随着对高性能AI应用的需求不断增长,CPU架构设计的创新也在不断推进。特别是卷积神经网络(CNN)等机器学习工作负载变得越来越计算密集型,架构师们面临着在提高性能的同时保持效率和灵活性的挑战。我们的即将举行的网络研讨会揭示了一种前沿解决方案——一种针对RISC-V CPU的新颖架构,引入了先进的矩阵扩展和自定义量化指令,为CNN加速设定了新的基准。

该架构的核心在于开发了可扩展的、与VLEN无关的矩阵乘法/累加指令。这些指令经过精心设计,能够在不同的向量长度下保持一致的性能,从而确保在不同硬件配置中的可移植性。通过瞄准计算能力和内存效率,该架构在提高计算强度的同时降低了内存带宽需求。

这种可扩展性使其成为硬件供应商和系统架构师的理想选择,他们希望优化CNN工作负载而不受特定硬件约束的限制。无论您是在较小的嵌入式系统还是高性能数据中心环境中工作,这种设计都能确保稳健且灵活的性能提升。

为了进一步提升性能,该架构引入了一个二维加载/存储单元(LSU),用于优化矩阵分块。这一创新大大减少了内存访问开销,高效处理计算期间的矩阵数据。此外,零开销边界处理确保最小的用户配置周期,简化开发人员流程同时最大化资源利用率。

这些改进共同提供了更流畅、更快的CNN处理,增强了可用性和计算效率。这种改进的内存管理直接促成了架构的卓越计算强度指标,在VLEN 512配置下达到令人印象深刻的9.6。

通过引入自定义量化指令,这一架构的关键亮点进一步提升了CNN的计算速度和效率。该指令简化了量化神经网络中的数据处理,减少延迟和功耗,同时保持准确性。结果是CNN性能的显著提升,在GeMM和CNN特定的工作负载中均表现出色。

初步结果显示,内核循环MAC利用率超过75%,证明了该架构能够最大化处理能力和效率。这些指标得到了复杂的软件展开技术的支持,优化了数据流和计算模式,进一步推动了性能提升。

加入我们,探索RISC-V AI性能的未来。这一突破性架构展示了RISC-V CPU在应对当今AI挑战方面的巨大潜力。通过集成新颖的矩阵扩展、自定义指令和高级内存管理策略,它提供了一个面向未来的平台,用于CNN加速。