文献阅读（81）FACT

• 题目：FACT: FFN-Attention Co-optimized Transformer Architecture with Eager Correlation Prediction
• 时间：2023
• 会议：ISCA
• 研究机构：清华

主要贡献

• 算法优化：提出了Eager Prediction (EP)，预测softmax前重要的部分，跳过不重要的计算，减少QKV的计算量。
• 使用基于log的加法操作进行预测，减少乘法运算。
• 通过一个乱序调度器消除预测的延迟，使得预测和计算可以完全流水线化。
• 通过一种新颖的对角线存储模式避免混合精度FFN中的内存访问冲突。

如上图所示，transformer中FFN的计算量是更大的，只有token数量足够长时attention的计算量才会超过FFN

过去的工作只是节约了S=QK的计算量，还不够，这篇论文更进一步，预测完再动态的生成QKV，从而结余QKV的计算量

Out-of-order QKV Generation Scheduler

• 输入和预测：输入token矩阵被送入系统，同时EP单元开始工作，预测注意力矩阵。

• 乱序QKV生成：
  步骤1：EP单元预测第一行的注意力矩阵，确定需要计算的K、V矩阵的列。
  步骤2：PE阵列立即开始为这些列生成K、V矩阵，并将结果存储在临时缓冲区中。
  步骤3：当EP单元预测下一行的注意力矩阵时，PE阵列会计算额外需要的K、V矩阵，同时继续处理之前生成的Q矩阵。
  并行处理：随着EP单元逐行预测注意力矩阵，PE阵列并行地生成QKV矩阵，并根据预测结果动态调整计算顺序。

• 存储和使用：生成的QKV矩阵以乱序的方式存储在临时缓冲区中，当计算某一行的注意力分数时，直接从缓冲区中读取对应的QKV矩阵。