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メニーコア時代のHW/SW研究を加速するスケーラブルなHWシミュレータの開発

Research Project

Project/Area Number 11J09632
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Computer system/Network
Research InstitutionTokyo Institute of Technology
Research Fellow 山崎 伸也 (高前田 伸也)  東京工業大学, 大学院情報理工学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
KeywordsFPGA / メニーコアプロセッサ / ラピッドプロトタイピング / リソース抽象化 / 静的解析 / 高位合成 / RTL変換 / キャッシュメモリ / シミュレーション / NoC / ネットワークオンチップ / キャッシュ / プリフェッチ / スケーラビリティ / 高速化 / 仮想化 / 同期
Research Abstract

FPGA上にシミュレーション対象のプロセッサを実現する際に問題となる, シミュレーション対象が要求するハードウェアリソースと, FPGAプラットフォームが提供可能なリソースとの間に存在する, リソースの量や特性の乖離を吸収する, 抽象化方式とそのためのソフトウェアツールについて研究を行った.
マルチFPGAシステム上にプロセッサを再現する場合, 複数のFPGAをまたぐ信号については, FPGA間の通信機構が必要となる. また, FPGAのオンチップメモリだけではシミュレーション対象のメモリシステム全体を再現できない場合, FPGAオフチップに接続されるDRAMなどの低速なメモリを合わせて用いる必要がある. このような環境でサイクルレベルの正確なシミュレーション結果を得るためには, FPGA上のクロックサイクルと, シミュレーション対象上のクロックサイクルを分離し, 通信レイテンシ・メモリアクセスレイテンシが, シミュレーション結果に影響しないような機構が必要となる.
本年度は, メモリとFPGA間通信の抽象化による, 扱いやすいプロセッサモデリング方式を提案した. オンチップとオフチップのメモリを統合し, 1サイクルでアクセス可能な容量無限大のメモリとして, FPGA間通信は1サイクルで通信可能なレジスタとして, それぞれ理想的なハードウェアに抽象化したインターフェースを提供する. これにより, 実際のFPGAプラットフォームが持つメモリや通信の特性を気にすることなく, 検証対象をRTL実装することを可能にした. また, 抽象化を用いたハードウェアデザインを, 実際のFPGA上に実装可能なRTLデザインに変換するためのソフトウェアツールを開発した. 評価により, FPGA上に実装可能な構成に自動的に変換されたプロセッサプロトタイプが, 手作業で実装したプロトタイプと同等の高いシミュレーション性能を達成することを確認した.

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report

Research Products

(27 results)

All 2014 2013 2012 2011 Other

All Journal Article Presentation Remarks

  • [Journal Article] An FPGA-based Scalable Simulation Accelerator for Tile Architectures2011

    • Author(s)
      Shinya Takamaeda-Yamazaki, Ryosuke Sasakawa, Yoshito Sakaguchi, Kenji Kise
    • Journal Title

      ACM Computer Architecture News

      Volume: Vol.39 No.4 Pages: 35-40

    • DOI

      10.1145/2082156.2082166

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      高前田(山崎) 伸也, 吉瀬 謙二
    • Organizer
      情報処理学会計算機アーキテクチャ研究会
    • Place of Presentation
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    • Place of Presentation
      UC Davis, Davis, CA, USA
    • Year and Date
      2013-12-07
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      高前田(山崎) 伸也, 吉瀬 謙二
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    • Place of Presentation
      北陸先端科学技術大学院大学
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      2013-09-19
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      笹河良介, 藤枝 直輝, 高前田(山崎) 伸也, 吉瀬 謙二
    • Organizer
      先進的計算基盤システムシンポジウムSACSIS2013
    • Place of Presentation
      仙台国際センター
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      先進的計算基盤システムシンポジウムSACSIS2013
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      笹河 良介, 藤枝 直輝, 高前田(山崎)伸也, 吉瀬 謙二
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      先進的計算基盤システムシンポジウムSACSIS2013
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      小林 諒平, 高前田(山崎) 伸也, 吉瀬 謙二
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      仙台国際センター(発表確定)
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      2013-05-24
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      高前田(山崎) 伸也, 吉瀬 謙二
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      情報処理学会計算機アーキテクチャ研究会
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      高前田(山崎) 伸也,吉瀬 謙二
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      情報処理学会第75回全国大会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2013-03-06
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      小林 諒平, 高前田(山崎) 伸也, 吉瀬 謙二
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      電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会
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      慶応義塾大学
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      Ryohei Kobayashi, Shinya Takamaeda-Yamazaki, and Kenji Kise
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      沖縄県男女共同参画センター
    • Year and Date
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  • [Presentation] Network Performance of Multifunction On-chip Router Architectures2012

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      Shinya Takamaeda-Yamazaki, Naoki Fujieda, and Kenji Kise
    • Organizer
      電子情報通信学会研究報告コンピュータシステム研究会
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      九州大学
    • Year and Date
      2012-11-27
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  • [Presentation] ネットワークオンチップにおける仮想チャネル利用法の再考2012

    • Author(s)
      笹河 良介, 藤枝 直輝, 高前田(山崎) 伸也, 吉瀬 謙二
    • Organizer
      電子情報通信学会研究報告コンピュータシステム研究会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2012-11-27
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ロード命令のプログラムカウンタを用いたメモリスケジューリング手法2012

    • Author(s)
      池田 貴一, 高前田(山崎) 伸也, 吉瀬 謙二
    • Organizer
      情報処理学会計算機アーキテクチャ研究会
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      とりぎん文化会館(鳥取県)
    • Year and Date
      2012-08-01
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  • [Presentation] Read Density Aware Fair Memory Scheduling2012

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      Portland, Oregon, US
    • Year and Date
      2012-06-09
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      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2012-05-17
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      高前田(山崎)伸也, 佐藤真平, 吉瀬謙二
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      Shinya Takamaeda-Yamazaki, Shintaro Sano, Yoshito Sakaguchi, Naoki Fujieda, Kenji Kise
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      高前田(山崎)伸也, 吉瀬謙二, 佐藤充
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      情報処理学会第74回全国大会
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      名古屋工業大学
    • Year and Date
      2012-03-07
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  • [Presentation] DMAベースメニーコアにおける通信オーバーヘッド削減手法2011

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      高前田(山崎)伸也, 吉瀬謙二
    • Organizer
      情報処理学会計算機アーキテクチャ研究会(ARC-196)
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      かごしま県民交流センター
    • Year and Date
      2011-07-27
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] An FPGA-based Scalable Simulation Accelerator for Tile Architectures2011

    • Author(s)
      Shinya Takamaeda-Yamazaki, Ryosuke Sasakawa, Yoshito Sakaguchi, Kenji Kise
    • Organizer
      International Workshop on Highly-Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies HEART2011
    • Place of Presentation
      Imperial College London
    • Year and Date
      2011-06-02
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ScalableCoreシステムの挙動検証~ソフトウェアシミュレータと比較して~2011

    • Author(s)
      笹河良介, 高前田伸也, 藤枝直輝, 吉瀬謙二
    • Organizer
      先進的計算基盤システムシンポジウムSACSIS2011
    • Place of Presentation
      秋葉原コンベンションホール
    • Year and Date
      2011-05-26
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      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://sites.google.com/site/shinyaty/home

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      2013 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.arch.cs.titech.ac.jp/member/index.php?ShinyaTakamaeda

    • Related Report
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  • [Remarks]

    • URL

      http://www.arch.cs.titech.ac.jp/member/index.php?ShinyaTakamaeda

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-11   Modified: 2016-04-21  

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