2020 Fiscal Year Annual Research Report
超高効率実行を実現する距離指定型命令セットアーキテクチャの研究
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20J22752
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小泉 透 東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | 計算機アーキテクチャ / 命令レベル並列性 / アウトオブオーダー実行 / 最適化コンパイラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度の研究成果は、大きく分けて、(1)最適化コンパイラ作成・改善点の洗い出し(2)ハードウェア命令スケジューラの簡素化に関する評価(3)命令供給方法のスケーラビリティの改善、の三点である。
(1)距離指定型命令セットアーキテクチャの性能を測定するため、C言語で書かれたベンチマークプログラムをコンパイルできるように最適化コンパイラの開発を進めた。これにより、SPECに含まれるC言語で書かれたベンチマークプログラム4つを動かすことに成功した。性能評価の結果、2つのベンチマークで従来型RISC命令セットよりも高い性能を示すことが判明した。残りの2つのベンチマークについては従来型RISC命令セットよりも低い性能となったが、これは呼び出し先保存レジスタの欠如や適切でないレジスタスピル決定戦略が原因であることを確認した。この問題は合成ベンチマークを用いた評価では判明しなかったものであり、SPECに含まれる実用プログラムを用いて現実に近い評価を行うという目的を達成できた。
(2)命令をランダムな順番で格納するのではなく、先入れ先出しの順序で格納する命令スケジューラを使用した場合にどの程度性能が出せるかを評価した。また、命令スケジューラの利用効率を上げるため、既存技術であるリプレイキューという技法を先入れ先出しの命令スケジューラと組み合わせた場合にどの程度性能が出せるかを評価した。
(3)従来の命令キャッシュミス削減手法はフロントエンド幅の拡大に対してスケールしないことを示し、またフロントエンド幅の拡大に対してスケールする命令プリフェッチ手法を開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、以下の項目を達成することができた。(1)SPEC CPU 2017ベンチマークをコンパイルできる最適化コンパイラの作成およびベンチマークプログラムを用いた性能評価。(2)ハードウェア命令スケジューラについて、距離指定型命令セットアーキテクチャ向けに最適化した場合の性能への影響の評価。
それに加え、命令供給方法のスケーラビリティを改善する方法を見つけるという、当初の計画に無かった研究成果をあげることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
SPECベンチマークを用いた評価で明らかとなった改善点を含め、最適化コンパイラアルゴリズムの洗練を引き続き行っていく。
並行して、距離指定型命令セットアーキテクチャのHDL実装を進め、FPGA上でのベンチマーク動作を実現し、電力評価を行う。
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