2015 Fiscal Year Research-status Report
組込みマルチプロセッサ・システムのための高信頼性を実現するタスク割当て手法
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26330064
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
武内 良典 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (70242245)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今井 正治 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (50126926) [Withdrawn]
劉 載勲 大阪大学, 情報科学研究科, 助教 (70726976)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | マルチプロセッサ・システム / 高信頼性 / スケジューリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、電子システムの高信頼度化への要求が増してきている。電子システムの高信頼度化の実現方法としては、システムレベルから回路レベルまで、各レベルにおける方法が提案されているが、本研究では、今後の高性能システムを実現するために広く用いられると期待されているマルチプロセッサ・システムを対象としてタスク割当ておよびスケジューリング手法によって高信頼度化を実現するための研究を進めている。今後、電子システムは、医療、ヘルスケアなどの分野への応用が期待されており、それらの分野では、システムの温度上昇、経年劣化を避けるために低電圧での駆動が要求される。しかしながら、低電圧でのシステムの駆動は回路の動作による電流の増減によってさえも、電源電圧の変動に影響を与えてしまい、システムが正常に動作しなくなってしまう可能性が発生する。本研究では、マルチプロセッサ・システムを低電圧で動作させるときに、タスク割当て、スケジューリング手法を用いて、システムの高信頼度化を実現する方法を提案する。
平成２７年度は、ホモジーニアス・マルチプロセッサシステムにより構成されるプロセッサ・システム上でダイナミックにスケジューリングを行う機構を提案し、その特性を評価した。これまでの研究調査から、極低電圧化で駆動されているシステムへ大電流が流れる場合、システムに供給される電源電圧に変動が起こり、システムで一時的なエラーが発生し、信頼性が低下することが知られている。そこで、システムに供給される最大電流を制約として、マルチプロセッサ・システム上で大電流を流す可能性のあるインストラクションを一部停止する機構を導入することにより、システムへ大電流が流れることを回避する。提案するスケジューリング機構は、小型省電力のハードウェアで、制約電流以下でアプリケーションを実行することができる。
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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
平成２７年度は、マルチプロセッサ・システムで消費される最大電流を制約として、その電流制約下でマルチプロセッサ間のインストラクションの同時実行可能な組合せを決定するクロックゲーティング機構を提案し、評価を行った。提案するマルチプロセッサ用のクロックゲーティング機構では、同時に発行すると最大電流を超えてしまう可能性のあるインストラクションの同時発行を禁止し、選択した一部の命令を後ろのサイクルに移動して実行することで、消費される最大電流を抑える機能を実現する。本機能を実現するために、厳密な消費電流計算、制約比較を行うと、その計算のために必要とされるサイクル数、消費電力が大きくなってしまうため、提案する機構ではプロセッサの構造から消費される電流の大きさを5bitで表現されうる代表的な値で分類することで、ハードウェア量を削減、１サイクル内に結果を求められるようにし、必要とされる消費電力を詳細な計算時と比較して60%程度削減できることを示した。また、使用されているプロセッサがパイプラインプロセッサであることを考慮し、パイプラインステージ毎に値を求めることで、正確な消費電流の見積りを実現している。DSPstoneを用いたシミュレーション結果からは、４コアプロセッサの場合、実行サイクル数が変わらない範囲で10%程度最大電流を小さくできることが確認できた。本機構により、インストラクションレベルの細粒度の動的なスケジューリングが可能となり、タスク割当、スケジューリングレベルによる高信頼度化を高める一手法となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、平成２７年度までの研究成果を対外的に発表する。次に、これまでに検討してきた、基本的な単一システムバスのマルチプロセッサ・システムの電源電圧変動モデルを拡張し、他のマルチプロセッサ・システムでの検討を進める。その後、各種マルチプロセッサ・システムの電源電圧変動を抑え、高信頼度化を実現するための知見をまとめる。一方、単一システムバスのマルチプロセッサ・システムにおけるアプリケーションの電流制約最適化での実行時間最小化、実時間制約下での電流制約最適化等の高信頼性を実現する最適タスク割当、スケジューリング手法の定式化を行う。その後、他のマルチプロセッサ・システムに対して、手法の拡張を行う。
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| Causes of Carryover |
必要に応じて研究費を執行したが、当初の見込み額と執行額が異なっていたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究計画に特に変更は無いので、前年度の研究費も含め、予定通りの研究を実施していく。
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Research Products
(2 results)
