KR102490539B1 - Method for generating program for use in accelerator for deep learning - Google Patents
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Abstract
본 개시는 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법에 관한 것이다. 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법은, 딥러닝 애플리케이션을 수신하는 단계, 딥러닝 애플리케이션에 포함된 단위 연산 리스트를 생성하는 단계, 단위 연산 리스트로부터 중간 표현을 생성하는 단계 및 중간 표현을 기초로 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 단계를 포함한다.The present disclosure relates to a method of generating a program for an accelerator for deep learning. A method for generating a program for an accelerator for deep learning includes receiving a deep learning application, generating a unit operation list included in the deep learning application, generating an intermediate expression from the unit operation list, and based on the intermediate expression. and generating programs for accelerators for deep learning applications.
Description
본 발명은 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램 생성 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 딥러닝 애플리케이션에 포함된 단위 연산들을 결합하여 딥러닝을 위한 최적의 가속기용 프로그램을 생성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for generating a program for an accelerator for deep learning. Specifically, it relates to a method of generating an optimal accelerator program for deep learning by combining unit operations included in a deep learning application.
딥러닝 애플리케이션을 작성하는 애플리케이션 프로그래머는 주로 딥러닝 프레임워크(예: TensorFlow)를 사용하여 단위 연산의 조합을 표현하며, 딥러닝 프레임워크는 애플리케이션 프로그래머가 명시한 연산들을 미리 구현된 단위 연산용 개별 프로그램에 매핑시켜 실행할 수 있다. 미리 구현된 단위 연산용 개별 프로그램은 일반적으로 하드웨어 제조사가 배포하는 프리미티브 라이브러리(예: Nvidia의 cuDNN, Intel의 MKL-DNN)를 활용하여 구현될 수 있으며, 해당 프로그램의 소스 코드는 통상적으로 공개되어 있지 않다.Application programmers who write deep learning applications usually use a deep learning framework (e.g. TensorFlow) to express combinations of unit operations. It can be mapped and executed. Individual pre-implemented programs for unit operations can be implemented using primitive libraries distributed by hardware manufacturers (e.g., Nvidia's cuDNN, Intel's MKL-DNN), and the source code of the corresponding program is not normally open to the public. not.
단위 연산의 조합을 처리할 때 단위 연산 각각을 별도의 프로그램으로 실행하는 것보다 단위 연산의 조합을 하나의 프로그램으로 구현하여 처리할 시 성능 향상을 얻을 수 있다. 예를 들어, 두 개의 단위 연산 A 및 B가 순차적으로 실행되며, A의 연산 결과를 B의 입력으로 사용하는 경우, A 및 B를 한꺼번에 처리하는 프로그램을 작성하면, A의 결과를 메모리에 저장하고 B에서 이를 읽는 오버헤드를 없앨 수 있다. 이와 같은 기법을 커널 퓨전(kernel fusion)이라고 부른다.When processing a combination of unit operations, performance can be improved when the combination of unit operations is implemented as a single program rather than executing each unit operation as a separate program. For example, if two unit operations A and B are executed sequentially and the result of A's operation is used as an input to B, if a program is written that processes A and B simultaneously, the result of A is stored in memory and You can get rid of the overhead of reading it in B. This technique is called kernel fusion.
커널 퓨전을 사용하여 딥러닝 애플리케이션을 가속화하고자 하는 연구/발명/프로그램은 이미 개발되어 있으나, 미리 정해진 패턴에 대해서만 커널 퓨전을 실행할 수 있다는 한계가 있다. 즉, 종래 기술에 따르면, 미리 정의하지 않은 단위 연산 패턴에 대해서는 단위 연산을 결합한 프로그램이 생성되지 못할 수 있다.Research/inventions/programs to accelerate deep learning applications using kernel fusion have already been developed, but there is a limitation in that kernel fusion can be executed only for predetermined patterns. That is, according to the prior art, a program combining unit operations may not be generated for a unit operation pattern that is not previously defined.
본 개시는 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공한다.The present disclosure provides a method and a computer program for generating a program for an accelerator for deep learning to solve the above problems.
본 개시는 방법, 장치 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함한 다양한 방식으로 구현될 수 있다.The present disclosure may be implemented in a variety of ways, including a method, apparatus, or computer program stored on a computer readable storage medium.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법은, 딥러닝 애플리케이션을 수신하는 단계, 딥러닝 애플리케이션에 포함된 단위 연산 리스트를 생성하는 단계, 단위 연산 리스트로부터 중간 표현을 생성하는 단계 및 중간 표현을 기초로 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, a method for generating a program for an accelerator for deep learning includes receiving a deep learning application, generating a unit operation list included in the deep learning application, and an intermediate expression from the unit operation list. and generating a program for an accelerator for a deep learning application based on the intermediate expression.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 단위 연산 분할 스케쥴러에 의해, 딥러닝 애플리케이션을 분석함으로써, 딥러닝 애플리케이션에 포함된 복수의 단위 연산을 추출하는 단계를 더 포함한다. 딥러닝 애플리케이션에 포함된 단위 연산 리스트를 생성하는 단계는, 추출된 복수의 단위 연산을 포함하는 단위 연산 리스트를 생성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, the method further includes extracting a plurality of unit operations included in the deep learning application by analyzing the deep learning application using a unit operation division scheduler. Generating a unit operation list included in the deep learning application includes generating a unit operation list including a plurality of extracted unit operations.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 추출된 복수의 단위 연산의 패턴을 분석함으로써 복수의 단위 연산의 데이터 의존 관계를 결정하는 단계 및 결정된 복수의 단위 연산의 데이터 의존 관계를 기초로, 딥러닝 애플리케이션에 대응하는 복수의 분할 스케쥴을 결정하는 단계를 더 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, determining a data dependency relationship of a plurality of unit operations by analyzing a pattern of a plurality of extracted unit operations, and based on the determined data dependency relationship of a plurality of unit operations, a deep learning application and determining a plurality of corresponding division schedules.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 단위 연산 분할 스케쥴러에 의해, 복수의 분할 스케쥴 중 하나의 분할 스케쥴을 선택하는 단계를 더 포함한다. 단위 연산 리스트로부터 중간 표현을 생성하는 단계는, 선택된 하나의 분할 스케쥴에 기초하여, 중간 표현 DB로부터, 단위 연산 리스트에 대응하는 복수의 단위 연산 중간 표현을 추출하는 단계 - 복수의 단위 연산 중간 표현의 각각은 하나의 스레드 블록의 연산에 대한 데이터 플로우 그래프를 나타냄 - 및 선택된 하나의 분할 스케쥴에 기초하여 추출된 복수의 단위 연산 중간 표현을 연결함으로써, 하나 이상의 중간 표현을 생성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, the method further includes selecting one division schedule from among a plurality of division schedules by a unit operation division scheduler. The step of generating an intermediate expression from the unit operation list is the step of extracting a plurality of unit operation intermediate expressions corresponding to the unit operation list from the intermediate expression DB based on one selected division schedule - of the plurality of unit operation intermediate expressions Each represents a data flow graph for an operation of one thread block - and generating one or more intermediate expressions by connecting a plurality of unit operation intermediate expressions extracted based on a selected split schedule.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 중간 표현을 기초로 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 단계는, 선택된 하나의 분할 스케쥴을 기초로 생성된 하나 이상의 중간 표현의 각각에 대응하는 가속기용 프로그램을 생성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, generating an accelerator program for a deep learning application based on an intermediate expression includes an accelerator program corresponding to each of one or more intermediate expressions generated based on one selected split schedule. It includes the step of generating.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 생성된 가속기용 프로그램의 성능을 결정하는 단계, 결정된 가속기용 프로그램의 성능을 단위 연산 분할 스케쥴러에 제공하는 단계 및 결정된 가속기용 프로그램의 성능을 기초로, 단위 연산 분할 스케쥴러에 의해, 복수의 분할 스케쥴 중에서 선택된 분할 스케쥴 이외의 다른 하나의 분할 스케쥴을 선택하는 단계를 더 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, determining the performance of the generated accelerator program, providing the determined performance of the accelerator program to a unit operation division scheduler, and dividing unit operations based on the determined performance of the accelerator program The method further includes selecting, by the scheduler, another divided schedule other than the selected divided schedule from among the plurality of divided schedules.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 결정된 복수의 분할 스케쥴에 대응하는 복수의 가속기용 프로그램을 생성하는 단계 및 복수의 가속기용 프로그램의 각각의 성능을 결정하는 단계를 더 포함한다. 중간 표현을 기초로 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 단계는, 결정된 성능을 기초로, 생성된 복수의 가속기용 프로그램 중 하나의 가속기용 프로그램을 선택하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, the method further includes generating programs for a plurality of accelerators corresponding to the plurality of determined split schedules and determining performance of each of the programs for the plurality of accelerators. Generating an accelerator program for a deep learning application based on the intermediate expression includes selecting one accelerator program from among a plurality of generated accelerator programs based on the determined performance.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 중간 표현은 각각의 스칼라 연산을 나타내는 복수의 노드와 스칼라 연산 사이의 의존 관계를 나타내는 엣지를 포함하는 그래프로 나타낸다. 중간 표현을 기초로 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 단계는, 중간 표현의 그래프를 역 후위 순회로 탐색하여 각 노드의 연산에 해당하는 핵심 연산 코드를 생성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, the intermediate representation is represented as a graph including a plurality of nodes representing each scalar operation and an edge representing a dependency relationship between the scalar operations. The step of generating a program for an accelerator for a deep learning application based on the intermediate expression includes generating a key operation code corresponding to an operation of each node by traversing the graph of the intermediate expression in reverse postorder traversal.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 중간 표현을 기초로 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 단계는, 딥러닝 애플리케이션에 사용되는 하드웨어 및 타겟 프로그램 언어를 획득하는 단계, 미리 저장된 기초 코드 DB로부터, 획득된 하드웨어 및 타겟 프로그램 언어에 대응하는 기초 코드를 추출하는 단계 및 추출된 기초 코드 및 생성된 핵심 연산 코드를 포함하는 가속기용 프로그램을 생성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, generating a program for an accelerator for a deep learning application based on an intermediate expression includes acquiring hardware and a target program language used in the deep learning application, from a pre-stored basic code DB. , extracting a base code corresponding to the acquired hardware and target program language, and generating a program for an accelerator including the extracted base code and the generated core operation code.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상술된 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위해 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공된다.According to one embodiment of the present disclosure, a computer program stored in a computer-readable recording medium is provided to execute the above-described method for generating a program for an accelerator for deep learning in a computer.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 프로세서는 딥러닝 애플리케이션에 포함된 단위 연산들을 기초로 최적의 성능을 나타낼 수 있는 단위 연산의 조합에 대응되는 가속기용 프로그램을 실시간으로 생성함으로써, 오버헤드 등을 감소시켜 딥러닝 애플리케이션의 성능을 향상시킬 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, the processor generates in real time an accelerator program corresponding to a combination of unit operations capable of exhibiting optimal performance based on unit operations included in a deep learning application, thereby reducing overhead and the like. This can improve the performance of deep learning applications.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 프로세서는 딥러닝 애플리케이션이 어떤 단위 연산 및/또는 단위 연산의 조합을 포함하고 있더라도, 딥러닝 애플리케이션을 구성하는 단위 연산들을 조합하여 가속기용 프로그램을 생성할 수 있으며, 분할 스케쥴에 따른 각각의 가속기용 프로그램의 성능을 기초로, 최적의 성능을 갖는 가속기용 프로그램을 생성 및/또는 선택할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, the processor may generate a program for an accelerator by combining unit operations constituting the deep learning application, even if the deep learning application includes any unit operation and / or combination of unit operations, Based on the performance of each accelerator program according to the division schedule, it is possible to generate and/or select an accelerator program having optimal performance.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 프로그래머의 개입 없이, 프로세서는 하나 이상의 단위 연산을 조합하여 실시간으로 가속기용 프로그램을 생성할 수 있으므로, 최적의 가속기용 프로그램을 생성하는 일련의 과정을 자동화할 수 있다. 즉, 추가적인 인적 자원의 투입 없이 딥러닝 애플리케이션을 위한 코드를 생성하거나, 기존 딥러닝 애플리케이션의 성능을 향상시킬 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, a processor can generate a program for an accelerator in real time by combining one or more unit operations without the intervention of a programmer, so a series of processes for generating an optimal program for an accelerator can be automated. . That is, code for deep learning applications can be generated or the performance of existing deep learning applications can be improved without additional human resource input.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 프로세서는, 분할 스케쥴에 따라 하나 이상의 단위 연산 중간 표현들을 적절히 연결하여, 최적의 중간 표현을 생성할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, the processor may generate an optimal intermediate expression by appropriately connecting one or more unit operation intermediate expressions according to a division schedule.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 프로세서는 중간 표현에 대응되는 코드를 실시간으로 생성하여 가속기용 프로그램을 생성할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, a processor may generate a program for an accelerator by generating codes corresponding to intermediate expressions in real time.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 분할 스케쥴에 따른 가속기용 프로그램 중 성능이 가장 우수한 최종 가속기용 프로그램이 생성될 수 있으며, 생성된 최종 가속기용 프로그램이 딥러닝 애플리케이션을 구동하기 위해 사용될 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, a final accelerator program having the best performance among accelerator programs according to a division schedule may be generated, and the created final accelerator program may be used to drive a deep learning application.
