論文の概要: Accelerating LLM Inference via Dynamic KV Cache Placement in Heterogeneous Memory System

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.13231v2
• Date: Mon, 15 Sep 2025 14:40:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-16 15:23:16.338984
• Title: Accelerating LLM Inference via Dynamic KV Cache Placement in Heterogeneous Memory System
• Title（参考訳）: 不均一メモリシステムにおける動的KVキャッシュ配置によるLCM推論の高速化
• Authors: Yunhua Fang, Rui Xie, Asad Ul Haq, Linsen Ma, Kaoutar El Maghraoui, Naigang Wang, Meng Wang, Liu Liu, Tong Zhang,
• Abstract要約: 大規模言語モデル(LLM)推論は、メモリ帯域幅によってますます制限される。 現代のAIハードウェアは、高速オフパッケージDRAMと高速帯域メモリ(HBM)を統合している。 本研究は,キャパシティ制約下での集積帯域利用を最大化するために,そのようなシステムにまたがる動的KVキャッシュ配置について検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.652641518700346
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Large Language Model (LLM) inference is increasingly constrained by memory bandwidth, with frequent access to the key-value (KV) cache dominating data movement. While attention sparsity reduces some memory traffic, the relevance of past tokens varies over time, requiring the full KV cache to remain accessible and sustaining pressure on both bandwidth and capacity. With advances in interconnects such as NVLink and LPDDR5X, modern AI hardware now integrates high-bandwidth memory (HBM) with high-speed off-package DRAM, making heterogeneous memory systems a practical solution. This work investigates dynamic KV cache placement across such systems to maximize aggregated bandwidth utilization under capacity constraints. Rather than proposing a specific scheduling policy, we formulate the placement problem mathematically and derive a theoretical upper bound, revealing substantial headroom for runtime optimization. To our knowledge, this is the first formal treatment of dynamic KV cache scheduling in heterogeneous memory systems for LLM inference.
• Abstract（参考訳）: 大規模言語モデル(LLM)推論は、キー値(KV)キャッシュに頻繁にアクセスすることで、メモリ帯域幅によってますます制限されている。 注意幅はメモリトラフィックを減らすが、過去のトークンの関連性は時間とともに変化し、完全なKVキャッシュがアクセス可能であり、帯域幅とキャパシティの両方に圧力がかかる。 NVLinkやLPDDR5Xのような相互接続の進歩により、現代のAIハードウェアは高速オフパッケージDRAMと高速帯域メモリ(HBM)を統合し、異種メモリシステムを実用的なソリューションとした。 本研究は,キャパシティ制約下での集積帯域利用を最大化するために,そのようなシステムにまたがる動的KVキャッシュ配置について検討する。 特定のスケジューリングポリシーを提案するのではなく、配置問題を数学的に定式化し、理論上界を導出し、実行時最適化のための実質的なヘッドルームを明らかにする。 我々の知る限り、LLM推論のためのヘテロジニアスメモリシステムにおける動的KVキャッシュスケジューリングの正式な処理はこれが初めてである。

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