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3次元積層技術を応用した粗粒度再構成可能デバイスの研究

Research Project

Project/Area Number 19J21493
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 60040:Computer system-related
Research InstitutionThe University of Tokyo (2021)
Keio University (2019-2020)

Principal Investigator

小島 拓也  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
KeywordsCGRA / 粗粒度再構成可能アーキテクチャ / 3次元積層LSI / プログラミングモデル / 再構成可能デバイス / TCI / チップ間無線通信 / 機械学習 / 多目的最適化 / システムシミュレータ
Outline of Research at the Start

本研究の概要は、高い性能を低電力で実現する粗粒度再構成可能デバイスとチップ間無線通信を用いた3次元積層技術を組み合わせ、より柔軟で効率的な計算システムの構築を目指す研究である。本研究ではハードウェアアーキテクチャや積層チップの組み合わせなどの設計探索手法から、アプリケーション割り当ての最適化手法などのソフトウェア開発手法までを扱う。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は粗粒度再構成可能デバイス(CGRA: Coarse-Grained Reconfigurable Architecture)とチップ間通信技術TCIを組み合わせることで、多種多様な用途に対応
可能となるシステムの実現を目指した。
本年度は、昨年度に着手し始めたグラフ構造向けの機械学習モデルDGCNN(Deep Graph
Convolutional Neural Network)を用いたCGRAアプリケーショングラフの効率的なアプリケーション割り当て手法の研究を引き続き行なった。高い有効性が確認され、この成果は学術論文誌に掲載された。
さらに、積層された複数のCGRAコアを活用するには、新たなプログラミングモデルが必須となる。本研究ではこれを成し遂げるために、CGRA向けOpenMPコンパイラの開発を行なった。CGRAはIoTデバイスやHPCなど幅広い分野で応用が期待されており、各々の用途で異なるアーキテクチャ上の特徴をもつ。故に、コンパイラフロントエンドに期待される最適化などの振る舞いもそれぞれ異なる。本研究で開発を始めたコンパイラはアーキテクチャに非依存な部分とアーキテクチャに特有の処理を分けて実装が可能で、さまざまなアーキテクチャへの対応が容易である。これは現時点で予備評価段階ではあるものの、すでに国際ワークショップでの発表が決まっている。このコンパイラは今後のCGRAに関する研究おいて重要な技術であり、今後はこれを活用し研究を発展させていくことが肝要である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Mapping-Aware Kernel Partitioning Method for CGRAs Assisted by Deep Learning2022

    • Author(s)
      Kojima Takuya、Ohwada Ayaka、Amano Hideharu
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems

      Volume: 33 Issue: 5 Pages: 1213-1230

    • DOI

      10.1109/tpds.2021.3107746

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] CubeSim: A Cycle Accurate Simulator for Multicore System with 3D SiP2021

    • Author(s)
      小島拓也, 池添赳治, 天野英晴
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      Volume: J104-D Issue: 4 Pages: 228-241

    • DOI

      10.14923/transinfj.2020PDP0046

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • Year and Date
      2021-04-01
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] GenMap: A Genetic Algorithmic Approach for Optimizing Spatial Mapping of Coarse-Grained Reconfigurable Architectures2020

    • Author(s)
      Kojima Takuya、Doan Nguyen Anh Vu、Amano Hideharu
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems

      Volume: 28 Issue: 11 Pages: 2383-2396

    • DOI

      10.1109/tvlsi.2020.3009225

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Fine-Grained Multicasting of Configuration Data for Coarse-Grained Reconfigurable Architectures2019

    • Author(s)
      KOJIMA Takuya、AMANO Hideharu
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Information and Systems

      Volume: E102.D Issue: 7 Pages: 1247-1256

    • DOI

      10.1587/transinf.2018EDP7336

    • NAID

      130007671346

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • Year and Date
      2019-07-01
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] HPC向けRIKEN CGRAのためのコンパイル環境整備と予備評価2022

    • Author(s)
      小島拓也, Carlos Cesar Cortes Torres, Boma Adhi, Yiyu Tan, 佐野健太郎
    • Organizer
      電子情報通信学会 RECONF研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Body Bias Control on a CGRA based on Convex Optimization2022

    • Author(s)
      Takuya Kojima, Hayate Okuhara, Masaaki Kondo, Hideharu Amano
    • Organizer
      25th IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips and Systems
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An Architecture-Independent CGRA Compiler enabling OpenMP Applications2022

    • Author(s)
      Takuya Kojima, Boma Adhi, Carlos Cortes, Yiyu Tan, Kentaro Sano
    • Organizer
      2022 IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium Workshops (IPDPSW)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 深層学習を用いたCGRAの効率的なアプリケーションマッピング手法2020

    • Author(s)
      小島拓也, 大和田彩夏, 天野英晴
    • Organizer
      SWoPP 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 3次元積層型ヘテロジニアスプロセッサのためのシミュレータ開発とその応用2020

    • Author(s)
      小島拓也, 池添赳治, 天野英晴
    • Organizer
      ETNET 2020
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 粗粒度再構成可能アーキテクチャCMAにおけるメモリバンクアクセスの改良2019

    • Author(s)
      小島拓也, 天野英晴
    • Organizer
      SWoPP2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] CGRAのためのアプリケーションマッピングフレームワークGenMapの実装と実機評価2019

    • Author(s)
      小島拓也, 天野英晴
    • Organizer
      デザインガイア2019 -VLSI設計の新しい大地-
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Refinements in Data Manipulation Method for Coarse Grained Reconfigration Architectures2019

    • Author(s)
      Takuya Kojima, Hideharu Amano
    • Organizer
      14th International Symposium on Reconfigurable Communication-centric Systems-on-Chip (ReCoSoC 2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Demonstration of Low Power Stream Processing Using a Variable Pipelined CGRA2019

    • Author(s)
      Takuya Kojima, Naoki Ando, Yusuke Matsushita, Hideharu Amano
    • Organizer
      29th International Conference on Field Programmable Logic and Applications (FPL)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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