본 개시의 실시예들은, 이하 설명하는 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 유사한 참조 번호는 유사한 요소들을 나타내지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따라 프로세서가 가속기용 프로그램을 생성하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 딥러닝 기반 가속기용 프로그램을 생성하는 방법의 예시를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 단위 연산 분할 스케쥴러가 단위 연산 리스트를 생성하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 단위 연산 분할 스케쥴러가 복수의 분할 스케쥴을 결정하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 중간 표현 변환 모듈이 중간 표현을 생성하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라 중간 표현 변환 모듈이 단위 연산 중간 표현들을 연결하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 코드 생성기가 가속기용 프로그램을 생성하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 중간 표현의 데이터플로우 그래프를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라 최종 가속기용 프로그램을 생성하는 예시를 나타내는 블록도이다.Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings described below, wherein like reference numbers indicate like elements, but are not limited thereto.
1 is a diagram illustrating an example in which a processor generates a program for an accelerator according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a block diagram showing an internal configuration of a processor according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a flowchart illustrating an example of a method of generating a program for a deep learning-based accelerator according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a diagram illustrating an example of generating a unit operation list by a unit operation division scheduler according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a diagram illustrating an example in which a unit operation division scheduler determines a plurality of division schedules according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a diagram illustrating an example of generating an intermediate expression by an intermediate expression conversion module according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a diagram illustrating an example in which an intermediate expression conversion module connects unit operation intermediate expressions according to an embodiment of the present disclosure.
8 is a diagram illustrating an example in which a code generator generates a program for an accelerator according to an embodiment of the present disclosure.
9 is an exemplary diagram illustrating a dataflow graph of an intermediate expression according to an embodiment of the present disclosure.
10 is a block diagram illustrating an example of generating a program for a final accelerator according to an embodiment of the present disclosure.
이하, 본 개시의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, specific details for the implementation of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the following description, if there is a risk of unnecessarily obscuring the gist of the present disclosure, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted.
첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응되는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.In the accompanying drawings, identical or corresponding elements are given the same reference numerals. In addition, in the description of the following embodiments, overlapping descriptions of the same or corresponding components may be omitted. However, omission of a description of a component does not intend that such a component is not included in an embodiment.
개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 통상의 기술자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.Advantages and features of the disclosed embodiments, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the following embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present disclosure is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms, but only the present embodiments make the present disclosure complete, and the present disclosure does not extend the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided only for complete information.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.Terms used in this specification will be briefly described, and the disclosed embodiments will be described in detail. The terms used in this specification have been selected from general terms that are currently widely used as much as possible while considering the functions in the present disclosure, but they may vary according to the intention of a person skilled in the related field, a precedent, or the emergence of new technology. In addition, in a specific case, there is also a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the invention. Therefore, the terms used in the present disclosure should be defined based on the meaning of the terms and the general content of the present disclosure, not simply the names of the terms.
본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Expressions in the singular number in this specification include plural expressions unless the context clearly dictates that they are singular. Also, plural expressions include singular expressions unless the context clearly specifies that they are plural. When it is said that a certain part includes a certain component in the entire specification, this means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
또한, 명세서에서 사용되는 '모듈' 또는 '부'라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어 구성요소를 의미하며, '모듈' 또는 '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만, '모듈' 또는 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '모듈' 또는 '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, '모듈' 또는 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 또는 변수들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구성요소들과 '모듈' 또는 '부'들은 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '모듈' 또는 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '모듈' 또는 '부'들로 더 분리될 수 있다.Also, the term 'module' or 'unit' used in the specification means a software or hardware component, and the 'module' or 'unit' performs certain roles. However, 'module' or 'unit' is not meant to be limited to software or hardware. A 'module' or 'unit' may be configured to reside in an addressable storage medium and may be configured to reproduce one or more processors. Thus, as an example, a 'module' or 'unit' includes components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, and attributes. , procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, or variables. Functions provided within components and 'modules' or 'units' may be combined into a smaller number of components and 'modules' or 'units', or further components and 'modules' or 'units'. can be further separated.
본 개시의 일 실시예에 따르면, '모듈' 또는 '부'는 프로세서 및 메모리로 구현될 수 있다. '프로세서'는 범용 프로세서, 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 제어기, 마이크로제어기, 상태 머신, 멀티코어 CPU, GPU, FPGA 등과 같은 가속기 등을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 몇몇 환경에서, '프로세서'는 주문형 반도체(ASIC), 프로그램가능 로직 디바이스(PLD), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 등을 지칭할 수도 있다. '프로세서'는, 예를 들어, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들의 조합, DSP 코어와 결합한 하나 이상의 마이크로프로세서들의 조합, 또는 임의의 다른 그러한 구성들의 조합과 같은 처리 디바이스들의 조합을 지칭할 수도 있다. 또한, '메모리'는 전자 정보를 저장 가능한 임의의 전자 컴포넌트를 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. '메모리'는 임의 액세스 메모리(RAM), 판독-전용 메모리(ROM), 비-휘발성 임의 액세스 메모리(NVRAM), 프로그램가능 판독-전용 메모리(PROM), 소거-프로그램가능 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거가능 PROM(EEPROM), 플래쉬 메모리, 자기 또는 광학 데이터 저장장치, 레지스터들 등과 같은 프로세서-판독가능 매체의 다양한 유형들을 지칭할 수도 있다. 프로세서가 메모리로부터 정보를 판독하고/하거나 메모리에 정보를 기록할 수 있다면 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다고 불린다. 프로세서에 집적된 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다.According to one embodiment of the present disclosure, a 'module' or 'unit' may be implemented with a processor and a memory. 'Processor' should be interpreted broadly to include general-purpose processors, central processing units (CPUs), microprocessors, digital signal processors (DSPs), controllers, microcontrollers, state machines, accelerators such as multicore CPUs, GPUs, FPGAs, etc. . In some circumstances, 'processor' may refer to an application specific integrated circuit (ASIC), programmable logic device (PLD), field programmable gate array (FPGA), or the like. 'Processor' refers to a combination of processing devices, such as, for example, a combination of a DSP and a microprocessor, a combination of a plurality of microprocessors, a combination of one or more microprocessors in conjunction with a DSP core, or a combination of any other such configurations. You may. Also, 'memory' should be interpreted broadly to include any electronic component capable of storing electronic information. 'Memory' includes random access memory (RAM), read-only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read-only memory (PROM), erasable-programmable read-only memory (EPROM), It may also refer to various types of processor-readable media, such as electrically erasable PROM (EEPROM), flash memory, magnetic or optical data storage, registers, and the like. A memory is said to be in electronic communication with the processor if the processor can read information from and/or write information to the memory. Memory integrated with the processor is in electronic communication with the processor.
본 개시에서, 'DNN(Deep Neural Network) 프레임워크' 또는 '딥러닝 프레임워크'는, 딥러닝 애플리케이션 작성 및 실행을 용이하게 하는 만들어진 임의의 소프트웨어 집합체를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이러한 DNN 프레임워크는 개발자로 하여금 높은 숙련도가 요구되는 병렬 프로그래밍 모델 또는 프로그램을 보다 손쉽게 이용할 수 있도록, 딥러닝 처리 또는 딥러닝 연산 함수를 가속기에 적용하여 학습(training) 과정과 추론(inference) 과정을 가속할 수 있다. 예를 들어, DNN 프레임워크는 최근에 널리 사용되고 있는 Caffe, Tensorflow, Pytorch, CNTK 및 Theano 등의 DNN 프레임워크를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present disclosure, a 'deep neural network (DNN) framework' or a 'deep learning framework' may include any created software assembly that facilitates the creation and execution of deep learning applications. According to one embodiment, such a DNN framework applies a deep learning processing or deep learning operation function to an accelerator so that a developer can more easily use a parallel programming model or program requiring high proficiency, thereby performing a training process and It can speed up the inference process. For example, DNN frameworks may include, but are not limited to, recently widely used DNN frameworks such as Caffe, Tensorflow, Pytorch, CNTK, and Theano.
