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タンデム式ハイブリッド型パイプラインによるプロセッサの超高電力効率化

研究課題

研究課題/領域番号 16H05855
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 計算機システム
研究機関東京大学 (2018-2020)
名古屋大学 (2016-2017)

研究代表者

塩谷 亮太  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (10619191)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
23,530千円 (直接経費: 18,100千円、間接経費: 5,430千円)
2019年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2018年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワードプロセッサ・アーキテクチャ / 計算機アーキテクチャ / コンピュータ・アーキテクチャ / マイクロアーキテクチャ / 計算機システム
研究成果の概要

携帯端末では消費電力を重視してLittleコアと呼ばれる小型のプロセッサを搭載していたが,近年ではスマートフォンなどの普及によって高い性能が求められるようになったためBigコアと呼ばれる大型のプロセッサが採用されている.Bigコアは高い性能を持つ一方で,消費電力に問題がある.このため,本研究ではLittleコア並の消費電力とBigコアに匹敵する性能を両立する,超高電力効率プロセッサを研究した.本研究により,電力効率を大幅に向上させる低消費電力モードとモード切替アルゴリズムを実現した.また,これらを実証するためのLSI試作を行い,シミュレーションではなく実際の性能や消費電力に基づく検証を行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,Bigコアで実行してもLittleコアで実行しても大きく性能が変化しない領域がプログラム内に細粒度に存在することや,それらの性質について明らかにした.また,これを利用することでプログラム実行の際の大きく電力効率を上げられることを明らかにした.さらに,電力効率の検証を目的として行ったLSI試作では,その結果得られたプロセッサ設計をオープンソースとして公開しており,これを使用して様々な研究を行うことを可能にした.

報告書

(5件)
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Improving the Instruction Fetch Throughput with Dynamically Configuring the Fetch Pipeline2019

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Reoma、Shioya Ryota、Ando Hideki
    • 雑誌名

      IEEE Computer Architecture Letters

      巻: 18 号: 2 ページ: 170-173

    • DOI

      10.1109/lca.2019.2952592

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bank-Aware Instruction Scheduler for a Multibanked Register File2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Junji、Jimbo Ushio、Shioya Ryota、Goshima Masahiro、Sakai Shuichi
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 26 号: 0 ページ: 696-705

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.26.696

    • NAID

      130007484315

    • ISSN
      1882-6652
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Skewed Multistaged Multibanked Register File for Area and Energy Efficiency2017

    • 著者名/発表者名
      Junji YAMADA, Ushio JIMBO, Ryota SHIOYA, Masahiro GOSHIMA, and Shuichi SAKAI
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E100.D 号: 4 ページ: 822-837

    • DOI

      10.1587/transinf.2016EDP7414

    • NAID

      130005529869

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Skewed Multistaged Multibanked Register File for Area and Energy Efficiency2017

    • 著者名/発表者名
      Junji Yamada, Ushio Jimbo, Ryota Shioya, Masahiro Goshima, and Shuichi Sakai
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E100-D ページ: 822-837

    • NAID

      130005529869

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Applying Razor Flip-Flops to SRAM Read Circuits2017

    • 著者名/発表者名
      Ushio Jimbo, Junji Yamada, Ryota Shioya, and Masahiro Goshima
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E100-C ページ: 245-258

    • NAID

      130005397869

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Energy Efficient Runahead Execution on a Tightly-Coupled Heterogeneous Core2020

    • 著者名/発表者名
      Susumu Mashimo, Ryota Shioya, and Koji Inoue
    • 学会等名
      International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region (HPC Asia)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Open Source FPGA-Optimized Out-of-Order RISC-V Soft Processor2019

    • 著者名/発表者名
      Susumu Mashimo, Akifumi Fujita, Reoma Matsuo, Seiya Akaki, Akifumi Fukuda, Toru Koizumi, Junichiro Kadomoto, Hidetsugu Irie, Masahiro Goshima, Koji Inoue, and Ryota Shioya
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Field-Programmable Technology (FPT)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] キャッシュ・パーティショニングによる性能向上のためのMLPを意識した実行サイクル数の推定2019

    • 著者名/発表者名
      今泉 勇斗, 塩谷 亮太, 安藤 秀樹
    • 学会等名
      情報処理学会 研究報告システム・アーキテクチャ(ARC)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] STRAIGHT: Hazardless Processor Architecture without Register Renaming2018

    • 著者名/発表者名
      Hidetsugu Irie, Toru Koizumi, Akifumi Fukuda, Seiya Akaki, Satoshi Nakae, Yutaro Bessho, Ryota Shioya, Takahiro Notsu, Katsuhiro Yoda, Teruo Ishihara, and Shuichi Sakai
    • 学会等名
      IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture (MICRO 51)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Tightly Coupled Heterogeneous Core with Highly Efficient Low-Power Mode2018

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Chidai, Kojiro Izuoka, Ryota Shioya, Masahiro Goshima, and Hideki Ando
    • 学会等名
      International Conference on Architecture of Computing Systems (ARCS 31)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パイプライン構造の動的制御による命令フェッチ・スループットの向上2018

    • 著者名/発表者名
      松尾玲央馬, 塩谷亮太, 安藤秀樹
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告 2018-ARC-23
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SRAMの電力/遅延シミュレータCACTIへのシングルエンド方式の対応2018

    • 著者名/発表者名
      李虹希, 塩谷亮太, 安藤秀樹
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告 2018-ARC-232
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Visualizing the out-of-order CPU model2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Shioya
    • 学会等名
      Learning gem5 Tutorial at ACM International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems (ASPLOS)
    • 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] A Tightly Coupled Heterogeneous Core with Highly Efficient Low-Power Mode2018

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Chidai, Kojiro Izuoka, Ryota Shioya, Masahiro Goshima, and Hideki Ando
    • 学会等名
      International Conference on Architecture of Computing Systems (ARCS 31) (Springer)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低電力モードを備えるプロセッサとモード切り替えアルゴリズムによる電力効率の向上2017

    • 著者名/発表者名
      塩谷亮太, 地代康政, 出岡宏二郎, 五島正裕, 安藤秀樹
    • 学会等名
      情報処理学会 システム・アーキテクチャ研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Bank-Aware Instruction Scheduler for Multibanked Register File2017

    • 著者名/発表者名
      Junji Yamada, Ushio Jimbo, Ryota Shioya, Masahiro Goshima, and Shuichi Sakai
    • 学会等名
      The 1st. Cross-disciplinary Workshop on Computing Systems, Infrastructures, and Programming
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-01-27  

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