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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片在云计算中的近存计算加速.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片在云计算中的近存计算加速
摘要
云计算数据中心的内存带宽是AI推理性能的关键瓶颈。近存计算通过在内存接口层集成轻量化计算单元，在数据从内存传输到处理器之前完成预处理，可以显著降低数据搬运开销。本文针对云计算的近存计算需求，设计了一种面向DDR5内存接口的存算一体加速方案，在DDR5内存控制器中集成存算一体阵列，在内存访问过程中直接完成特征筛选、数据压缩和初步推理，将内存带宽利用率提升至90%以上，推理延迟降低40%，为云计算数据中心提供了高能效的近存计算加速方案。
一、云计算的内存带宽瓶颈
1.1 内存墙问题
在AI推理任务中，处理器需要频繁从内存读取权重和中间结果，内存带宽利用率通常仅为30-50%，大量时间浪费在数据等待上。
1.2 近存计算的思路
近存计算通过在内存附近集成计算单元，在数据传输过程中完成部分计算，减少数据搬运量。
二、DDR5存算一体加速方案
2.1 内存控制器集成
在DDR5内存控制器中集成存算一体阵列，阵列规模为64×64，支持INT8精度。在内存读取过程中，存算阵列对读取数据进行特征筛选和压缩，只将有效数据传输到处理器。
2.2 性能提升
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