2015 Fiscal Year Research-status Report
データインテンシブコンピューティングのためのデータバス用高スループット符号化法
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15K00071
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
金子 晴彦 東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (70392868)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | データ圧縮 / 圧縮・伸張回路 / スループット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大規模計算機シミュレーションやビッグデータ解析などのデータインテンシブコンピューティングでは，大量のデータを高速にプロセッサに供給する必要があることから，メモリバスやIOバス等のデータバスのスループット向上が求められる．本研究ではデータバスの実効スループットの向上を目的として，データバスに適した符号化技術（データ圧縮法と誤り制御符号化法）を構築する．
今年度の研究では，低遅延かつ高スループットな可逆データ圧縮アルゴリズムとして，部分一致系列が探索可能なハッシュテーブルを用いた辞書式圧縮法であるX-Hash アルゴリズムを提案した．X-Hashでは6つの辞書を用いて符号化を行う．6つの辞書のうち2つはFIFO 型の辞書，残りの4 つはハッシュテーブルを用いた辞書であり，各辞書は長さ4 バイトの情報語を16個記憶する構成とすることにより，簡易な演算によりデータバス等のデータを効率よく圧縮できるようにしている．
シミュレーションによる圧縮率の評価を行い，GPGPUのシミュレータのキャッシュメモリから取得したデータおよび粒子運動シミュレーションデータに対して，提案手法は従来の高速な圧縮アルゴリズム（842B，X-Match，BΔI）よりも高い圧縮率を有し，また，LZ77と同等の圧縮率を有することを明らかにした．
また，X-Hash の符号化・復号回路をVerilog で記述し，回路量と動作周波数を評価した．FPGAデバイス(28nmプロセス)をターゲットとして合成した結果，回路量は従来手法と同等であり，動作周波数116MHz，スループット3.46Gbpsを得られることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
データ圧縮アルゴリズムの構築と符号化・復号回路の構成に関しては，当初の想定よりも早く進捗している．高速データバスに適した誤り制御符号に関しては従来手法の調査等を行い，予定通り進捗している．
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| Strategy for Future Research Activity |
データ圧縮法について，2015年度に提案したX-Hashを基により圧縮率とスループットが優れた手法を探求する．また，誤り制御符号について，誤り制御機能と符号化・復号演算量のバランスを考慮した新たな符号化法を構築する．
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| Causes of Carryover |
2015年度はコンピュータシミュレーションにより評価を行ったため，FPGAボード等の機器購入のための支出が予定額を下回ったことによる．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額については，FPGAボード等の機器購入のために使用する．
翌年度分の予算は当初の計画通りに使用する．
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