| 研究課題/領域番号 |
19H04075
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分60040:計算機システム関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
高前田 伸也 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (60738897)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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| キーワード | ハードウェア設計技術 / FPGA / Python / 高位合成 / コンパイラ / リコンフィギャラブルシステム / 性能チューニング / ストリーム計算 / データ転送 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高い電力性能を達成する計算機の実現方法のひとつとしてFPGAが活用されている。Cなどによる高位合成ツールは、HDLと比較して短期間での回路実装を可能にするが、性能と回路効率を最大化するチューニングは依然として容易ではない。特に、並列動作する演算器群に継続的にデータを供給するメモリシステムの設計が高性能化には重要となるが、複雑なメモリアクセスパターンを持つアプリケーションに対する最適化は難しい。本研究では、申請者が開発を進めている、演算データフローと制御を分離して記述するマルチパラダイム型設計方式を発展させ、性能最適化が容易なハードウェア高位設計方式および高位合成フレームワークを創出する。
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| 研究成果の概要 |
ドメイン特化計算の高効率化を目的に、性能最適化が容易なハードウェア高位設計フレームワークに関する研究を進めた。研究代表者が開発を進めている、演算データフローと制御を分離して記述するマルチパラダイム型ハードウェア設計フレームワークのVeriloggenを発展させ、メモリ容量と帯域の制約下での性能最適化を容易に行うためのハードウェア・プログラミングモデルと、対応する効率的な演算回路・メモリシステム合成技術を開発した。また、拡張されたVeriloggenを用いて、ニューラルネットワーク特化ハードウェアコンパイラNNgenの機能拡張を行い、実アプリケーションにおいて開発した技術の有効性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
アプリケーションやドメインに特化したハードウェア構成を用いることで高い計算性能と電力効率を達成する、ドメイン特化アーキテクチャ (Domain Specific Architecture) が、機械学習分野を筆頭に注目されており、多くの実用例が報告されている。高い計算効率を達成するドメイン特化ハードウェアを簡単に実現するためのハードウェア設計技術が求められている。本研究で開発を進めたVeriloggenは、オープンソースで提供されるハードウェア設計ソフトウェアであり、半導体開発の民主化技術として、利活用されている。
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