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P2 Gamma: leveraging Gustavson’s algorithm to accelerate sparse matrix multiplication

Gamma:利用 Gustavson 算法加速稀疏矩阵乘法
ASPLOS Proceedings of the 26th ACM International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems2021匹配度 1/10 · 该论文属于计算机体系结构与稀疏线性代数加速方向,研究 spMspM 的数据流和访存优化,并未涉及静态分析、LLM/Agent、浮点程序分析或贝叶斯程序分析,与用户研究画像的核心问题基本无交集。引用 154 inbox
Guowei Zhang, Nithya Attaluri, Joel S. Emer, Daniel Sanchez
crossref: 2026-09-12

AI 速览

一句话:提出 Gamma,利用 Gustavson 算法设计稀疏矩阵乘法加速器,解决现有数据流复用差与访存不规则问题。

稀疏矩阵-稀疏矩阵乘法(spMspM)广泛用于科学与机器学习应用,但在通用架构上效率低,因而适合加速器。现有 spMspM 加速器多采用内积或外积数据流,存在输入或输出复用差的问题,导致高访存流量和低性能。本文提出 Gamma,将 Gustavson 算法引入 spMspM 加速器设计。Gustavson 算法可避免上述复用问题,但其不规则访存模式是此前加速器不支持的。摘要未给出具体实验评估与性能结果,核心贡献在于指出并利用这一替代数据流来设计支持不规则访问的加速器。

问题
spMspM 在通用架构上效率低,现有加速器采用内积或外积数据流,输入/输出复用差,造成高访存流量和低性能;Gustavson 算法虽可避免这些问题,但因其不规则访存模式而未被此前加速器探索。
方法
提出 Gamma 加速器,利用 Gustavson 算法作为 spMspM 的数据流,并针对其不规则内存访问模式进行支持。
评估
摘要未提供具体实验评估方法或性能结果,仅以现有 inner-/outer-product 数据流加速器的局限性作为设计动机。
原文摘要(Abstract)

Sparse matrix-sparse matrix multiplication (spMspM) is at the heart of a wide range of scientific and machine learning applications. spMspM is inefficient on general-purpose architectures, making accelerators attractive. However, prior spMspM accelerators use inner- or outer-product dataflows that suffer poor input or output reuse, leading to high traffic and poor performance. These prior accelerators have not explored Gustavson's algorithm, an alternative spMspM dataflow that does not suffer from these problems but features irregular memory access patterns that prior accelerators do not support.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@inproceedings{paperbot6136,
  title = {Gamma: leveraging Gustavson’s algorithm to accelerate sparse matrix multiplication},
  author = {Guowei Zhang and Nithya Attaluri and Joel S. Emer and Daniel Sanchez},
  booktitle = {ASPLOS},
  year = {2021},
  doi = {10.1145/3445814.3446702}
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