본 개시에서, '딥러닝 애플리케이션'은, 복수의 단위 연산의 조합을 지칭할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 딥러닝 애플리케이션 프로그래머는 딥러닝 프레임 워크(예를 들어, Tensorflow, Pytorch, CNTK, Caffe 등)를 사용하여 복수의 단위 연산의 조합을 작성함으로써, 딥러닝 애플리케이션을 생성할 수 있다.In the present disclosure, 'deep learning application' may refer to a combination of a plurality of unit operations. According to one embodiment, a deep learning application programmer can create a deep learning application by writing a combination of a plurality of unit operations using a deep learning framework (eg, Tensorflow, Pytorch, CNTK, Caffe, etc.) .
본 개시에서, '단위 연산(element-wise operation)'은 딥러닝 애플리케이션을 구성하는 임의의 스칼라 연산 및/또는 스칼라 연산의 집합을 지칭할 수 있으며, 이에 한정되지 않으나, 예를 들어, 덧셈 연산, 뺄셈 연산, 최대값 연산, 최소값 연산, 부동 소수점 곱셈 연산, 합성곱(convolution), 행렬 곱셈, ReLU(Recitified Linear Unit), 풀링(pooling), LSTM(Long Short-Term Memory), GRU(Gated Recurrent Unit) 등의 연산을 포함할 수 있다.In the present disclosure, an 'element-wise operation' may refer to any scalar operation and/or a set of scalar operations constituting a deep learning application, but is not limited thereto, for example, an addition operation, Subtraction operation, maximum value operation, minimum value operation, floating point multiplication operation, convolution, matrix multiplication, Recitified Linear Unit (ReLU), pooling, Long Short-Term Memory (LSTM), Gated Recurrent Unit (GRU) ) and the like.
본 개시에서, '단위 연산 중간 표현'은 하나의 스레드 블록(Thread Block)의 연산을 표현하는 데이터플로우 그래프(Data Flow Graph, 이하, DFS)를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 단위 연산 중간 표현은 스칼라 연산을 나타내는 복수의 노드(node)와 스칼라 연산 사이의 의존 관계를 나타내는 엣지(edge)를 포함하는 그래프로 표현될 수 있다.In the present disclosure, 'unit operation intermediate expression' may refer to a Data Flow Graph (DFS) representing an operation of one thread block. For example, the unit operation intermediate expression may be expressed as a graph including a plurality of nodes representing scalar operations and edges representing dependencies between scalar operations.
본 개시에서, '중간 표현'은 데이터 의존 관계를 기초로 생성된 하나 이상의 단위 연산 중간 표현의 조합을 지칭할 수 있으며, 예를 들어, DFS로 나타낼 수 있다.In the present disclosure, 'intermediate expression' may refer to a combination of one or more unit operation intermediate expressions generated based on data dependency relationships, and may be represented by, for example, DFS.
본 개시에서, '분할 스케쥴'은 딥러닝 애플리케이션에 포함된 단위 연산의 패턴을 분석해서 가속기용 프로그램을 어떻게 구현할지에 대한 스케쥴을 지칭할 수 있으며, 딥러닝 애플리케이션에 포함된 단위 연산, 단위 연산의 실행 순서, 단위 연산의 의존 관계 등에 기초하여 하나 이상의 분할 스케쥴 또는 복수의 분할 스케쥴이 결정될 수 있다.In the present disclosure, 'division schedule' may refer to a schedule for how to implement a program for an accelerator by analyzing a pattern of unit operations included in a deep learning application, One or more division schedules or a plurality of division schedules may be determined based on an execution order, a dependency relationship of unit operations, and the like.
본 개시에서, '핵심 연산 코드'는 가속기용 프로그램 중 적어도 일부를 구성하는 코드를 지칭할 수 있으며, 예를 들어, 중간 표현을 나타내는 코드를 지칭할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 가속기를 GPU로 사용하고 GPU를 타겟으로 CUDA 프로그램을 사용하는 경우, 핵심 연산 코드는 가속기용 프로그램의 커널 중간의 연산 부분을 지칭할 수 있다.In the present disclosure, a 'core operation code' may refer to a code constituting at least a part of a program for an accelerator, and may refer to a code representing an intermediate expression, for example. According to one embodiment, when an accelerator is used as a GPU and a CUDA program is used as a target for the GPU, the core operation code may refer to an operation part in the middle of the kernel of the accelerator program.
본 개시에서, '가속기용 프로그램'은 가속기 상에서 동작이 가능한 임의의 코드 및/또는 실행 파일 등을 지칭하는 것으로서, C 프로그램, OpenCL, CUDA 프로그램 등을 포함할 수 있다.In the present disclosure, an 'accelerator program' refers to any code and/or executable file that can operate on an accelerator, and may include a C program, OpenCL, or CUDA program.
본 개시에서, '코드'는 프로그램을 실행하기 위해 작성된 임의의 코드를 지칭할 수 있으며, 예를 들어, 소스 코드 등을 지칭할 수 있다.In the present disclosure, 'code' may refer to any code prepared to execute a program, and may refer to, for example, source code.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따라 프로세서(100)가 가속기용 프로그램(120)을 생성하는 예시를 나타내는 도면이다. 예를 들어, 가속기용 프로그램(120)은 가속기 상에서 동작이 가능한 임의의 코드 및/또는 실행 파일 등을 나타내는 것으로서, 멀티코어 CPU, GPU, FPGA 등에서 동작 가능한 프로그램 등을 포함할 수 있다. 또한, 가속기용 프로그램(120)은 하나 이상의 단위 연산을 조합/결합하여 생성되는 임의의 프로그램을 지칭할 수 있다. 여기서, 단위 연산은 딥러닝에 사용될 수 있는 임의의 연산을 지칭할 수 있으며, 예를 들어, 합성곱(convolution), 행렬 곱셈, ReLU(Recitified Linear Unit), 풀링(pooling), LSTM(Long Short-Term Memory), GRU(Gated Recurrent Unit) 등의 연산을 포함할 수 있다.1 is a diagram illustrating an example in which a
일 실시예에 따르면, 프로세서(100)는 딥러닝 애플리케이션(110)을 수신할 수 있다. 여기서, 딥러닝 애플리케이션(110)은 단위 연산의 조합으로 구성되거나 표현된 임의의 소프트웨어 프로그램 또는 임의의 소프트웨어 프로그램을 생성하기 위한 정보 및/또는 데이터를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 딥러닝 애플리케이션(110)은 상술된 합성곱, 행렬 곱셈, ReLU, 풀링, LSTM, GRU 등의 단위 연산들을 임의로 조합하거나 연결하여 생성될 수 있다. 프로세서(100)는 수신된 딥러닝 애플리케이션(110)으로부터 딥러닝 애플리케이션(110)에 포함된 단위 연산들을 추출하고, 추출된 단위 연산들을 포함하는 단위 연산 리스트를 생성할 수 있다. 이 경우, 단위 연산 리스트는 딥러닝 애플리케이션(110)에 포함된 각각의 단위 연산, 각각의 단위 연산의 실행 순서, 각각의 단위 연산의 의존 관계(dependence) 등을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the
그리고 나서, 프로세서(100)는 단위 연산 리스트로부터 중간 표현을 생성할 수 있다. 예를 들어, 중간 표현은 가속기용 프로그램(120)의 기초가 되는 코드를 생성하기 위한 것으로서, 단위 연산 중간 표현을 이용하여 생성될 수 있다. 여기서, 단위 연산 중간 표현은 단위 연산의 데이터플로우 그래프(DFG: Data Flow Graph)를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 데이터플로우 그래프는 스칼라 연산을 나타내는 노드와 스칼라 연산 간의 데이터 의존 관계를 나타내는 엣지 등을 포함할 수 있다. 이에 따라, 중간 표현은 이러한 단위 연산의 데이터플로우 그래프를 결합하여 생성된 데이터플로우 그래프를 지칭할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(100)는 중간 표현 DB(Database)로부터 하나 이상의 단위 연산 중간 표현을 수신할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(100)는 하나 이상의 단위 연산 중간 표현을 연결하고, 공유 메모리의 최적화를 수행하고, 스레드(thread) 간 연산을 분배함으로써, 중간 표현을 생성할 수 있다.The
프로세서(100)는 중간 표현을 기초로 딥러닝 애플리케이션(110)을 위한 가속기용 프로그램(120)을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(100)는 중간 표현을 기초로 가속기용 프로그램(120)을 위한 코드를 생성할 수 있다. 이 경우, 프로세서(100)는 최적의 성능을 나타내는 단위 연산의 조합에 따라 하나의 가속기용 프로그램(120)을 생성 및/또는 결정하거나, 둘 이상의 가속기용 프로그램(120)을 생성 및/또는 결정할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 프로세서(100)는 딥러닝 애플리케이션에 포함된 단위 연산들을 기초로 최적의 성능을 나타낼 수 있는 단위 연산의 조합에 대응되는 가속기용 프로그램을 생성함으로써, 오버헤드 등을 감소시켜 딥러닝 애플리케이션의 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 프로세서(100)는 이러한 가속기용 프로그램을 실시간으로 생성할 수 있다.The
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(100)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 도시된 바와 같이, 프로세서(100)는 단위 연산 분할 스케쥴러(210), 중간 표현 변환 모듈(220), 코드 생성기(230), 성능 측정기(240) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(100)는 기초 코드 DB(250), 중간 표현 DB(260) 등과의 통신을 통해 가속기용 프로그램 생성에 필요한 정보 및/또는 데이터를 주고받을 수 있다.2 is a block diagram showing an internal configuration of a
