2020 Fiscal Year Annual Research Report
プログラマビリティと電力効率を両立するSIMDベース・アクセラレータの研究
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20H04153
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
塩谷 亮太 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (10619191)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂井 修一 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (50291290)
入江 英嗣 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (50422407)
千葉 滋 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (80282713)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 計算機アーキテクチャ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020 年度は以下の２点に関わる研究を行った：
1. 命令セットに関する要素技術の研究：これまで Dualflow アーキテクチャは汎用 CPU をターゲットとして行われてきたため，それとは大きく性質が異なる SIMD ベースの GPU では命令セットの性質（主に命令間の参照距離の性質や，これに基づくバイナリ生成時の効率）が大きく異なる．このため，GPU 向けに Dualflow アーキテクチャを導入するための検討と評価を行った．
2. マイクロアーキテクチャに関する要素技術の研究：GPU への Dualflow アーキテクチャの導入を実現するためには，そのための具体的なマイクロアーキテクチャを研究する必要がある．このため，これを実現するための検討と評価を行った．
これらの検討と評価の結果，GPU へ Dualflow アーキテクチャを導入する際のいくつかの課題が明らかになり，それらの解決を図った．たとえば分岐の合流時のスレッドのマージ方法や，メモリアクセスの軽量な順序付け，スケジューラの構成方法などについて多くの知見を得ており，有効な解決方法をすでに発案している．
また，消費電力についての基礎的な予備評価を行った．この予備評価は，回路面積や消費電力を見積もる簡易的なツールにより実施した．得られている評価結果より，Dualflow アーキテクチャの導入によるオーバーヘッドは無視できる程度に小さい見通しが確かめられた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
上記の研究を実施するにあたり，まず GPGPUSim と呼ばれる GPU シミュレータをベースに，Dualflow アーキテクチャを実装した．この実装はコロナ渦の影響もあり，当初の予定よりも実装が遅れているものの，基礎的な評価が行える段階には達している．また，このシミュレータへの実装を通じ，Dualflow アーキテクチャを導入するための多くの知見を得ることができた．
また，上記とは独立に，高速なシミュレーションを行うための GPGPUSim とは異なる独自のシミュレータの開発も進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
命令セットやマイクロアーキテクチャに関する要素技術の研究を進めるにあたり，引き続きシミュレータの開発を進める．また，提案するアーキテクチャに対応したコンパイラの開発もあわせて進める予定である．
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