2022 Fiscal Year Research-status Report
IoT社会を支える粗粒度再構成可能アーキテクチャの設計開発基盤の実現
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22K17866
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小島 拓也 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (00919136)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 再構成可能ハードウェア / CGRA / コンパイラ / ハードウェア設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
IoT社会の実現に必要不可欠なエネルギー効率に優れた計算基盤の実現のため、本研究では粗粒度再構成可能アーキテクチャ(CGRA: Coarse-Grained Reconfigurable Architecture)をベースとした計算機システムを想定し、ハードウェアおよびソフトウェアを効率的に設計開発するためのフレームワーク創生を目的としている。IoTデバイスは用途によって多岐に渡る処理性能と電力の制約が存在し、それらを満たすために用途ごとに専用のCGRAを設計するのは設計コストの観点で現実的ではない。そこで、本研究では、CGRAのハードウェア設計を抽象化し、一つの設計テンプレートから多様な設計を生成できるシステムの開発を開始した。開発には従来用いられてきたVerilogなどのハードウェア記述言語ではなく、Scala言語を拡張して作れられたChiselを用いた。これにより、ハードウェア設計にScala言語が持つオブジェクト指向プログラミングと関数型プログラミングのパラダイムを導入することができた。一方で、ソフトウェア開発の観点では、既存のソフトウェア資源が活用できる必要がある。そこで、既存のソフトウェアコードに指示子(プラグマ)を挿入するだけでCGRAで高速化すべき計算を指定できるコンパイラの開発を開始した。また、IoTデバイスのようなエネルギー制約に厳しい環境を想定し、電力を最適化可能な電圧制御手法の考案をおこなった。
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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
本研究計画の遂行に必要なハードウェア設計のフレームワーク開発に予定通り着手を行うことができている。また、本年は類似の研究が国際的にも活発に報告され、それらの調査を精力的に行い、差別化できる技術の有無や今後の報告性を確認した。コンパイラおよび最適化アルゴリズムに関しても、計画通り実装が進められている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ハードウェア設計フレームワークは拡張性を意識したクラス設計を行なっており、さまざまな再構成の方式や計算方式など実装することができる。よって、今後はさまざまな方式を順次実装していき、それらを比較することで用途に応じて最適な設計を選択できるようなシステムへと拡充する。また、コンパイラに関しては高速化の余地があり、実用性の向上に向けてこれらのチューニングを実施する。
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