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超広帯域I/Oを想定したアーキテクチャの検討

研究課題

研究課題/領域番号 16H02793
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計算機システム
研究機関東京大学

研究代表者

工藤 知宏  東京大学, 情報基盤センター, 教授 (00234451)

研究分担者 高野 了成  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究グループ長 (10509516)
並木 周  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 副研究部門長 (30415723)
鯉渕 道紘  国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 准教授 (40413926)
天野 英晴  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (60175932)
松谷 宏紀  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70611135)
石井 紀代  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (90612177)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2018年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード高性能計算 / ポストムーア / 通信方式 / インターコネクト / データセンター / 光インターコネクト / 計算機アーキテクチャ / 光ネットワーク / サーキットスイッチ / 計算機システム
研究成果の概要

広帯域通信が計算機システム内で利用できるようになることを想定し、計算機システムの構成法を検討した。将来、光通信技術の発展によりどの程度の帯域の通信をどの程度の消費電力で利用できるようになるかを検討し、この想定される性能をもとに、構成方式を検討し、アクセラレータ間を直接結合するアーキテクチャが有効であることを示した。また、広帯域通信を活用する資源管理技術やI/O方式の検討を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ムーアの法則に従った半導体集積度の向上は限界を迎えつつあり、これに伴うシステムの性能向上も望めなくなりつつある。このような状況下でシステムの性能向上を図るために、広域網の技術を適用した超広帯域光通信技術の計算機システムへの導入の可能性を検討し、広帯域通信を生かした新しい通信アーキテクチャの導入が計算機システムの性能向上に有効であることを示した。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 17件、 招待講演 21件)

  • [雑誌論文] A Hardware-Based Caching System on FPGA NIC for Blockchain2018

    • 著者名/発表者名
      Yuma Sakakibara, Shin Morishima, Kohei Nakamura, Hiroki Matsutani
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E101.D 号: 5 ページ: 1350-1360

    • DOI

      10.1587/transinf.2017EDP7290

    • NAID

      130006729752

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2018-05-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] HiRy: An Advanced Theory on Design of Deadlock-free Adaptive Routing for Arbitrary Topologies2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuta Kawano, Ryota Yasudo, Hiroki Matsutani, Michihiro Koibuchi, Hideharu Amano
    • 雑誌名

      Proc. of the IEEE 23rd International Conference on Parallel and Distributed Systems (ICPADS’17)

      巻: - ページ: 664-673

    • DOI

      10.1109/icpads.2017.00091

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Implementing a large application LSTM on the multi-FPGA system: Flow-in-Cloud2019

    • 著者名/発表者名
      Yugo Yamauchi, Kazusa Musha, Hideharu Amano
    • 学会等名
      IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips and Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-FPGA Management on FLow-in-Cloud Prototype System2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuei Hironaka, Akram Ben Ahmed, Hideharu Amano
    • 学会等名
      20th IEEE/ACIS International Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking and Parallel/Distributed Computing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Acceleration of Deep Recurrent Neural Networks with an FPGA cluster2019

    • 著者名/発表者名
      Yuxi Sun, Akram Ben Ahmed, Hideharu Amano
    • 学会等名
      International Symposium on Highly-Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アクセラレータクラウドを実現するシステムソフトウェア FlowOS2019

    • 著者名/発表者名
      高野了成、池上努
    • 学会等名
      miniCANDARシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High Performance Computing in Japan and the Role of Optics in the Future2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kudoh
    • 学会等名
      OFC 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The Evaluation of Partial Reconfiguration for a Multi-board FPGA System FiCSW2018

    • 著者名/発表者名
      Miho Yamakura, Kazuei Hironaka, Keita Azegami, Kazusa Musha, Hideharu Amano
    • 学会等名
      International Symposium on Highly-Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Disaggregated Accelerator Cloud Data Center2018

    • 著者名/発表者名
      Ryousei Takano
    • 学会等名
      Disaggregation in data centers and metro networks Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 機械学習の効率化とハードウェア開発2018

    • 著者名/発表者名
      高野了成
    • 学会等名
      デザインガイア
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Approximate Computing と関連する通信技術2018

    • 著者名/発表者名
      鯉渕 道紘
    • 学会等名
      光ネットワーク産業・技術研究会, 第3回討論会公開ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Opportunity and Challenges of Silicon Photonics Switches for Future Data Centres2018