상술된 바와 같이, 프로세서(100)는 딥러닝 애플리케이션을 수신할 수 있다. 예를 들어, 딥러닝 애플리케이션은 복수의 단위 연산, 각각의 단위 연산의 실행 순서, 각각의 단위 연산의 의존 관계 등을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 딥러닝 애플리케이션이 복수의 단위 연산만을 포함하는 경우, 프로세서(100) 및/또는 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 딥러닝 애플리케이션의 복수의 단위 연산의 패턴을 분석함으로써 복수의 단위 연산의 데이터 의존 관계를 결정할 수 있다.As discussed above, the
일 실시예에 따르면, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 딥러닝 애플리케이션에 포함된 정보를 기초로 복수의 단위 연산을 그룹화할 스케쥴을 결정할 수 있다. 즉, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 복수의 단위 연산의 데이터 의존 관계를 기초로, 딥러닝 애플리케이션에 대응하는 복수의 분할 스케쥴을 결정할 수 있다. 예를 들어, 딥러닝 애플리케이션에 A, B, C 와 같은 3개의 단위 연산이 포함되어 있으며, A, B, C가 순차적으로 실행되고, A-B, B-C 간에 데이터 의존 관계가 있는 경우에, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 (A, B, C), (A-B, C), (A, B-C), (A-B-C)의 총 4 가지의 분할 스케쥴을 생성할 수 있다.According to an embodiment, the unit
일 실시예에 따르면, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 복수의 단위 연산, 각각의 단위 연산의 실행 순서, 각각의 단위 연산의 의존 관계 등에 기초하여 가능한 모든 분할 스케쥴을 생성할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 가능한 분할 스케쥴 중 성능이 낮은 것으로 미리 인식된 분할 스케쥴은 생성하지 않거나, 생성된 분할 스케쥴에서 제외시킬 수 있다. 예를 들어, 딥러닝 애플리케이션에 A, B, C 와 같은 3개의 단위 연산이 포함되어 있으며, A, B, C가 순차적으로 실행되고, A-B, B-C 간에 데이터 의존 관계가 있다고 가정할 수 있다. 이 경우, A와 B를 별도의 가속기용 프로그램으로 구성하는 것이, A-B를 하나의 프로그램으로 구성하는 것보다 성능이 더 좋다고 확인된 경우에는, A-B-C를 하나의 프로그램으로 구성하여 성능 향상을 얻을 가능성은 거의 없을 수 있다. 이러한 경우 불필요한 분할 스케쥴로 처리되어 프로그램 생성 및 성능 측정 등의 탐색이 진행되지 않을 수 있다.According to an embodiment, the unit
일 실시예에 따르면, 프로세서(100) 및/또는 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 딥러닝 애플리케이션을 분석함으로써, 딥러닝 애플리케이션에 포함된 복수의 단위 연산을 추출하고, 추출된 복수의 단위 연산을 포함하는 단위 연산 리스트를 생성할 수 있다. 여기서, 단위 연산 리스트는 단위 연산 분할 스케쥴러(210)에 의해 산출된 분할 스케쥴을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the
프로세서(100)는 생성된 단위 연산 리스트를 중간 표현 DB(260)로 전송할 수 있다. 그리고 나서, 프로세서(100)는 중간 표현 DB(260)로부터 단위 연산 리스트에 포함된 각각의 단위 연산 중간 표현 및/또는 분할 스케쥴에 따른 단위 연산 중간 표현의 조합을 수신할 수 있다. 여기서, 단위 연산 중간 표현은 스칼라 연산(예를 들어, 부동 소수점 곱셈 등)을 나타내는 노드(node)와 스칼라 연산 간의 디펜던스(dependence)를 나타내는 엣지(edge)를 포함하는 데이터플로우 그래프의 형태로 표현될 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 중간 표현 변환 모듈(220)은 중간 표현 DB(260)로부터 수신된 복수의 단위 연산 중간 표현을 이용하여 중간 표현을 생성할 수 있다. 즉, 중간 표현 변환 모듈(220)은 딥러닝 애플리케이션과 연관된 단위 연산의 실행 순서 및/또는 데이터 의존 관계를 기초로, 단위 연산 중간 표현을 연결함으로써, 중간 표현을 생성할 수 있다. 그리고 나서, 중간 표현 변환 모듈(220)은 각 스레드가 어떠한 연산을 처리할 지를 결정하는 스레드 간 연산 분배를 수행할 수 있다. 예를 들어, 중간 표현 변환 모듈(220)은 미리 정해진 알고리즘 등을 이용하여, 딥러닝 애플리케이션의 성능이 향상될 수 있도록 스레드 간 연산 분배를 수행할 수 있다.According to an embodiment, the intermediate
일 실시예에 따르면, 중간 표현 변환 모듈(220)은 단위 연산 중간 표현을 각각 직접 연결하거나, 하나의 단위 연산 중간 표현의 결과를 공유 메모리에 저장한 후에, 다른 단위 연산 중간 표현이 공유 메모리에 저장된 결과를 읽어오도록 연결할 수도 있다. 예를 들어, A와 B의 단위 연산 중간 표현을 연결하는 경우, 중간 표현 변환 모듈(220)은 A의 노드(스칼라 연산에 대응되는 노드)와 B의 노드를 직접 연결할 수 있다. 다른 예에서, 중간 표현 변환 모듈(220)은 A 단위 연산 중간 표현의 결과를 공유 메모리에 저장하고, 저장된 결과를 B 단위 연산 중간 표현이 읽어오도록 단위 연산 중간 표현을 연결할 수 있다. 단위 연산 중간 표현을 연결하는 방법은 가속기용 프로그램의 성능에 기초하여 정해질 수 있으며, A 단위 연산 중간 표현의 결과를 공유 메모리에 저장하는 경우에는, 미리 정해진 알고리즘 등을 기초로 공유 메모리 최적화가 수행될 수 있다.According to one embodiment, the intermediate
일 실시예에 따르면, 코드 생성기(230)는 중간 표현 변환 모듈(220)에 의해 생성된 중간 표현을 이용하여 가속기용 프로그램을 대한 코드를 생성할 수 있다. 즉, 코드 생성기(230)는 하나 이상의 단위 연산 중간 표현을 결합 및/또는 조합하여 생성된 중간 표현에 기초하여, 해당 중간 표현에 대응하는 연산을 수행할 수 있도록 핵심 연산 코드를 생성할 수 있다. 추가적으로, 코드 생성기(230)는 핵심 연산 코드를 실행하기 위한 기초 코드를 생성 및/또는 추출할 수 있다. 이러한, 기초 코드는 딥러닝 애플리케이션에 사용되는 하드웨어 및 타켓 프로그램 언어에 기초하여 결정되는 뼈대 코드일 수 있다. 즉, 코드 생성기(230)는 생성된 핵심 연산 코드와 기초 코드를 이용하여, 가속기용 프로그램을 생성할 수 있다.According to one embodiment, the
일 실시예에 따르면, 코드 생성기(230)는 딥러닝 애플리케이션에 사용되는 하드웨어 및 타겟 프로그램 언어를 획득하고, 미리 저장된 기초 코드 DB(250)로부터, 획득된 하드웨어 및 타겟 프로그램 언어에 대응하는 기초 코드를 추출할 수 있다. 이 경우, 코드 생성기(230)는 기초 코드 DB(250)로부터 추출된 기초 코드를 그대로 이용하거나, 해당 기초 코드를 이용하여 새로운 기초 코드를 생성할 수도 있다. 예를 들어, 기초 코드는 디바이스 함수(예를 들어, CUDA 디바이스 함수)를 실행하기 위해 메모리를 할당하고 데이터를 전송하기 위한 호스트 프로그램 코드, 커널을 호출하기 위한 호스트 프로그램 코드, 디바이스 함수의 헤더 코드, 핵심 연산과 무관하게 실행되는 디바이스 함수 코드(예를 들어, 스레드의 ID 획득, 인덱스 초기화와 연관된 코드), 핵심 연산 실행을 위해 필요한 데이터를 글로벌 메모리에서 읽어오기 위한 코드 등을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the
일 실시예에 따르면, 성능 측정기(240)는 코드 생성기(230)에 의해 생성된 가속기용 프로그램의 성능을 측정할 수 있다. 여기서, 성능 측정기(240)는 실행 시간, 에너지 소모 및/또는 리소스 사용량의 성능 지표를 이용하여 가속기용 프로그램의 성능을 측정할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 딥러닝 애플리케이션(또는 가속기용 프로그램)의 성능을 측정할 수 있는 임의의 성능 지표가 사용될 수 있다. 이 경우, 성능 측정기(240)는 가속기용 프로그램을 실제로 구동시켜 가속기용 프로그램의 성능을 측정하거나, 딥러닝 애플리케이션(또는 가속기용 프로그램)의 성능을 측정하기 위해 미리 정해진 알고리즘을 사용하여 가속기용 프로그램의 성능을 측정할 수도 있다. 예를 들어, 성능 측정기(240)는 테스트 데이터를 생성된 가속기용 프로그램에 입력하여, 테스트 데이터에 대응하는 결과값이 나올 때의 실행 시간을 측정할 수 있다. 이 때, 기대되는 결과값이 나오면서 실행 시간이 짧은 경우 성능이 높다고 판정될 수 있다.According to one embodiment, the
일 실시예에 따르면, 성능 측정기(240)는 복수의 분할 스케쥴에 따라 생성된 각각의 가속기용 프로그램의 성능을 측정할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(100)는 복수의 분할 스케쥴에 따른 각각의 가속기용 프로그램의 성능을 비교하고, 가장 성능이 우수한 가속기용 프로그램을 선택할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 프로세서(100)는 딥러닝 애플리케이션이 어떤 단위 연산 및/또는 단위 연산의 조합을 포함하고 있더라도, 딥러닝 애플리케이션을 구성하는 단위 연산들을 조합하여 가속기용 프로그램을 생성할 수 있으며, 분할 스케쥴에 따른 각각의 가속기용 프로그램의 성능을 기초로, 최적의 성능을 갖는 가속기용 프로그램을 생성 및/또는 선택할 수 있다.According to an embodiment, the
기초 코드 DB(250) 및 중간 표현 DB(260)는 프로세서(100)와 연결되거나 통신을 통해 접근 가능한 데이터베이스를 지칭할 수 있다. 도 2에서는 기초 코드 DB(250) 및 중간 표현 DB(260)는 별도의 데이터베이스로 구성되도록 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 하나의 데이터베이스로 구성될 수 있다. The
또한, 도 2에서는 프로세서(100)의 구성을 각각의 기능별로 구분하여 설명하였으나, 반드시 물리적으로 구분되는 것을 의미하지 않는다. 도 2에서는, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)와 중간 표현 변환 모듈(220)은 구분되어 상술되었으나, 이는 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 하나의 연산 장치에서 둘 이상의 기능을 수행할 수도 있다. 이와 같은 구성에 의해, 프로그래머의 개입 없이, 프로세서(100)는 하나 이상의 단위 연산을 조합하여 실시간으로 가속기용 프로그램을 생성할 수 있으므로, 최적의 가속기용 프로그램을 생성하는 일련의 과정을 자동화할 수 있다. 즉, 추가적인 인적 자원의 투입 없이 딥러닝 애플리케이션을 위한 코드를 생성하거나, 기존 딥러닝 애플리케이션의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, in FIG. 2, the configuration of the
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법(300)의 예시를 나타내는 흐름도이다. 일 실시예에 따르면, 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법(300)은 적어도 하나의 프로세서(예를 들어, 도 2의 프로세서)에 의해 수행될 수 있다. 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법(300)은 프로세서가 딥러닝 애플리케이션을 수신함으로써 개시될 수 있다(S310). 여기서, 딥러닝 애플리케이션은 하나 이상의 스칼라 연산 및/또는 하나 이상의 단위 연산을 포함할 수 있다.3 is a flowchart illustrating an example of a
일 실시예에 따르면, 프로세서는 딥러닝 애플리케이션에 포함된 단위 연산 리스트를 생성할 수 있다(S320). 이 경우, 프로세서는 단위 연산 분할 스케쥴러에 의해, 딥러닝 애플리케이션을 분석함으로써, 딥러닝 애플리케이션에 포함된 복수의 단위 연산을 추출하고, 추출된 복수의 단위 연산을 포함하는 단위 연산 리스트를 생성할 수 있다.According to one embodiment, the processor may generate a unit operation list included in the deep learning application (S320). In this case, the processor may extract a plurality of unit operations included in the deep learning application by analyzing the deep learning application using a unit operation division scheduler, and generate a unit operation list including the plurality of extracted unit operations. .
