Energy-Efficient Resource Management for Federated Edge Learning with CPU-GPU Heterogeneous Computing

计算机科学 边缘计算 高效能源利用 分布式计算 边缘设备 能源消耗 调度(生产过程) 移动设备 云计算 操作系统 生态学 运营管理 生物 电气工程 工程类 经济
作者
Qunsong Zeng,Yuqing Du,Kaibin Huang,Kin K. Leung
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:1
标识
DOI:10.48550/arxiv.2007.07122
摘要

Edge machine learning involves the deployment of learning algorithms at the network edge to leverage massive distributed data and computation resources to train artificial intelligence (AI) models. Among others, the framework of federated edge learning (FEEL) is popular for its data-privacy preservation. FEEL coordinates global model training at an edge server and local model training at edge devices that are connected by wireless links. This work contributes to the energy-efficient implementation of FEEL in wireless networks by designing joint computation-and-communication resource management ($\text{C}^2$RM). The design targets the state-of-the-art heterogeneous mobile architecture where parallel computing using both a CPU and a GPU, called heterogeneous computing, can significantly improve both the performance and energy efficiency. To minimize the sum energy consumption of devices, we propose a novel $\text{C}^2$RM framework featuring multi-dimensional control including bandwidth allocation, CPU-GPU workload partitioning and speed scaling at each device, and $\text{C}^2$ time division for each link. The key component of the framework is a set of equilibriums in energy rates with respect to different control variables that are proved to exist among devices or between processing units at each device. The results are applied to designing efficient algorithms for computing the optimal $\text{C}^2$RM policies faster than the standard optimization tools. Based on the equilibriums, we further design energy-efficient schemes for device scheduling and greedy spectrum sharing that scavenges "spectrum holes" resulting from heterogeneous $\text{C}^2$ time divisions among devices. Using a real dataset, experiments are conducted to demonstrate the effectiveness of $\text{C}^2$RM on improving the energy efficiency of a FEEL system.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
香蕉寒梅发布了新的文献求助10
4秒前
hi完成签到,获得积分10
5秒前
性感母蟑螂完成签到 ,获得积分10
6秒前
pluto应助阮人雄采纳,获得50
7秒前
香山叶正红完成签到 ,获得积分10
8秒前
12秒前
14秒前
槑槑不好玩完成签到 ,获得积分10
16秒前
cmx完成签到,获得积分10
17秒前
科研通AI5应助光亮向雁采纳,获得30
18秒前
图图发布了新的文献求助20
19秒前
善学以致用应助cc采纳,获得10
21秒前
23秒前
小蘑菇应助爱科研的佳慧采纳,获得30
23秒前
24秒前
jkr完成签到,获得积分10
25秒前
Yan完成签到 ,获得积分10
26秒前
Margaret完成签到 ,获得积分10
27秒前
CY发布了新的文献求助10
28秒前
指导灰完成签到 ,获得积分10
29秒前
zqlxueli完成签到 ,获得积分10
29秒前
赘婿应助黑白采纳,获得10
35秒前
35秒前
39秒前
沐风发布了新的文献求助10
39秒前
cc发布了新的文献求助10
39秒前
小菡菡完成签到,获得积分10
39秒前
42秒前
萤火虫发布了新的文献求助10
42秒前
科研通AI5应助cxwcn采纳,获得10
43秒前
48秒前
51秒前
光亮向雁发布了新的文献求助30
56秒前
高兴的蜻蜓完成签到,获得积分10
58秒前
1分钟前
科研通AI5应助王运静采纳,获得10
1分钟前
AlexLee发布了新的文献求助10
1分钟前
木木完成签到 ,获得积分10
1分钟前
彩色迎丝完成签到,获得积分10
1分钟前
Viv发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Mixing the elements of mass customisation 300
the MD Anderson Surgical Oncology Manual, Seventh Edition 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3777977
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3323580
关于积分的说明 10215083
捐赠科研通 3038764
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1667645
邀请新用户注册赠送积分活动 798329
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758315