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P2 The Sparse Abstract Machine

稀疏抽象机
ASPLOS Proceedings of the 28th ACM International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, Volume 32023匹配度 1/10 · 该论文研究稀疏张量代数到空间数据流加速器的抽象机与编译器,属于编译/体系结构方向,不涉及用户关注的静态分析、LLM/Agent、浮点程序分析或贝叶斯程序分析。虽然与机器学习系统编译器有弱关联,但与应用静态分析解决 Agentic/ML 系统问题或 LLM 改进程序分析的核心方向基本无关。引用 38 inbox
Olivia Hsu, Maxwell Strange, Ritvik Sharma, Jaeyeon Won, Kunle Olukotun, Joel S. Emer, Mark A. Horowitz, Fredrik Kjølstad
crossref: 2026-09-12

AI 速览

一句话:提出面向稀疏张量代数和空间数据流加速器的抽象机 SAM,并实现编译器 Custard 与仿真评估。

将稀疏张量代数映射到可重构和固定功能的空间数据流加速器,需要同时表达算法、张量格式、调度顺序与硬件优化,现有抽象往往难以兼顾。本文提出稀疏抽象机 SAM:一种面向此类加速器的抽象机模型,定义流式数据流抽象和稀疏原语,可覆盖广泛的已调度张量代数表达式。SAM 数据流图将张量格式与算法自然分离,并支持任意迭代顺序和多种硬件特定优化。作者还实现从高层语言到 SAM 的编译器 Custard,并自动绑定到流式数据流模拟器。评估展示了 SAM 的通用性与可扩展性,探索了稀疏张量代数优化的性能空间,并证明其表达数据流硬件的能力。

问题
如何将稀疏张量代数高效映射到可重构与固定功能的空间数据流加速器,并在统一抽象中表达调度、张量格式和硬件优化。
方法
提出抽象机 SAM,以流式数据流图和稀疏原语分离张量格式与算法,支持任意迭代顺序;实现编译器 Custard 从高层语言生成 SAM,并自动绑定到流式数据流模拟器。
评估
通过流式数据流模拟器评估 SAM 的通用性与可扩展性,探索稀疏张量代数优化的性能空间,并展示其表示数据流硬件的能力。
原文摘要(Abstract)

We propose the Sparse Abstract Machine (SAM), an abstract machine model for targeting sparse tensor algebra to reconfigurable and fixed-function spatial dataflow accelerators. SAM defines a streaming dataflow abstraction with sparse primitives that encompass a large space of scheduled tensor algebra expressions. SAM dataflow graphs naturally separate tensor formats from algorithms and are expressive enough to incorporate arbitrary iteration orderings and many hardware-specific optimizations. We also present Custard, a compiler from a high-level language to SAM that demonstrates SAM's usefulness as an intermediate representation. We automatically bind from SAM to a streaming dataflow simulator. We evaluate the generality and extensibility of SAM, explore the performance space of sparse tensor algebra optimizations using SAM, and show SAM's ability to represent dataflow hardware.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@inproceedings{paperbot10065,
  title = {The Sparse Abstract Machine},
  author = {Olivia Hsu and Maxwell Strange and Ritvik Sharma and Jaeyeon Won and Kunle Olukotun and Joel S. Emer and Mark A. Horowitz and Fredrik Kjølstad},
  booktitle = {ASPLOS},
  year = {2023},
  doi = {10.1145/3582016.3582051}
}