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生産的かつ高効率なFPGAアクセラレータ開発のためのメモリ参照局所性の高位最適化

研究課題

研究課題/領域番号 17K12658
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 計算機システム
研究機関豊橋技術科学大学 (2018-2019)
東京工業大学 (2017)

研究代表者

佐藤 幸紀  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30452113)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードFPGAアクセラレータ / カスタムコンピューティング / 高位合成 / ハード・ソフト協調設計 / Polyhedral最適化 / 計算機システム / ハイパフォーマンス・コンピューティング
研究成果の概要

近年、消費エネルギ効率の優位性により注目を集めているFPGAを用いたアプリケーション特化型のアクセラレーションにおいては、アプリケーションに内在するソフト的特徴とアクセラレータ自体のハード的特徴の双方を踏まえてメモリ参照局所性を活用することが処理の高効率化の鍵となる。本研究では、個々のアプリケーションについて高度にカスタマイズされたアクセラレーション技術を生産的かつ効率的に適応することを目指した高位最適化技術の開発を行った。本研究を通して、メモリ参照局所性の高位最適化において多階層メモリを活用することが有効であることを示し、生産的な高位最適化のための変換方式についての技術的課題を整理した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

FPGAによるアプリケーション特化型のカスタムアクセラレーションは、金融工学、ビッグデータ解析、人工知能分野など多岐にわたる分野でCPUやGPUによる汎用的なアプローチと比べて消費エネルギ効率の面で大きな優位性があることが報告されており、産業界の実利用や社会実装も広がっている。一方で、アプリケーション開発における開発コスト、設計の抽象化に伴う性能効率の低下が課題となっていた。本研究では、これらの課題に対して新規の高位最適化手法を提案し学術の発展に寄与したほか、アプリケーション特化型処理技術の普及に向けた基盤技術の1つとして展開していくことを目指すことを通して社会への還元を試みている。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] FPGA/GPU/CPUが集積されたヘテロSoC環境におけるプログラミング2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤健太, 佐藤幸紀
    • 雑誌名

      情報処理学会第61回プログラミング・シンポジウム予稿集

      巻: 61 ページ: 75-88

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] FPGA/CPU混載型SoCを用いたソフトウェア・ハードウェア協調システムの開発事例 ~ Ultra96を用いたJulia set explorerの実装 ~2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤健太, 佐藤幸紀
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 信学技報 RECONF2019-13

      巻: 119 ページ: 67-72

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] An Autotuning Framework for Scalable Execution of Tiled Code via Iterative Polyhedral Compilation2019

    • 著者名/発表者名
      Sato Yukinori、Yuki Tomoya、Endo Toshio
    • 雑誌名

      ACM Transactions on Architecture and Code Optimization

      巻: 15 号: 4 ページ: 1-23

    • DOI

      10.1145/3293449

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ソフトウェア性能最適化技術の概要とドメイン特化型カスタムコンピュータへの展開2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤幸紀
    • 学会等名
      電子情報通信学会 北陸支部 2019 年度支部講演会, 能美市, 2020年3月6日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] FPGA/GPU/CPUが集積されたヘテロSoC環境におけるプログラミング2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤健太, 佐藤幸紀
    • 学会等名
      情報処理学会第61回プログラミング・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] FPGA/CPU混載型SoCを用いたソフトウェア・ハードウェア協調システムの開発事例 ~ Ultra96を用いたJulia set explorerの実装 ~2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤健太, 佐藤幸紀
    • 学会等名
      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, 東京工業大学, 2019年5月10日
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Designing an FPGA Accelerator with Optimization and Specialization for On-Board DRAM2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Sato, Yukinori Sato
    • 学会等名
      Poster Session, IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips and Systems (COOL Chips 23)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Designing an FPGA Accelerator with Optimization and Specialization for On-Board DRAM.2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Sato and Yukinori Sato.
    • 学会等名
      IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips (COOL Chips 22). April, 2019. 2 pages. (Poster Presentation)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Autotuning Framework for Scalable Execution of Tiled Code via Iterative Polyhedral Compilation.2019

    • 著者名/発表者名
      Yukinori Sato, Tomoya Yuki, and,Toshio Endo.
    • 学会等名
      The HiPEAC 2019 conference, Spain, Valencia, January 21-23, 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computer systems and performance engineering for upcoming AI applications.2018

    • 著者名/発表者名
      Yukinori Sato.
    • 学会等名
      5th International Conference on Advance Informatics: Concepts, Theory and Applications (ICAICTA 2018). Krabi, Thailand. August 14 - 17, 2018.
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MISD方式データフローカスタムパイプラインの高位最適化技術.2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤幸紀
    • 学会等名
      第10回メニーコア・アーキテクチャ研究会. 2018年9月24-25日
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 動的バイナリ変換を用いた透過的コード最適化におけるタイルサイズ選択の評価2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤幸紀
    • 学会等名
      HotSPA2018, IEICE CPSY/DC, IPSJ-ARC合同研究会. 2018-ARC-231. 7 pages
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] FPGAアクセラレータにおけるデータ参照局所性の高位最適化2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤幸紀
    • 学会等名
      HotSPA2017, IEICE-RECONF/CPSY/DC/RIS、 IPSJ-ARC合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Engineering software performance of hardware accelerators using open source compilers and tools2017

    • 著者名/発表者名
      Yukinori Sato
    • 学会等名
      Position talk at panel discussion, The 4th ACM SIGPLAN International Workshop on Software Engineering for Parallel Systems (SEPS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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