그리고 나서, 프로세서는 단위 연산 리스트로부터 중간 표현을 생성할 수 있다(S330). 예를 들어, 프로세서는 단위 연산 리스트를 중간 표현 DB에 제공하고, 중간 표현 DB로부터 단위 연산 리스트에 대응하는 하나 이상의 단위 연산 중간 표현을 추출할 수 있다. 중간 표현은 추출된 하나 이상의 단위 연산 중간 표현이 연결됨으로써 생성될 수 있다.Then, the processor may generate an intermediate expression from the unit operation list (S330). For example, the processor may provide a unit operation list to an intermediate expression DB, and extract one or more unit operation intermediate expressions corresponding to the unit operation list from the intermediate expression DB. An intermediate expression may be generated by concatenating one or more extracted unit operation intermediate expressions.
프로세서는 중간 표현을 기초로 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램을 생성할 수 있다(S340). 여기서, 중간 표현은 각각의 스칼라 연산을 나타내는 복수의 노드와 스칼라 연산 사이의 의존 관계를 나타내는 엣지를 포함하는 데이터플로우 그래프로 나타낼 수 있다. 이 경우, 프로세서는 중간 표현의 그래프를 역 후위 순회(reverse postorder)로 탐색하여 각 노드의 연산에 해당하는 핵심 연산 코드를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서는 딥러닝 애플리케이션에 사용되는 하드웨어 및 타겟 프로그램 언어를 획득할 수 있다. 또한, 프로세서는 미리 저장된 기초 코드 DB로부터, 획득된 하드웨어 및 타겟 프로그램 언어에 대응하는 기초 코드를 추출하고, 추출된 기초 코드 및 핵심 연산 코드를 포함하는 가속기용 프로그램을 생성할 수 있다.The processor may generate a program for an accelerator for a deep learning application based on the intermediate expression (S340). Here, the intermediate expression may be expressed as a dataflow graph including a plurality of nodes representing each scalar operation and an edge representing a dependency relationship between the scalar operations. In this case, the processor may generate a key operation code corresponding to the operation of each node by searching the graph of the intermediate expression in reverse postorder. According to one embodiment, the processor may acquire hardware and target program language used for deep learning applications. In addition, the processor may extract a basic code corresponding to the obtained hardware and a target program language from a pre-stored basic code DB, and generate a program for an accelerator including the extracted basic code and core operation code.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 단위 연산 분할 스케쥴러(210)가 단위 연산 리스트(420)를 생성하는 예시를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 딥러닝 애플리케이션(410)을 이용하여 단위 연산 리스트(420)를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 딥러닝 애플리케이션(410)은 하나 이상의 단위 연산을 포함할 수 있으며, 각각의 단위 연산은 하나 이상의 스칼라 연산을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 딥러닝 애플리케이션(410)은 하나 이상의 단위 연산, 각각의 단위 연산의 실행 순서, 각각의 단위 연산의 의존 관계 등을 포함할 수 있다.4 is a diagram illustrating an example of generating a
단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 딥러닝 애플리케이션(410)을 분석함으로써, 딥러닝 애플리케이션(410)에 포함된 복수의 단위 연산을 추출할 수 있다. 이 경우, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 딥러닝 애플리케이션(410)의 복수의 단위 연산의 패턴을 분석함으로써 복수의 단위 연산의 데이터 의존 관계를 결정할 수 있다. 또한, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 딥러닝 애플리케이션(410)의 복수의 단위 연산의 패턴을 분석함으로써 복수의 단위 연산의 실행 순서를 결정할 수도 있다.The unit
일 실시예에 따르면, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 추출된 복수의 단위 연산을 포함하는 단위 연산 리스트(420)를 생성할 수 있다. 이 경우, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 결정된 복수의 단위 연산의 데이터 의존 관계 및/또는 복수의 단위 연산의 실행 순서를 기초로, 딥러닝 애플리케이션(410)에 대응하는 복수의 분할 스케쥴을 결정할 수 있다. 그리고 나서, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 각각의 분할 스케쥴에 대응되는 단위 연산 리스트(420)를 생성할 수 있다. 즉, 복수의 분할 스케쥴에 따라 하나의 딥러닝 애플리케이션(410)에 대응되는 복수의 단위 연산 리스트(420)가 생성될 수 있다.According to an embodiment, the unit
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 단위 연산 분할 스케쥴러(210)가 복수의 분할 스케쥴(520, 530, 540, 550)을 결정하는 예시를 나타내는 도면이다. 일 실시예에 따르면, 복수의 단위 연산(510)(예를 들어, A->B->C)은 딥러닝 애플리케이션으로부터 추출되거나, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)에 의해 결정된 것으로서, 단위 연산의 종류, 실행 순서, 의존 관계 등을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 단위 연산(510)은 A, B 및 C 단위 연산으로 구성되며, A->B->C의 실행 순서를 갖고, A-B 및 B-C 간에 데이터 의존 관계가 있을 수 있다.5 is a diagram illustrating an example in which the unit
일 실시예에 따르면, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 단위 연산(510)으로부터 4개의 분할 스케쥴(520, 530, 540, 550)을 결정할 수 있다. 예를 들어, A, B 및 C 단위 연산을 각각의 중간 표현으로 생성하기 위한 분할 스케쥴(520), A 및 B 단위 연산을 하나의 중간 표현으로 생성하고, C 단위 연산을 다른 하나의 중간 표현으로 생성하기 위한 분할 스케쥴(530), B 및 C 단위 연산을 하나의 중간 표현으로 생성하고, A 단위 연산을 다른 하나의 중간 표현으로 생성하기 위한 분할 스케쥴(540) 및 A, B 및 C 단위 연산의 각각을 하나의 중간 표현으로 생성하기 위한 분할 스케쥴(550)이 결정될 수 있다.According to an embodiment, the unit
일 실시예에 따르면, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 각 분할 스케쥴(520, 530, 540, 550)에 대응되는 단위 연산 리스트를 생성하고, 생성된 단위 연산 리스트에 대응되는 단위 연산 중간 표현들을 중간 표현 DB로부터 추출할 수 있다. 예를 들어, 분할 스케쥴(520)에 대응되는 단위 연산 리스트가 생성된 경우, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 중간 표현 DB로부터 A, B 및 C 각각의 단위 연산 중간 표현을 추출할 수 있다. 다른 예에서, 분할 스케쥴(530)에 대응되는 단위 연산 리스트가 생성된 경우, 단위 연산 분할 스케쥴러(210)는 중간 표현 DB로부터 A 및 B가 결합된 단위 연산 중간 표현 및 C의 단위 연산 중간 표현을 추출하거나, A, B 및 C 각각의 단위 연산 중간 표현을 추출할 수 있다.According to an embodiment, the unit
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 중간 표현 변환 모듈(220)이 중간 표현(620)을 생성하는 예시를 나타내는 도면이다. 상술된 바와 같이, 프로세서 및/또는 단위 연산 분할 스케쥴러는 중간 표현 DB로부터 단위 연산 리스트에 대응되는 단위 연산 중간 표현(610)을 추출할 수 있다. 여기서, 단위 연산 중간 표현(610)은 단위 연산 리스트에 포함된 단위 연산, 단위 연산의 실행 순서, 의존 관계 등에 기초하여 추출된 n개(n은 자연수)의 단위 연산 중간 표현으로 구성될 수 있다. 이와 같이 추출된 단위 연산 중간 표현(610)은 중간 표현 변환 모듈(220)에 제공될 수 있다.6 is a diagram illustrating an example of generating an
중간 표현 변환 모듈(220)은 단위 연산 중간 표현(610)을 이용하여 중간 표현(620)을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 중간 표현 변환 모듈(220)은 복수의 분할 스케쥴 중에서 선택된 하나의 분할 스케쥴에 기초하여 추출된 복수의 단위 연산 중간 표현(610)을 연결함으로써, 선택된 하나의 분할 스케쥴에 포함된 하나 이상의 중간 표현(620)을 생성할 수 있다. 예를 들어, A-B-C의 분할 스케쥴에 기초하여 A, B 및 C 각각의 단위 연산 중간 표현이 추출된 경우, 중간 표현 변환 모듈(220)은 A, B 및 C를 실행 순서 및/또는 의존 관계에 따라 연결하여, 하나의 중간 표현을 생성할 수 있다. 예를 들어, 분할 스케쥴이 (A-B, C)이고, A, B, C가 단위 연산 중간 표현(620)으로서 추출된 경우, 중간 표현 변환 모듈(220)은 단위 연산 중간 표현인 A와 B를 연결하는 작업을 수행할 수 있다.The intermediate
일 실시예에 따르면, 중간 표현(620)에 포함된 연산들은 복수의 스레드가 각각 어떠한 연산을 처리할 지를 결정하여 분할/분배될 수 있다. 예를 들어, 중간 표현 변환 모듈(220)은 미리 정해진 알고리즘 등을 이용하여, 딥러닝 애플리케이션의 성능이 가장 향상될 수 있도록 스레드 간 연산 분배를 수행할 수 있다. 또한, 중간 표현(620)에 포함된 일부 연산이 수행된 후 결과가 공유 메모리 상에 저장되는 경우에는, 중간 표현 변환 모듈(220)은 미리 정해진 알고리즘 등을 기초로 공유 메모리 최적화를 수행할 수 있다.According to an embodiment, the operations included in the
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라 중간 표현 변환 모듈(220)이 단위 연산 중간 표현들(710, 720)을 연결하는 예시를 나타내는 도면이다. 예를 들어, A 단위 연산 중간 표현(710)은 3개의 a 스칼라 연산과 2개의 b 스칼라 연산으로 구성될 수 있으며, B 단위 연산 중간 표현(720)은 3개의 c 스칼라 연산과 1개의 d 스칼라 연산으로 구성될 수 있다. 여기서, 스칼라 연산은 덧셈 연산, 뺄셈 연산, 최대값 연산, 최소값 연산, 부동 소수점 곱셈 연산 등을 나타낼 수 있으며, 이러한 하나 이상의 스칼라 연산을 집합으로서 가진 단위 연산은, 딥러닝 애플리케이션을 생성하기 위해 사용되는 합성곱(convolution), 행렬 곱셈, ReLU(Recitified Linear Unit), 풀링(pooling), LSTM(Long Short-Term Memory), GRU(Gated Recurrent Unit) 등을 나타낼 수 있다.7 is a diagram illustrating an example in which the intermediate
