論文の概要: FPGA-Placement via Quantum Annealing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.15467v1
- Date: Sun, 24 Dec 2023 12:23:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-27 18:04:53.367484
- Title: FPGA-Placement via Quantum Annealing
- Title(参考訳): 量子アニーリングによるFPGA-Placement
- Authors: Thore Gerlach, Stefan Knipp, David Biesner, Stelios Emmanouilidis,
Klaus Hauber, Nico Piatkowski
- Abstract要約: FPGA(Field-Programmable Gate Arrays)は、現代コンピューティングにおいて重要な資産であると自ら主張している。
FPGA上の関数ブロックの最適空間配置を決定し、通信遅延を最小化し、性能を向上させるという配置手順は、NPハード問題である。
本稿では,この配置問題を,AQC を用いて解決したいわゆる非制約二元最適化問題 (QUBO) の集合として再定式化する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.1639171061272031
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) have asserted themselves as vital
assets in contemporary computing by offering adaptable, reconfigurable hardware
platforms. FPGA-based accelerators incubate opportunities for breakthroughs in
areas, such as real-time data processing, machine learning or cryptography --
to mention just a few. The procedure of placement -- determining the optimal
spatial arrangement of functional blocks on an FPGA to minimize communication
delays and enhance performance -- is an NP-hard problem, notably requiring
sophisticated algorithms for proficient solutions. Clearly, improving the
placement leads to a decreased resource utilization during the implementation
phase. Adiabatic quantum computing (AQC), with its capability to traverse
expansive solution spaces, has potential for addressing such combinatorial
problems. In this paper, we re-formulate the placement problem as a series of
so called quadratic unconstrained binary optimization (QUBO) problems which are
subsequently solved via AQC. Our novel formulation facilitates a
straight-forward integration of design constraints. Moreover, the size of the
sub-problems can be conveniently adapted to the available hardware
capabilities. Beside the sole proposal of a novel method, we ask whether
contemporary quantum hardware is resilient enough to find placements for
real-world-sized FPGAs. A numerical evaluation on a D-Wave Advantage 5.4
quantum annealer suggests that the answer is in the affirmative.
- Abstract(参考訳): FPGA(Field-Programmable Gate Arrays)は、適応可能で再構成可能なハードウェアプラットフォームを提供することで、現代コンピューティングにおいて重要な資産であると自ら主張している。
FPGAベースのアクセラレータは、リアルタイムデータ処理や機械学習、暗号など、領域におけるブレークスルーの機会を育んでいる。
FPGA上の関数ブロックの最適空間配置を決定して通信遅延を最小化し、性能を向上させるという配置手順は、NPハードの問題であり、特に熟練したソリューションに洗練されたアルゴリズムを必要とする。
明らかに、配置の改善は、実装フェーズにおけるリソース利用の減少につながる。
adiabatic quantum computing (aqc) は拡張的解空間を横断する能力を持ち、そのような組合せ問題に対処する可能性を秘めている。
本稿では,2次非制約二元最適化問題(QUBO)の連成として配置問題を再定式化し,その後AQCを用いて解いた。
提案手法は設計制約の直接的統合を促進する。
さらに、サブプロブレムのサイズは、利用可能なハードウェア機能に便利に対応できる。
新しい手法の唯一の提案とは別に、現代の量子ハードウェアは実世界のFPGAの配置を見つけるのに十分な弾力性があるかどうかを問う。
d-wave advantage 5.4量子アニーラの数値評価は、答えが肯定的であることを示唆している。
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