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高性能・低電力コンピュータの方式に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K00070
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 計算機システム
研究機関名古屋大学

研究代表者

安藤 秀樹  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40293667)

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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードコンピュータ・アーキテクチャ / スーパスカラ・プロセッサ / 発行キュー / スーパスカラ方式 / 最終レベルキャッシュ / キャッシュパーティショニング / 計算機アーキテクチャ / マイクロプロセッサ / コンピュータアーキテクチャ / 高性能コンピュータ / 低電力コンピュータ
研究成果の概要

近年、コンピュータの単一スレッド実行時間はほとんど短縮されず、性能はほぼ停滞している。私は、プロセッサの部品の中で性能(IPC: instructions per cycle)に最も大きな影響を与える発行キュー(IQ:issue queue)について研究を行い、再並べ替えランダム・キュー(RRQ: rearranging random queue)と呼ぶ新しいIQの構成法を提案した。評価の結果、RRQは、既存のIQと比べて低電力、低遅延かつ高IPCを達成できることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

コンピュータの性能向上の最大の源泉は、長年LSIにおけるトランジスタの縮小に起因するゲート遅延の短縮法則、すなわち、デナード・スケーリングであった。しかし、このトレンドはLSI製造技術の限界により2005年に終わった。一方、LSI製造の縮小トレンドは続いたが、電力が冷却の限界に達し、トランジスタを有効に利用することが困難となった。これらの理由により、コンピュータの単一スレッド実行性能はほとんど向上しなくなった。これに対して、本研究は、電力を増加させることなく性能を向上させる構成法を提案した。本技術は、実際のプロセッサに即座に適用できるほど実用的であり、学術的のみならず社会的意義が大きい。

報告書

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

    (10件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Performance Improvement Techniques in Tightly Coupled Multicore Architectures for Single-Thread Applications2018

    • 著者名/発表者名
      K. Doi, R. Shioya, and H. Ando
    • 雑誌名

      IPSJ Journal of Information Processing

      巻: 26 ページ: 445-460

    • NAID

      130007397242

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [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
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A Tightly Coupled Heterogeneous Core with Highly Efficient Low-Power Mode2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Chidai, K. Izuoka, R. Shioya, M. Goshima, and H. Ando
    • 学会等名
      Proceedings of the 31st International Conference on Architecture of Computing Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rearranging Random Issue Queue with High IPC and Short Delay2018

    • 著者名/発表者名
      S. Sakai, T. Suenaga, R. Shioya, and H. Ando
    • 学会等名
      Proceesings of the 36th IEEE International Conference on Computer Design
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Improvement by Prioritizing the Issue of the Instructions in Unconfident Branch Slices2018

    • 著者名/発表者名
      H. Ando
    • 学会等名
      Proceedings of the 51st Annual International Symposium on Microarchitecture
    • 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, Vol.2018-ARC-232, No.
    • 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, Vol.2018-ARC-232, No.15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] グループ化したストリームからのフィードバックを用いたストリーム毎に最適化するストリーム・プリフェチャの高効率化2018

    • 著者名/発表者名
      劉兆良, 塩谷亮太, 安藤秀樹
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告, Vol.2019-ARC-235, No.21
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A Tightly Coupled Heterogeneous Core with Highly Efficient Low-Power Mode2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Chidai, K. Izuoka, R. Shioya, M. Goshima, and H. Ando
    • 学会等名
      A Tightly Coupled Heterogeneous Core with Highly Efficient Low-Power Mode
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 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
      情報処理学会研究報告
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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