Precision tuning with the Posit number system

Precision tuning is the class of techniques employed to trade accuracy in numerical computations in favour of performance and energy efficiency. This thesis investigates extending precision tuning techniques to the Posit number system, a newly proposed format to represent real numbers that aims to replace the IEEE-754 standard for floating-point numbers by boasting higher accuracy while using simpler hardware. We employ TAFFO as a state-of-the-art precision tuning tool capable of handling fixed-point and IEEE-754 floating-point formats, and modify it to also accept the Posit number system, both in software emulation and in hardware acceleration. We evaluate the performance of the PolyBench, AxBench and Fpbench benchmark suites when compiled with TAFFO to use the Posit number format at different sizes, and analyze the benefits of mixed-precision computations, that is mixing different Posit sizes.

Il precision tuning è un insieme di tecniche utilizzate per ridurre l'accuratezza dei calcoli numerici a favore di maggiori prestazioni ed efficienza energetica. In questa tesi esploriamo l'integrazione del formato Posit nelle tecniche di precision tuning, un innovativo formato di rappresentazione dei numeri reali che intende rimpiazzare lo standard dei numeri a virgola mobile IEEE-754, vantandosi di una maggiore accuratezza nonché di essere più semplice da implementare in hardware. Utilizziamo TAFFO come applicativo di precision tuning allo stato dell'arte in grado di gestire i formati numerici a virgola fissa e a virgola mobile IEEE-754, modificandolo per gestire anche il formato Posit, sia in emulazione software, sia accelerato in hardware. Valutiamo le prestazioni delle suite di benchmark PolyBench, AxBench e Fpbench compilati con TAFFO per utilizzare il formato Posit a varie dimensioni, ed analizziamo i benefici di effettuare alcuni calcoli in mixed-precision, ovvero mescolando diverse dimensioni di Posit.