중간 표현 변환 모듈(220)은 단위 연산 중간 표현(710) 및 단위 연산 중간 표현(720)을 연결하여 중간 표현(730)을 생성할 수 있다. 즉, 중간 표현(730)은 하나 이상의 단위 연산을 하나의 가속기용 프로그램으로 생성하기 위한 단위 연산 중간 표현들(710, 720)의 집합일 수 있다. 중간 표현 변환 모듈(220)은 분할 스케쥴을 고려하여, 단위 연산 중간 표현(710) 및 단위 연산 중간 표현(720)을 연결할 수 있다. 다시 말해, 단위 연산 중간 표현(710) 및 단위 연산 중간 표현(720)의 실행 순서, 의존 관계 등을 기초로 단위 연산 중간 표현(710)과 단위 연산 중간 표현(720)이 연결될 수 있다.The intermediate
도시된 예에서, 단위 연산 중간 표현(710)이 먼저 실행된 후, 단위 연산 중간 표현(720)이 실행될 수 있다. 또한, 단위 연산 중간 표현(710)의 b 스칼라 연산의 결과값은 단위 연산 중간 표현(720)의 c 스칼라 연산의 입력으로서 사용될 수 있다. 이 경우, 중간 표현 변환 모듈(220)은 단위 연산 중간 표현(710)의 b 스칼라 연산과 단위 연산 중간 표현(720)의 c 스칼라 연산을 직접 연결하여 중간 표현(730)을 생성할 수 있다.In the illustrated example, unit operation
도 7에서는 중간 표현 변환 모듈(220)이 단위 연산 중간 표현(710)의 스칼라 연산과 단위 연산 중간 표현(720)의 스칼라 연산을 직접 연결하여 중간 표현(730)을 생성하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 중간 표현 변환 모듈(220)은 공유 메모리 최적화 및/또는 스레드 간 연산 분배 등을 고려하여 단위 연산 중간 표현(710)의 실행 결과를 공유 메모리 상에 저장할 수 있으며, 이 때 단위 연산 중간 표현(710)은 별도의 중간 표현으로 생성될 수 있다. 또한, 중간 표현 변환 모듈(220)은 단위 연산 중간 표현(720)을 별도의 중간 표현으로 생성하여, 단위 연산 중간 표현(720)이 공유 메모리 상에 저장된 단위 연산 중간 표현(710)의 실행 결과를 읽어오도록 할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 중간 표현 변환 모듈(220)은 분할 스케쥴에 따라 하나 이상의 단위 연산 중간 표현들을 적절히 연결하여, 최적의 중간 표현을 생성할 수 있다.In FIG. 7 , the intermediate
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 코드 생성기(230)가 가속기용 프로그램(820)을 생성하는 예시를 나타내는 도면이다. 상술된 바와 같이, 코드 생성기(230)는 중간 표현(810) 및 기초 코드(830)를 이용하여 가속기용 프로그램(820)을 생성할 수 있다. 여기서, 중간 표현(810)은 각각이 스칼라 연산을 나타내는 복수의 노드와 스칼라 연산 사이의 의존 관계를 나타내는 엣지를 포함하는 데이터플로우 그래프로 나타낼 수 있다.8 is a diagram illustrating an example in which a
일 실시예에 따르면, 코드 생성기(230)는 중간 표현(810)을 기초로 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램(820)을 생성할 수 있다. 이 경우, 코드 생성기(230)는 중간 표현(810)의 그래프를 역 후위 순회(reverse postorder)로 탐색하여 각 노드의 연산에 해당하는 핵심 연산 코드를 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 여기서, 핵심 연산 코드는 가속기용 프로그램(820)의 커널 중 중간 표현(810)에 대응되는 연산을 실행하기 위한 코드 부분일 수 있다.According to one embodiment, the
일 실시예에 따르면, 코드 생성기(230)는 중간 표현(810) 및 기초 코드(830)를 기초로 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램(820)을 생성할 수 있다. 코드 생성기(230)는 딥러닝 애플리케이션에 사용되는 하드웨어 및 타겟 프로그램 언어를 획득할 수 있다. 그리고 나서, 미리 저장된 기초 코드 DB로부터, 획득된 하드웨어 및 타겟 프로그램 언어에 대응하는 기초 코드(830)를 추출할 수 있다. 여기서, 기초 코드(830)는 핵심 코드 연산 부분 이외의 가속기용 프로그램을 생성하기 위한 임의의 코드를 포함할 수 있으며, 예를 들어, According to an embodiment, the
디바이스 함수(예를 들어, CUDA 디바이스 함수)를 실행하기 위해 메모리를 할당하고, 데이터를 전송하기 위한 호스트 프로그램 코드, 커널을 호출하기 위한 호스트 프로그램 코드, 디바이스 함수의 헤더 코드, 핵심 연산과 무관하게 실행되는 디바이스 함수 코드(예를 들어, 스레드의 ID 획득, 인덱스 초기화와 연관된 코드) 및/또는 핵심 연산 실행을 위해 필요한 데이터를 글로벌 메모리에서 읽어오기 위한 코드 등을 포함할 수 있다.Allocates memory to execute device functions (e.g., CUDA device functions), host program code to transmit data, host program code to call kernel, header code of device function, executed independently of core operation It may include device function code (eg, code related to thread ID acquisition and index initialization) and/or code for reading data necessary for core operation execution from global memory.
도 8에서는 하나의 중간 표현(810)을 기초로 하나의 가속기용 프로그램(820)이 생성되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 코드 생성기(230)는 복수의 분할 스케쥴 내에 포함된 하나 이상의 중간 표현(810)의 각각에 대응하는 복수의 가속기용 프로그램(820)을 생성할 수도 있다. 이와 같은 구성에 의해, 코드 생성기(230)는 중간 표현(810)에 대응되는 코드를 실시간으로 생성하여 가속기용 프로그램(820)을 생성할 수 있다.Although FIG. 8 shows that one
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 중간 표현의 데이터플로우 그래프(900)를 나타내는 예시적인 도면이다. 중간 표현의 데이터플로우 그래프(900)는 단위 연산 중간 표현들(예를 들어, 단위 연산 중간 표현의 데이터 플로우 그래프들)을 연결함으로써, 생성될 수 있다. 그래프(900)의 각 노드는 중간 표현을 구성하는 스칼라 연산을 나타낼 수 있으며, 노드를 연결하는 각 엣지는 스칼라 연산들의 의존 관계를 나타낼 수 있다.9 is an exemplary diagram illustrating a
일 실시예에 따르면, 상술된 프로세서 및/또는 코드 생성기는 그래프(900)를 역 후위 순회로 탐색하여 각 노드의 연산에 해당하는 핵심 연산 코드를 생성할 수 있다. 여기서, 역 후위 순회는 역 트리 구조의 그래프에서 각각의 노드를 탐색하기 위한 방법으로서, 순서에 따라 각 서브 트리를 탐색하는 방법일 수 있다.According to an embodiment, the above-described processor and/or code generator may search the
일 실시예에 따르면, 중간 표현의 데이터플로우 그래프(900)에서 코드 생성기는 좌측 상단의 A 노드(910)부터 탐색을 시작할 수 있다. 즉, 코드 생성기는 A 노드(910)의 코드를 생성할 수 있다. 그리고 나서, 코드 생성기는 A 노드(910)의 자식 노드인 D 노드(940)를 생성하기 위해 필요한 B 노드(920)의 코드를 생성한 후, D 노드(940)의 코드를 생성할 수 있다. 또한, 코드 생성기는 D 노드(940)의 자식 노드인 F 노드(960)의 코드를 생성할 수 있다. 그리고 나서, 역 후위 순회에 의해, 코드 생성기는 C 노드(930)의 코드를 생성하고, E 노드(950)의 코드를 생성하고, G 노드(970)의 코드를 생성할 수 있다. F 노드(960)의 코드와 G 노드(970)의 코드가 모두 생성된 후, 마지막으로, H 노드(980)의 코드가 생성될 수 있다. 요컨대, A 노드(910), B 노드(920), D 노드(940), F 노드(960), C 노드(930), E 노드(950), G 노드(970) 및 H 노드(980) 순서로 탐색되고, 그러한 순서로 핵심 연산 코드가 생성될 수 있다. According to one embodiment, in the
본 개시에서. 각 노드는 각 노드를 연결하는 엣지(각 스칼라 연산의 의존 관계에 대응되는 간선)에 따라 노드가 역 후위 순회에 의해 탐색될 수 있으며, 탐색된 순서에 기초하여 코드가 생성될 수 있다. 예를 들어, 상술된 코드는 line-by-line으로 생성될 수 있으며, SSA(Single Static Assignment) 형태로 생성될 수 있다. 또한, 코드의 매 라인(line)마다 새로운 변수가 생성될 수 있으며, 변수명이 겹치지 않도록 각 코드가 생성될 수 있다.in this disclosure. Each node may be searched according to an edge connecting each node (an edge corresponding to a dependency relationship of each scalar operation) by reverse postorder traversal, and a code may be generated based on the searched order. For example, the above code may be generated line-by-line, or may be generated in the form of SSA (Single Static Assignment). In addition, a new variable may be created for every line of code, and each code may be created so that variable names do not overlap.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라 최종 가속기용 프로그램(1060)을 생성하는 예시를 나타내는 블록도이다. 도시된 바와 같이, 단위 연산 분할 스케쥴러(1020)는 딥러닝 애플리케이션(1010)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 딥러닝 애플리케이션(1010)은 딥러닝 프레임워크를 사용하여 생성된 개념적인 단위 연산의 조합일 수 있다.10 is a block diagram illustrating an example of generating a
단위 연산 분할 스케쥴러(1020)는 딥러닝 애플리케이션(1010)에 포함된 단위 연산 리스트(1022)를 생성할 수 있다. 구체적으로, 단위 연산 분할 스케쥴러(1020)는 딥러닝 애플리케이션(1010)을 분석함으로써, 딥러닝 애플리케이션(1010)에 포함된 복수의 단위 연산을 추출하고, 추출된 복수의 단위 연산을 포함하는 단위 연산 리스트(1022)를 생성할 수 있다. 또한, 단위 연산 분할 스케쥴러(1020)는 딥러닝 애플리케이션(1010)의 복수의 단위 연산의 패턴을 분석함으로써 복수의 단위 연산의 데이터 의존 관계를 결정하고, 결정된 복수의 단위 연산의 데이터 의존 관계를 기초로, 딥러닝 애플리케이션(1010)에 대응하는 복수의 분할 스케쥴을 결정할 수 있다. 이 경우, 단위 연산 분할 스케쥴러(1020)는 복수의 분할 스케쥴 중 하나의 분할 스케쥴(1024)을 선택할 수 있다.The unit
일 실시예에 따르면, 선택된 하나의 분할 스케쥴(1024)에 기초하여, 단위 연산 리스트(1022)에 대응하는 복수의 단위 연산 중간 표현(1032)이 중간 표현 DB(1030)로부터 추출될 수 있다. 여기서, 복수의 단위 연산 중간 표현(1032)의 각각은 하나의 스레드 블록의 연산에 대한 데이터 플로우 그래프를 나타낼 수 있다. 그리고 나서, 선택된 하나의 분할 스케쥴(1024)에 기초하여 복수의 단위 연산 중간 표현(1032)이 연결됨으로써, 하나 이상의 중간 표현이 생성될 수 있다.According to an embodiment, a plurality of unit operation
일 실시예에 따르면, 코드 생성기(1040)는 선택된 분할 스케쥴(1024)을 기초로 생성된 하나 이상의 중간 표현의 각각에 대응하는 가속기용 프로그램(1042)을 생성할 수 있다. 여기서, 중간 표현은 각각의 스칼라 연산을 나타내는 복수의 노드와 스칼라 연산 사이의 의존 관계를 나타내는 엣지를 포함하는 그래프로 구성될 수 있다. 예를 들어, 코드 생성기(1040)는 중간 표현의 그래프를 역 후위 순회로 탐색하여 각 노드의 연산에 해당하는 핵심 연산 코드를 생성할 수 있다.According to one embodiment, the