    • 著者名/発表者名
      Shu Namiki
    • 学会等名
      ECOC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Silicon photonic switching for high performance cloud networking2018

    • 著者名/発表者名
      Shu Namiki, Kazuhiro Ikeda , Keijiro Suzuki , Takayuki Kurosu , Takashi Inoue , Ryotaro Konoike , Satoshi Suda , Hiroyuki Matsuura , Kiyo Ishii, Hitoshi Kawashima
    • 学会等名
      ACP2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Opportunity and Challenges of Silicon Photonics Switches for Post-Moore’s Law Computing2018

    • 著者名/発表者名
      Shu Namiki
    • 学会等名
      PHOTONICS2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Silicon Photonic Switching Toward Future Cloud Networking2018

    • 著者名/発表者名
      Shu Namiki
    • 学会等名
      ISPEC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Revisiting computing and communication: New landscapes in wide area, data centers and computing systems2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kudoh
    • 学会等名
      The Sixth International Symposium on Computing and Networking (CANDAR '18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ポストムーア時代の通信と計算のバランスとアクセラレータクラウド構想2018

    • 著者名/発表者名
      工藤知宏
    • 学会等名
      第十八回PCクラスタシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical switch scalability, optical switch control, and optically switched network control2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyo Ishii
    • 学会等名
      ACP2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] スーパーコンピュータの光速相互結合網2018

    • 著者名/発表者名
      鯉渕 道紘
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会(C1-3 次世代コンピューティングと光技術
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Will Optical Switching Drive Data Center Design in 2028? - Team A Presentation2018

    • 著者名/発表者名
      Shu Namiki, Tomohiro Kudoh, Christian Koos, Chris Cole
    • 学会等名
      OFC2018 Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CNNの学習におけるチャネル方向並列化の提案2018

    • 著者名/発表者名
      赤沼 領大、高野 了成、工藤 知宏
    • 学会等名
      情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 将来のデータセンター像と光インターコネクション・光デバイスへの期待2018

    • 著者名/発表者名
      工藤知宏、並木周
    • 学会等名
      2018年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] クラウドとHPCの融合:光ネットワークへの期待2017

    • 著者名/発表者名
      高野了成
    • 学会等名
      電子情報通信学会 光通信インフラの飛躍的な高度化に関する特別研究専門委員会(EXAT研究会)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Toward Exa-scale Optical Circuit Switch Interconnect for Future Computing Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Kiyo Ishii, Takashi Inoue, and Shu Namiki
    • 学会等名
      PHOTONICS: Photonics-Optics Technology Oriented Networking, Information and Computing Systems
    • 発表場所
      Austin TX, (米国)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An FPGA-Based Low-Latency Network Processing for Spark Streaming2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakamura, Ami Hayashi, Hiroki Matsutani
    • 学会等名
      4th IEEE International Conference on Big Data (BigData'16) Workshops / the 1st Workshop on Real-Time and Stream Analytics in Big Data
    • 発表場所
      Washington D.C., (米国)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] low-centric Computing Leveraged by Photonic Circuit Switching for the Post-Moore Era2016

    • 著者名/発表者名
      Ryousei Takano, Tomohiro Kudoh
    • 学会等名
      10th IEEE/ACM International Symposium on Networks-on-Chip (NOCS 2016)
    • 発表場所
      奈良春日野国際フォーラム(奈良県奈良市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Current status and future prospects of optical communications technology and possible impact on future BDEC systems2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kudoh, Kiyo Ishii, Shu Namiki
    • 学会等名
      4th Big Data and Exascale Computing (BDEC) workshop
    • 発表場所
      Frankfurt, (ドイツ)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 異種プロセッシング装置を高速な通信で柔軟に組み合わせるポストムーア時代のアーキテクチャ2016

    • 著者名/発表者名
      工藤 知宏
    • 学会等名
      第15回情報科学技術フォーラム(FIT)
    • 発表場所
      富山大学(富山県富山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] インターコネクト向け光ネットワーク技術2016

    • 著者名/発表者名
      石井 紀代
    • 学会等名
      第15回情報科学技術フォーラム(FIT)
    • 発表場所
      富山大学(富山県富山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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