書換え可能なLSIによるリコンフィギャラブル・プロセッサの研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09680344
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 末吉 敏則 熊本大学, 工学部, 教授 (00117136)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中嶋 卓雄 熊本大学, 工学部, 助手 (90237256) ; 柴村 英智 熊本大学, 工学部, 助手 (10264136) ; 久我 守弘 熊本大学, 工学部, 助教授 (80243989)
• Keywords: リコンフィギャラブルプロセッサ / リコンフィギャラブルコンピューティング / 可変構造 / リコンフィギャラブルロジック / FPGA / マルチスレッド / データ駆動 / コントロール駆動

Research Abstract

研究実施計画に従い、書換え可能なLSIによるリコンフィギャラブル・プロセッサについて研究を行った。本研究の主な成果を以下に示す。
1. リコンフィギャラブル・プロセッサのプロトタイプ実装:システム・オン・シリコン技術を使ったオンチップ・マルチプロセッサにリコンフィギャラブル・プロセッサの特徴である再構成性とハードウェアによる高速化を採り入れたシステムのプロトタイプ実装について検討した。スレッド制御機構にハードウェアによる再構成を導入する場合には動的再構成機能の効率的実現が重要であることが明らかになった。再構成オーバヘッドを無視できる程度の動的再構成機能を備えたリコンフィギャラブルロジックによって、プロセッサ間の同期処理やスレッドのスケジューリングをプロセッサと並列に実行することが可能となり、高速化を達成できる。
2. リコンフィギャラブル・プロセッサ向けプログラム開発環境の整備:アプリケーションを記述するためのプログラミング言語としてJavaを採用した。Javaは言語仕様として並行プログラミングをサポートしており、並列アプリケーションの記述に向いた言語といえる。Javaからハードウェア記述言語ヘトランスレートするためのプロトタイブ実装を行い、シミュレーションだけでなくFPGAへの実装をも考慮した開発環境を提供することができた。
3. リコンフィギャラブル・プロセッサの適用実験:提案したリコンフィギャラブル・プロセッサ上で、「高速フーリエ変換」、「N Queen問題」、「LANシミュレータ」などの応用プログラムを動作させ評価を行った。並列性の高いアプリケーションでは従来の計算機と比較して約180倍の性能向上が認められた。また、ハードウェア資源の制約により利用できる並列性が限定されるアプリケーションでも約10倍の性能向上が得られた。

Research Products

• [Publications] 末吉敏則: "リコンフィギャラブルロジック" 電子情報通信学会誌. 81巻11号. 1100-1106 (1998)
• [Publications] 末吉敏則: "コンフィギャラブル・コンピューティング" 計測と制御. 37巻10号. 750 (1998)
• [Publications] 末吉敏則: "FPGAの現状と将来動向" 第2回システムLSI琵琶湖ワークショップ. 93-101 (1998)
• [Publications] 飯田全広: "スレッド制御回路を持つオンチップ・マルチプロセッサの構成" 情報処理学会論文誌. 39巻6号. 1613-1621 (1998)
• [Publications] 川本優: "JavaによるLANシミュレータの実現" 情報処理学会研究報告. OS78-1. 1-6 (1998)