또한, 코드 생성기(1040)는 딥러닝 애플리케이션에 사용되는 하드웨어 및 타겟 프로그램 언어를 획득할 수 있다. 예를 들어, 하드웨어는 딥러닝을 위해 사용되는 멀티코어 CPU, GPU, FPGA 등을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 타겟 프로그램 언어는 멀티코어 CPU, GPU, FPGA 등을 이용하여 GPU 프로그램, FPGA 프로그램 등을 생성하기 위한 프로그램 언어를 지칭할 수 있다. 예를 들어, GPU 프로그램은 커널 함수(또는 디바이스 함수) 이를 호출하기 위한 호스트 함수 등을 포함할 수 있다. 다른 예에서, FPGA 프로그램은 비트스트림, 이를 FPGA 하드웨어로 합성 및 실행하기 위한 호스트 함수 등을 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 코드 생성기(1040)는 미리 저장된 기초 코드 DB로부터, 획득된 하드웨어 및 타겟 프로그램 언어에 대응하는 기초 코드를 추출할 수 있다. 그리고 나서, 코드 생성기(1040)는 기초 코드 및 생성된 핵심 연산 코드를 포함하는 가속기용 프로그램(1042)을 생성할 수 있다.Also, the
그리고 나서, 성능 측정기(1050)는 생성된 가속기용 프로그램(1042)의 성능(1052)을 결정할 수 있다. 또한, 성능 측정기(1050)는 결정된 가속기용 프로그램(1042)의 성능(1052)을 단위 연산 분할 스케쥴러(1020)에 제공할 수 있다. 결정된 가속기용 프로그램(1042)의 성능(1052)을 기초로, 단위 연산 분할 스케쥴러(1020)는 복수의 분할 스케쥴 중에서, 이미 선택된 분할 스케쥴 이외의 다른 하나의 분할 스케쥴을 선택할 수 있다. 그리고 나서, 선택된 다른 하나의 분할 스케쥴에 따른 단위 연산 리스트가 제공되고, 단위 연산 중간 표현이 추출되고, 중간 표현이 생성되고, 다른 가속기용 프로그램이 생성될 수 있다.Then, the
이와 같은 과정을 반복하여, 코드 생성기(1040)는 결정된 복수의 분할 스케쥴에 대응하는 복수의 가속기용 프로그램을 생성할 수 있다. 이 경우, 성능 측정기(1050)는 복수의 가속기용 프로그램의 각각의 성능을 결정할 수 있다. 그리고 나서, 성능 측정기(1050)는 결정된 성능을 기초로, 생성된 복수의 가속기용 프로그램 중 하나의 가속기용 프로그램(1060)을 선택할 수 있다.By repeating this process, the
도 10에서는 단위 연산 분할 스케쥴러(1020), 코드 생성기(1040), 성능 측정기(1050) 등을 기능별로 구분하여 설명하였으나, 반드시 물리적으로 구분되는 것을 의미하지 않는다. 예를 들어, 코드 생성기(1040)와 성능 측정기(1050)는 구분되어 상술되었으나, 이는 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 하나의 연산 장치에서 둘 이상의 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 도 10에서는 단위 연산 분할 스케쥴러(1020), 코드 생성기(1040), 성능 측정기(1050) 등이 최종 가속기용 프로그램(1060)을 결정하기 위해 사용되는 것으로 상술되었으나, 이에 한정되지 않으며, 최종 가속기용 프로그램(1060)을 결정하기 위해 중간 표현 변환 모듈 등이 더 포함될 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 분할 스케쥴에 따른 가속기용 프로그램 중 성능이 가장 우수한 최종 가속기용 프로그램이 생성될 수 있으며, 생성된 최종 가속기용 프로그램이 딥러닝 애플리케이션을 구동하기 위해 사용될 수 있다.In FIG. 10, the unit
상술한 방법은 컴퓨터에서 실행하기 위해 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 제공될 수 있다. 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다. The above method may be provided as a computer program stored in a computer readable recording medium to be executed on a computer. The medium may continuously store programs executable by a computer or temporarily store them for execution or download. In addition, the medium may be various recording means or storage means in the form of a single or combined hardware, but is not limited to a medium directly connected to a certain computer system, and may be distributed on a network. Examples of the medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROM and DVD, magneto-optical media such as floptical disks, and ROM, RAM, flash memory, etc. configured to store program instructions. In addition, examples of other media include recording media or storage media managed by an app store that distributes applications, a site that supplies or distributes various other software, and a server.
본 개시의 방법, 동작 또는 기법들은 다양한 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 기법들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다. 본원의 개시와 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리적 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자의 조합들로 구현될 수도 있음을 통상의 기술자들은 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 대체를 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 구성요소들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들이 그들의 기능적 관점에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능이 하드웨어로서 구현되는지 또는 소프트웨어로서 구현되는지의 여부는, 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 요구사항들에 따라 달라진다. 통상의 기술자들은 각각의 특정 애플리케이션을 위해 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수도 있으나, 그러한 구현들은 본 개시의 범위로부터 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다. The methods, acts or techniques of this disclosure may be implemented by various means. For example, these techniques may be implemented in hardware, firmware, software, or combinations thereof. Those skilled in the art will appreciate that the various illustrative logical blocks, modules, circuits, and algorithm steps described in connection with the disclosure herein may be implemented as electronic hardware, computer software, or combinations of both. To clearly illustrate this interchange of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends on the particular application and design requirements imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application, but such implementations should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.
하드웨어 구현에서, 기법들을 수행하는 데 이용되는 프로세싱 유닛들은, 하나 이상의 ASIC들, DSP들, 디지털 신호 프로세싱 디바이스들(digital signal processing devices; DSPD들), 프로그램가능 논리 디바이스들(programmable logic devices; PLD들), 필드 프로그램가능 게이트 어레이들(field programmable gate arrays; FPGA들), 프로세서들, 제어기들, 마이크로제어기들, 마이크로프로세서들, 전자 디바이스들, 본 개시에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 컴퓨터, 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수도 있다. In a hardware implementation, the processing units used to perform the techniques may include one or more ASICs, DSPs, digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs) ), field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, and other electronic units designed to perform the functions described in this disclosure. , a computer, or a combination thereof.
따라서, 본 개시와 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, DSP, ASIC, FPGA나 다른 프로그램 가능 논리 디바이스, 이산 게이트나 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 것들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한, 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들면, DSP와 마이크로프로세서, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연계한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 구성의 조합으로 구현될 수도 있다. Accordingly, the various illustrative logical blocks, modules, and circuits described in connection with this disclosure may be incorporated into a general-purpose processor, DSP, ASIC, FPGA or other programmable logic device, discrete gate or transistor logic, discrete hardware components, or may be implemented or performed in any combination of those designed to perform the functions described in A general purpose processor may be a microprocessor, but in the alternative, the processor may be any conventional processor, controller, microcontroller, or state machine. A processor may also be implemented as a combination of computing devices, eg, a combination of a DSP and a microprocessor, a plurality of microprocessors, one or more microprocessors in conjunction with a DSP core, or any other configuration.
