マイクロ・プロセッサのアーキテクチャレベルでの最適化手法に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07680353
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 今井 正治 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (50126926)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塩見 彰睦 静岡大学, 情報学部, 講師 (60242921) ; 武内 良典 大阪大学大学院, 基礎工学研究科, 講師 (70242245)
• Keywords: パイプライン方式 / プロセッサ・モデル / VLIWプロセッサ / GUI

Research Abstract

平成9年度は,次の項目について研究を行った.
(1)パイプライン・アーキテクチャ・モデルに対して,与えられたハードウェア・コストの制約条件の下でCPU内の演算器構成およびレジスタ数を同時に考慮した,実行サイクル数を最小化するアルゴリズムの提案.
(2)パイプライン・アーキテクチャ・モデルに対して,与えられたハードウェア・コストの制約条件のもとで,CPU内の演算器構成およびチップに内蔵されるメモリ(プログラム・コードを格納するROM,データを一時的に格納するためのRAM)の量を同時に考慮して実行サイクル数を最小化するアルゴリズムの提案.
(3)VLIW(Very Long Instrunction Word)方式のプロセッサ・モデルの特徴およびその性質に関して,考察および解析を行い,VLIW方式のアーキテクチャ・モデルに対して,ハードウェア・コスト(ゲート数)の制約条件のもとで実行サイクル数を最小化する最適化問題のアルゴリズムの提案.
(4)(1)-(3)で提案したアルゴリズムの有効性および効率を評価するための試行実験.
(5)消費電力最小化問題の検討.
(4)の試行実験において,(1)-(3)で提案されたアルゴリズムを用いることによって,定式化された最適化問題の最適解を実用的な時間内に求めることが可能になったことを,明らかとした.また,VLIW方式のプロセッサモデルに関しては,その命令発行メカニズムに着目することによって,(単一命令発行)パイプライン方式からスーパースカラー方式,VLIW方式のいずれにも適応可能なプロセッサモデルの概念を提案し,その提案モデルにもとづき,(3)のハードウェア・コスト制約下における実行サイクル数最小化問題では,VLIW方式プロセッサにとどまらない,実行サイクル数最小化アルゴリズムの提案となった.

Research Products

• [Publications] N.N.Binh, M.Imai, and Y.Takeuchi: "A Performance Maximization Algorithm to Designing ASIPs under the Constraint of Chip Area Including RAM and ROM Sizes" Proc. of Asian and South Pacific Design Automation Conference(ASP-DAC'98). 367-372 (1998)
• [Publications] N.Ohtsuki, Y.Honma, Y.Takeuchi, M.Imai, K.Hamaguchi, N.Hikichi: "Compiler Generation in PEAS-II : A HW/SW Codesign System for ASIP with VLIW Architecture" Proc. Of 3rd International Workshop on Code Generation for Embedded Processors. (to appear). (1998)
• [Publications] 本間啓道, 今井正治, 武内良典: "「特定用途向き集積化プロセッサのレジスタ数最適化アルゴリズムとその評価」" DAシンポジウム'97論文集. 161-166 (1997)
• [Publications] 大槻典正, 武内良典, 今井正治, 引地信之: "「VLIWプロセッサ生成系とVLIWコンパイラ生成系」" 1997年 電子情報基礎・境界ソサイエティ大会. 61 (1997)
• [Publications] 大槻典正, 武内良典, 今井正治, 浜口清治, 柏原敏伸, 引地信之: "「VLIWプロセッサ自動生成における演算器構成最適化の一手法」" 電子情報通信学会技術研究報告[VLSI設計技術]VLD97-92. Vol97-92. 101-108 (1997)
• [Publications] 大槻典正, 武内良典, 今井正治, 浜口清治, 柏原敏伸, 引地信之: "「VLIWプロセッサにおける演算命令発行スロット数の最適化」" 電子情報通信学会技術研究報告[VLSI設計技術]VLD97-111. No.97 No.444. 87-94 (1997)
• [Publications] 今井正治: "「システム・オン・シリコン時代のハード・ウェア/ソフトウェア・コデザイン」" 第1回システムLSI琵琶湖ワークショップ講演資料集およびポスター資料集. 51-72 (1997)