ハードウェア構成を動的に最適化する「ハードウェア・モーフィング」技術の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13308015
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 村上 和彰 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (10200263)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩井原 瑞穂 京都大学, 大学院・情報学研究科, 助教授 (40253538) ; 松永 裕介 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (00336059) ; 安浦 寛人 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (80135540) ; 冨山 宏之 (財)九州システム情報技術研究所, 第1研究室, 研究員 ; 井上 創造 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (90346825)
• Keywords: システムLSI / 動的最適化 / 計算機アーキテクチャ / プロファイリング / 低消費電力化 / 最適化コンパイラ / 適応制御 / 回路設計

Research Abstract

本研究では,(1)大規模化の一途を辿る「システムLSI(SOC : System-On-a-Chip)」の設計最適化手法,ならびに,(2)問題が顕在化しつつある「設計危機(システム規模の増加率と設計生産性の向上率との乖離)」への対処法の1つとして,システムLSIのハードウェアおよびその上で実行されるプログラム自身を当該プログラム実行時に動的に再構成・最適化する『システム・モーフィング(SysteMorph : System Morphing)』技術」を開発している。3年計画の2年目に当たる本年度は,主に以下の研究を遂行した。
1.オンライン・プロファイリング技術の開発:プログラムの動的振舞いを観測して,各種のホットスポット(たとえば,頻繁にアクセスされるプログラムコード部分やデータ部分,頻繁に実行されるプログラムの実行パス,等)を当該プログラム実行中に検出かつ予測するオンライン・プロファイリング技術を前年度に引き続き開発した。さらにIP FLEX社の動的再構成可能ハードウェア搭載プロセッサDAP/DNAを対象にオンライン・プロファイラの実装を行った。
2.動的ソフトウェア・パイプライニング技術の開発:上記1で検出したホットパス(頻繁に実行されるプログラムの実行パス)中のループに対して,(本来はコンパイラ最適化技術の1つである)ソフトウェア・パイプライニングを動的に施す技術を前年度に引き続き開発した。さらに,VLIW(超長形式機械命令)エンジンをコプロセッサとして有するハイパースカラ・プロセッサを対象に同技術の実装に着手した。
3・ハードウェア構成情報のオンライン生成技術の開発:上記1で検出したホットパスをDAP/DNAの再構成可能ハードウェア部(DNA)に論理回路として動的にオフロードすることを目的として,DNAのハードウェア構成情報を動的,かつ,対象プログラムの実行と並行して(オンラインで)生成する技術を開発した。同生成を線形計画法によりオフラィンで行う場合と比べて,生成したハードウェア構成情報の品質劣化10%以内,生成時間約10万分の1を達成し,実用化の目処を得た。

Research Products

• [Publications] K.Inoue et al.: "A History-Based I-Cashe for Low-Energy Multimedia Applications"Proc. of International Symposium on Low Power Electronics and Design(ISLPED'02). 148-153 (2002)
• [Publications] 田上裕之, ほか: "動的ソフトウェアパイプライニング技術の提案と性能評価"情報処理学会研究報告. ARC149-15. 85-90 (2002)
• [Publications] 松尾 烈, ほか: "Dependable Pipelining : マルチGHz時代のマイクロアーキテクチャ"電子情報通信学会技術研究報告. DC2002-20. 25-30 (2002)
• [Publications] 目次勝彦, ほか: "スレッドレベル投機的並列処理アーキテクチャにおけるデータ依存制約緩和手法の効果"情報処理学会論文誌. 43・SIG6. 24-33 (2002)
• [Publications] K.Inoue et al.: "A Low Energy Set-Associative I-Cashe with Extended BTB"Proc. of International Conference on Computer Design(ICCD'02). 187-192 (2002)
• [Publications] L.Gauthier et al.: "A Front-End for Better Behavioral Synthesis"電子情報通信学会技術研究報告. CPSY2002-63. 31-36 (2002)