펌웨어 및/또는 소프트웨어 구현에 있어서, 기법들은 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 판독 전용 메모리(read-only memory; ROM), 비휘발성 RAM(non-volatile random access memory; NVRAM), PROM(programmable read-only memory), EPROM(erasable programmable read-only memory), EEPROM(electrically erasable PROM), 플래시 메모리, 컴팩트 디스크(compact disc; CD), 자기 또는 광학 데이터 스토리지 디바이스 등과 같은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된 명령어들로 구현될 수도 있다. 명령들은 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능할 수도 있고, 프로세서(들)로 하여금 본 개시에 설명된 기능의 특정 양태들을 수행하게 할 수도 있다. In firmware and/or software implementation, the techniques include random access memory (RAM), read-only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), PROM ( on a computer readable medium, such as programmable read-only memory (EPROM), erasable programmable read-only memory (EPROM), electrically erasable PROM (EEPROM), flash memory, compact disc (CD), magnetic or optical data storage device, or the like. It can also be implemented with stored instructions. Instructions may be executable by one or more processors and may cause the processor(s) to perform certain aspects of the functionality described in this disclosure.
이상 설명된 실시예들이 하나 이상의 독립형 컴퓨터 시스템에서 현재 개시된 주제의 양태들을 활용하는 것으로 기술되었으나, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 네트워크나 분산 컴퓨팅 환경과 같은 임의의 컴퓨팅 환경과 연계하여 구현될 수도 있다. 또 나아가, 본 개시에서 주제의 양상들은 복수의 프로세싱 칩들이나 장치들에서 구현될 수도 있고, 스토리지는 복수의 장치들에 걸쳐 유사하게 영향을 받게 될 수도 있다. 이러한 장치들은 PC들, 네트워크 서버들, 및 휴대용 장치들을 포함할 수도 있다. Although the embodiments described above have been described as utilizing aspects of the presently-disclosed subject matter in one or more stand-alone computer systems, the disclosure is not limited thereto and may be implemented in conjunction with any computing environment, such as a network or distributed computing environment. . Further, aspects of the subject matter in this disclosure may be implemented in a plurality of processing chips or devices, and storage may be similarly affected across multiple devices. These devices may include PCs, network servers, and portable devices.
본 명세서에서는 본 개시가 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 개시의 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.Although the present disclosure has been described in relation to some embodiments in this specification, various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present disclosure that can be understood by those skilled in the art. Moreover, such modifications and variations are intended to fall within the scope of the claims appended hereto.
100: 프로세서 110: 딥러닝 애플리케이션
120: 가속기용 프로그램100: processor 110: deep learning application
120: program for accelerator
Claims (10)
딥러닝 애플리케이션을 수신하는 단계;
단위 연산 분할 스케쥴러에 의해, 상기 딥러닝 애플리케이션을 분석함으로써, 상기 딥러닝 애플리케이션에 포함된 복수의 단위 연산을 추출하는 단계;
상기 추출된 복수의 단위 연산의 패턴을 분석함으로써, 상기 딥러닝 애플리케이션에 대응하는 복수의 분할 스케쥴을 결정하는 단계;
상기 단위 연산 분할 스케쥴러에 의해, 상기 복수의 분할 스케쥴 중 하나의 분할 스케쥴을 선택하는 단계;
상기 선택된 하나의 분할 스케쥴에 대응하는 단위 연산 리스트를 생성하는 단계 - 상기 단위 연산 리스트는 상기 추출된 복수의 단위 연산을 포함함 -;
상기 선택된 하나의 분할 스케쥴에 대응하는 단위 연산 리스트로부터 중간 표현을 생성하는 단계; 및
상기 중간 표현을 기초로 상기 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 단계
를 포함하는, 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법.
In the method of generating a program for an accelerator for deep learning,
receiving a deep learning application;
extracting a plurality of unit operations included in the deep learning application by analyzing the deep learning application by a unit operation division scheduler;
determining a plurality of division schedules corresponding to the deep learning application by analyzing patterns of the plurality of extracted unit operations;
selecting one of the plurality of divided schedules by the unit operation division scheduler;
generating a unit operation list corresponding to the selected split schedule, wherein the unit operation list includes the extracted plurality of unit operations;
generating an intermediate expression from a unit operation list corresponding to the selected split schedule; and
Generating a program for an accelerator for the deep learning application based on the intermediate expression.
A method for generating a program for an accelerator for deep learning, including a.
상기 딥러닝 애플리케이션에 대응하는 복수의 분할 스케쥴을 결정하는 단계는,
상기 추출된 복수의 단위 연산의 패턴을 분석함으로써 상기 복수의 단위 연산의 데이터 의존 관계를 결정하는 단계; 및
상기 결정된 복수의 단위 연산의 데이터 의존 관계를 기초로, 상기 딥러닝 애플리케이션에 대응하는 복수의 분할 스케쥴을 결정하는 단계
를 포함하는, 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법.
According to claim 1,
Determining a plurality of split schedules corresponding to the deep learning application,
determining a data dependency relationship of the plurality of unit operations by analyzing patterns of the plurality of unit operations extracted; and
Determining a plurality of division schedules corresponding to the deep learning application based on the determined data dependency relationship of the plurality of unit operations
A method for generating a program for an accelerator for deep learning, including a.
상기 선택된 하나의 분할 스케쥴에 대응하는 단위 연산 리스트로부터 중간 표현을 생성하는 단계는,
상기 선택된 하나의 분할 스케쥴에 기초하여, 중간 표현 DB로부터, 상기 단위 연산 리스트에 대응하는 복수의 단위 연산 중간 표현을 추출하는 단계 - 상기 복수의 단위 연산 중간 표현의 각각은 하나의 스레드 블록의 연산에 대한 데이터 플로우 그래프를 나타냄 -; 및
상기 선택된 하나의 분할 스케쥴에 기초하여 상기 추출된 복수의 단위 연산 중간 표현을 연결함으로써, 하나 이상의 중간 표현을 생성하는 단계
를 포함하는, 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법.
According to claim 1,
Generating an intermediate expression from a unit operation list corresponding to the selected one split schedule,
extracting a plurality of unit operation intermediate expressions corresponding to the unit operation list from an intermediate expression DB based on the selected one division schedule - each of the plurality of unit operation intermediate expressions corresponds to an operation of one thread block Indicates a data flow graph for -; and
generating one or more intermediate expressions by connecting the extracted plurality of unit operation intermediate expressions based on the selected splitting schedule;
A method for generating a program for an accelerator for deep learning, including a.
상기 중간 표현을 기초로 상기 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 단계는,
상기 선택된 하나의 분할 스케쥴을 기초로 생성된 상기 하나 이상의 중간 표현의 각각에 대응하는 가속기용 프로그램을 생성하는 단계
를 포함하는, 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법.
According to claim 4,
Generating a program for an accelerator for the deep learning application based on the intermediate expression,
Generating a program for an accelerator corresponding to each of the one or more intermediate expressions generated based on the one selected division schedule.
A method for generating a program for an accelerator for deep learning, including a.
상기 생성된 가속기용 프로그램의 성능을 결정하는 단계;
상기 결정된 가속기용 프로그램의 성능을 상기 단위 연산 분할 스케쥴러에 제공하는 단계; 및
상기 결정된 가속기용 프로그램의 성능을 기초로, 상기 단위 연산 분할 스케쥴러에 의해, 상기 복수의 분할 스케쥴 중에서 상기 선택된 분할 스케쥴 이외의 다른 하나의 분할 스케쥴을 선택하는 단계
를 더 포함하는, 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법.
According to claim 1,
determining performance of the generated accelerator program;
providing the determined performance of the accelerator program to the unit operation division scheduler; and
Based on the performance of the determined accelerator program, selecting another division schedule other than the selected division schedule from among the plurality of division schedules by the unit operation division scheduler.
Further comprising a method for generating a program for an accelerator for deep learning.
상기 결정된 복수의 분할 스케쥴에 대응하는 복수의 가속기용 프로그램을 생성하는 단계; 및
상기 복수의 가속기용 프로그램의 각각의 성능을 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기 중간 표현을 기초로 상기 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 단계는,
상기 결정된 성능을 기초로, 상기 생성된 복수의 가속기용 프로그램 중 하나의 가속기용 프로그램을 선택하는 단계
를 포함하는, 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법.
According to claim 1,
generating a plurality of accelerator programs corresponding to the determined plurality of division schedules; and
Further comprising determining the performance of each of the plurality of accelerator programs,
Generating a program for an accelerator for the deep learning application based on the intermediate expression,
Based on the determined performance, selecting one accelerator program from among the generated accelerator programs.
A method for generating a program for an accelerator for deep learning, including a.
상기 중간 표현은 각각의 스칼라 연산을 나타내는 복수의 노드(node)와 상기 스칼라 연산 사이의 의존 관계를 나타내는 엣지(edge)를 포함하는 그래프로 나타내고,
상기 중간 표현을 기초로 상기 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 단계는,
상기 중간 표현의 그래프를 역 후위 순회(reverse postorder)로 탐색하여 각 노드의 연산에 해당하는 핵심 연산 코드를 생성하는 단계
를 포함하는, 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법.
According to claim 1,
The intermediate expression is represented as a graph including a plurality of nodes representing each scalar operation and an edge representing a dependency relationship between the scalar operations,
Generating a program for an accelerator for the deep learning application based on the intermediate expression,
Generating a key operation code corresponding to the operation of each node by searching the graph of the intermediate expression in reverse postorder.
A method for generating a program for an accelerator for deep learning, including a.
상기 중간 표현을 기초로 상기 딥러닝 애플리케이션을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 단계는,
상기 딥러닝 애플리케이션에 사용되는 하드웨어 및 타겟 프로그램 언어를 획득하는 단계;
미리 저장된 기초 코드 DB로부터, 상기 획득된 하드웨어 및 타겟 프로그램 언어에 대응하는 기초 코드를 추출하는 단계; 및
상기 추출된 기초 코드 및 상기 생성된 핵심 연산 코드를 포함하는 가속기용 프로그램을 생성하는 단계
를 포함하는, 딥러닝을 위한 가속기용 프로그램을 생성하는 방법.
According to claim 8,
Generating a program for an accelerator for the deep learning application based on the intermediate expression,
acquiring hardware and a target program language used in the deep learning application;
extracting a base code corresponding to the obtained hardware and a target program language from a pre-stored base code DB; and
Generating a program for an accelerator including the extracted basic code and the generated core operation code
A method for generating a program for an accelerator for deep learning, including a.
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