$ mW) with the tiny area of $3052.43~{\mu }{\mathrm {m}}^{2}$ at the frequency of 0.5 GHz under 90-nm CMOS technology. Moreover, TEA-S can offer the universal solution to any lengths of input sequences, providing negligible accuracy loss in Transformers compared to the quantized baselines.

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