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 电气工程 工程类 经济 生物
作者
Qunsong Zeng,Yuqing Du,Kaibin Huang,Kin K. Leung
出处
期刊:Cornell University - arXiv [Cornell University]
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.

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
无辜的夏云完成签到,获得积分10
1秒前
碎觉觉发布了新的文献求助10
1秒前
失眠的耳机完成签到,获得积分10
1秒前
淳于化蛹完成签到,获得积分20
2秒前
2秒前
雷德发布了新的文献求助10
2秒前
陈雅玲完成签到 ,获得积分10
2秒前
红与黑完成签到,获得积分10
2秒前
岩岩岩完成签到,获得积分10
3秒前
一只秤砣完成签到,获得积分10
3秒前
执着毛巾完成签到 ,获得积分10
3秒前
advance完成签到,获得积分0
3秒前
酷波er应助缺粥采纳,获得10
3秒前
4秒前
diraczh完成签到,获得积分10
4秒前
永溺深海的猫完成签到,获得积分10
4秒前
巴巴博一完成签到,获得积分10
6秒前
所所应助qiuy采纳,获得10
6秒前
Ch完成签到,获得积分20
6秒前
派大星完成签到,获得积分10
6秒前
帅气的映雁完成签到 ,获得积分10
6秒前
米诺子完成签到,获得积分10
7秒前
gefan完成签到 ,获得积分10
7秒前
orixero应助冷傲涑采纳,获得10
7秒前
车干发布了新的文献求助10
7秒前
隐形曼青应助黄大桃采纳,获得10
8秒前
得得祎祎完成签到,获得积分10
8秒前
ansteel发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
wdddr发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
十八岁不想说话完成签到,获得积分10
10秒前
简单乐荷完成签到,获得积分10
10秒前
xiaoliu发布了新的文献求助10
10秒前
翟老师完成签到,获得积分10
10秒前
menghongmei完成签到 ,获得积分10
10秒前
科研通AI6.2应助零一采纳,获得10
11秒前
杨三完成签到 ,获得积分10
11秒前
YanqiZhang完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
高分求助中
(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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
Digital Displacement Hydrostatic Transmission for Rotorcraft and Distributed Propulsion 500
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 7706162
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9263633
关于积分的说明 20044607
捐赠科研通 7282089
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3295454
关于科研通互助平台的介绍 2450649
邀请新用户注册赠送积分活动 2302468