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3次元積層技術を応用した粗粒度再構成可能デバイスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 19J21493
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分60040:計算機システム関連
研究機関東京大学 (2021)
慶應義塾大学 (2019-2020)

研究代表者

小島 拓也  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードCGRA / 粗粒度再構成可能アーキテクチャ / 3次元積層LSI / プログラミングモデル / 再構成可能デバイス / TCI / チップ間無線通信 / 機械学習 / 多目的最適化 / システムシミュレータ
研究開始時の研究の概要

本研究の概要は、高い性能を低電力で実現する粗粒度再構成可能デバイスとチップ間無線通信を用いた3次元積層技術を組み合わせ、より柔軟で効率的な計算システムの構築を目指す研究である。本研究ではハードウェアアーキテクチャや積層チップの組み合わせなどの設計探索手法から、アプリケーション割り当ての最適化手法などのソフトウェア開発手法までを扱う。

研究実績の概要

本研究は粗粒度再構成可能デバイス(CGRA: Coarse-Grained Reconfigurable Architecture)とチップ間通信技術TCIを組み合わせることで、多種多様な用途に対応
可能となるシステムの実現を目指した。
本年度は、昨年度に着手し始めたグラフ構造向けの機械学習モデルDGCNN(Deep Graph
Convolutional Neural Network)を用いたCGRAアプリケーショングラフの効率的なアプリケーション割り当て手法の研究を引き続き行なった。高い有効性が確認され、この成果は学術論文誌に掲載された。
さらに、積層された複数のCGRAコアを活用するには、新たなプログラミングモデルが必須となる。本研究ではこれを成し遂げるために、CGRA向けOpenMPコンパイラの開発を行なった。CGRAはIoTデバイスやHPCなど幅広い分野で応用が期待されており、各々の用途で異なるアーキテクチャ上の特徴をもつ。故に、コンパイラフロントエンドに期待される最適化などの振る舞いもそれぞれ異なる。本研究で開発を始めたコンパイラはアーキテクチャに非依存な部分とアーキテクチャに特有の処理を分けて実装が可能で、さまざまなアーキテクチャへの対応が容易である。これは現時点で予備評価段階ではあるものの、すでに国際ワークショップでの発表が決まっている。このコンパイラは今後のCGRAに関する研究おいて重要な技術であり、今後はこれを活用し研究を発展させていくことが肝要である。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Mapping-Aware Kernel Partitioning Method for CGRAs Assisted by Deep Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Kojima Takuya、Ohwada Ayaka、Amano Hideharu
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems

      巻: 33 号: 5 ページ: 1213-1230

    • DOI

      10.1109/tpds.2021.3107746

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] 3次元積層SiPを用いたマルチコアシステムのためのサイクルアキュレートシミュレータCubeSimの開発2021

    • 著者名/発表者名
      小島拓也, 池添赳治, 天野英晴
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J104-D 号: 4 ページ: 228-241

    • DOI

      10.14923/transinfj.2020PDP0046

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2021-04-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] GenMap: A Genetic Algorithmic Approach for Optimizing Spatial Mapping of Coarse-Grained Reconfigurable Architectures2020

    • 著者名/発表者名
      Kojima Takuya、Doan Nguyen Anh Vu、Amano Hideharu
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems

      巻: 28 号: 11 ページ: 2383-2396

    • DOI

      10.1109/tvlsi.2020.3009225

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Fine-Grained Multicasting of Configuration Data for Coarse-Grained Reconfigurable Architectures2019

    • 著者名/発表者名
      KOJIMA Takuya、AMANO Hideharu
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E102.D 号: 7 ページ: 1247-1256

    • DOI

      10.1587/transinf.2018EDP7336

    • NAID

      130007671346

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2019-07-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] HPC向けRIKEN CGRAのためのコンパイル環境整備と予備評価2022

    • 著者名/発表者名
      小島拓也, Carlos Cesar Cortes Torres, Boma Adhi, Yiyu Tan, 佐野健太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会 RECONF研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Body Bias Control on a CGRA based on Convex Optimization2022

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kojima, Hayate Okuhara, Masaaki Kondo, Hideharu Amano
    • 学会等名
      25th IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips and Systems
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Architecture-Independent CGRA Compiler enabling OpenMP Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kojima, Boma Adhi, Carlos Cortes, Yiyu Tan, Kentaro Sano
    • 学会等名
      2022 IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium Workshops (IPDPSW)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層学習を用いたCGRAの効率的なアプリケーションマッピング手法2020

    • 著者名/発表者名
      小島拓也, 大和田彩夏, 天野英晴
    • 学会等名
      SWoPP 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 3次元積層型ヘテロジニアスプロセッサのためのシミュレータ開発とその応用2020

    • 著者名/発表者名
      小島拓也, 池添赳治, 天野英晴
    • 学会等名
      ETNET 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 粗粒度再構成可能アーキテクチャCMAにおけるメモリバンクアクセスの改良2019

    • 著者名/発表者名
      小島拓也, 天野英晴
    • 学会等名
      SWoPP2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] CGRAのためのアプリケーションマッピングフレームワークGenMapの実装と実機評価2019

    • 著者名/発表者名
      小島拓也, 天野英晴
    • 学会等名
      デザインガイア2019 -VLSI設計の新しい大地-
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Refinements in Data Manipulation Method for Coarse Grained Reconfigration Architectures2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kojima, Hideharu Amano
    • 学会等名
      14th International Symposium on Reconfigurable Communication-centric Systems-on-Chip (ReCoSoC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Demonstration of Low Power Stream Processing Using a Variable Pipelined CGRA2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kojima, Naoki Ando, Yusuke Matsushita, Hideharu Amano
    • 学会等名
      29th International Conference on Field Programmable Logic and Applications (FPL)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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