Bonsai: High-Performance Adaptive Merge Tree Sorting

计算机科学 并行计算 加速 内存层次结构 现场可编程门阵列 合并排序 内存带宽 排序算法 计算机体系结构 分类 嵌入式系统 算法 隐藏物
作者
Nikola Samardzic,Weikang Qiao,Vaibhav Aggarwal,M.F. Chang,Jason Cong
标识
DOI:10.1109/isca45697.2020.00033
摘要

Sorting is a key computational kernel in many big data applications. Most sorting implementations focus on a specific input size, record width, and hardware configuration. This has created a wide array of sorters that are optimized only to a narrow application domain.In this work we show that merge trees can be implemented on FPGAs to offer state-of-the-art performance over many problem sizes. We introduce a novel merge tree architecture and develop Bonsai, an adaptive sorting solution that takes into consideration the off-chip memory bandwidth and the amount of on-chip resources to optimize sorting time. FPGA programmability allows us to leverage Bonsai to quickly implement the optimal merge tree configuration for any problem size and memory hierarchy.Using Bonsai, we develop a state-of-the-art sorter which specifically targets DRAM-scale sorting on AWS EC2 F1 instances. For 4-32 GB array size, our implementation has a minimum of 2.3x, 1.3x, 1.2x and up to 2.5x, 3.7x, 1.3x speedup over the best designs on CPUs, FPGAs, and GPUs, respectively. Our design exhibits 3.3x better bandwidth-efficiency compared to the best previous sorting implementations. Finally, we demonstrate that Bonsai can tune our design over a wide range of problem sizes(megabyte to terabyte) and memory hierarchies including DDR DRAMs, high-bandwidth memories (HBMs) and solid-state disks (SSDs).

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
淡然迎波发布了新的文献求助10
1秒前
隐形的蚂蚁完成签到 ,获得积分10
1秒前
hvc发布了新的文献求助10
2秒前
woy031222完成签到,获得积分10
2秒前
无花果应助追寻紫安采纳,获得10
3秒前
wq发布了新的文献求助10
3秒前
云曦完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
xdx发布了新的文献求助10
6秒前
高高的蜗牛完成签到,获得积分10
6秒前
liu完成签到,获得积分10
7秒前
第七个太阳完成签到,获得积分10
8秒前
Akim应助科研狗采纳,获得10
9秒前
于泽林666完成签到 ,获得积分20
9秒前
TANG完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
热心怀蕾发布了新的文献求助10
11秒前
爱吃橙子的小鱼完成签到,获得积分10
11秒前
烟花应助quixote采纳,获得10
12秒前
在水一方应助药神L采纳,获得10
12秒前
百谷昙完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
Demi_Ming完成签到,获得积分10
13秒前
于泽林666关注了科研通微信公众号
14秒前
潇洒的诗桃应助白金采纳,获得10
14秒前
百谷昙发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
Hello应助鱼0306采纳,获得10
17秒前
共享精神应助跳跃采纳,获得10
18秒前
科研通AI6.4应助ttt采纳,获得10
18秒前
萨芬完成签到,获得积分10
18秒前
丘比特应助跳跃的幻枫采纳,获得10
19秒前
舒心煎蛋完成签到 ,获得积分20
19秒前
小蘑菇应助追寻紫安采纳,获得10
19秒前
as完成签到,获得积分10
20秒前
呱呱小蛙完成签到 ,获得积分10
20秒前
20秒前
科研锐完成签到,获得积分10
20秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Molecular Mechanisms of Photosynthesis, 4th Edition 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7264905
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8885898
关于积分的说明 18779371
捐赠科研通 6942672
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3202732
关于科研通互助平台的介绍 2375987
邀请新用户注册赠送积分活动 2178699