論文の概要: Satire: Computing Rigorous Bounds for Floating-Point Rounding Error in Mixed-Precision Loop-Free Programs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.05924v1
- Date: Fri, 07 Mar 2025 20:46:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-11 15:49:35.317281
- Title: Satire: Computing Rigorous Bounds for Floating-Point Rounding Error in Mixed-Precision Loop-Free Programs
- Title(参考訳): Satire: 混合精度ループフリープログラムにおける浮動小数点ラウンドエラーに対する厳密な境界計算
- Authors: Tanmay Tirpankar, Arnab Das, Ganesh Gopalakrishnan,
- Abstract要約: Satireは、設計者が分析時間内でエラーバウンド・タイネスを利得と交換できるツールだ。
風刺は、厳密な経験的エラー保証によって導かれる設計上のトレードオフに、数値ルーチンの設計で使用することができる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License:
- Abstract: Techniques that rigorously bound the overall rounding error exhibited by a numerical program are of significant interest for communities developing numerical software. However, there are few available tools today that can be used to rigorously bound errors in programs that employ conditional statements (a basic need) as well as mixed-precision arithmetic (a direction of significant future interest) employing global optimization in error analysis. In this paper, we present a new tool that fills this void while also employing an abstraction-guided optimization approach to allow designers to trade error-bound tightness for gains in analysis time -- useful when searching for design alternatives. We first present the basic rigorous analysis framework of Satire and then show how to extend it to incorporate abstractions, conditionals, and mixed-precision arithmetic. We begin by describing Satire's design and its performance on a collection of benchmark examples. We then describe these aspects of Satire: (1) how the error-bound and tool execution time vary with the abstraction level; (2) the additional machinery to handle conditional expression branches, including defining the concepts of instability jumps and instability window widths and measuring these quantities; and (3) how the error changes when a mix of precision values are used. To showcase how \satire can add value during design, we start with a Conjugate Gradient solver and demonstrate how its step size and search direction are affected by different precision settings. Satire is freely available for evaluation, and can be used during the design of numerical routines to effect design tradeoffs guided by rigorous empirical error guarantees.
- Abstract(参考訳): 数値プログラムで示される丸め誤差全体を厳密に束縛する手法は、数値ソフトウェアを開発するコミュニティにとって重要な関心事である。
しかし、現在では、条件付き文(基本的な要求)と、エラー解析におけるグローバルな最適化を用いた混合精度算術(将来の大きな関心の方向)を使用するプログラムにおいて、エラーを厳密にバインドするために使用できるツールがほとんどない。
本稿では,この空白を埋める新しいツールを提案するとともに,設計者が設計代替品を探す際に有用な,エラーバウンド・タイツネスを解析時間内に引き換えることのできる抽象化誘導最適化手法を提案する。
まず、Satireの基本厳密な分析フレームワークを示し、それを抽象化や条件、混合精度算術を組み込む方法を示す。
まず、Satireの設計とその性能をベンチマークの例の集合で説明する。
次に、Satireのこれらの側面について説明する:(1) エラーバウンドとツールの実行時間が抽象レベルとどのように異なるか、(2) 不安定性ジャンプと不安定ウィンドウ幅の定義を含む条件式分岐を扱うための追加の機械がそれらの量を測定すること、(3) 精度値の混合でエラーがどう変化するか。
設計時に‘satire’がどのように価値を付加できるかを示すために、まずConjugate Gradientソルバを使い、そのステップサイズと検索方向が異なる精度設定によってどのように影響を受けるかを示す。
サティアは自由に評価が可能であり、厳密な経験的エラー保証によって導かれる設計トレードオフに影響を及ぼすために数値ルーチンの設計に使用することができる。
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