2023 Fiscal Year Annual Research Report
FPGAを含む計算資源管理のためのオペレーティングシステム基盤
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20K11751
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| Research Institution | Advanced Institute of Industrial Technology |
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Principal Investigator |
追川 修一 東京都立産業技術大学院大学, 産業技術研究科, 教授 (00271271)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ソフトウェア / オペレーティングシステム / 計算機システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２０２３年度はデバイスを用いるユーザプログラムの軽量な実行環境についての研究を行なった。
本研究では、FPGAをCPUを含めた計算資源の1つとする概念を提案している。従来はFPGAは1つのプロセスによってのみ専有されている場合には、他のFPGAを用 いるプロセスは実行を開始することはできなかった。本研究では、FPGAが専有されている場合は、他の利用可能な計算資源を代替として用いて実行するという選択肢を与えるこ とで、計算資源全体での多重化を可能としている。
本研究の提案方法で問題となるのは、CPUで実行するプログラムの呼び出しコストとFPGAで実行するIPの呼び出しコストの差異である。CPUで実行するプログラムの場合、関数呼び出しとなるため、その呼び出しコストは非常に小さい。一方、FPGAで実行するIPの場合、ハードウェアであるFPGAはデバイスドライバにより管理されているため、オペレーティングシステムカーネルを経由した呼び出しとなり、そのコストは大きくなる。そのため、FPGAを用いることが有用となる場合は、FPGAの呼び出しコストを吸収することのできる、ある程度の実行時間が必要となる処理に限定されることになる。
ここで、FPGAを呼び出すユーザプログラムをカーネル内で実行することができれば、FPGAの呼び出しコストを低減することができることになる。そこで、ユーザプログラムをカーネル内で実行することで軽量な実行環境を提供するUnikernelの1つである UKL (Unikernel Linux) を用いた実行環境について実証実験を行い、本研究の提案方法についての有用性について明らかにした。
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