| 研究課題/領域番号 |
20H00593
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
中区分60:情報科学、情報工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
佐野 健太郎 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, チームリーダー (00323048)
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| 研究分担者 |
柴田 裕一郎 長崎大学, 情報データ科学部, 教授 (10336183)
上野 知洋 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (30794135)
佐藤 三久 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 副センター長 (60333481)
滝沢 寛之 東北大学, サイバーサイエンスセンター, 教授 (70323996)
谷川 一哉 広島市立大学, 情報科学研究科, 講師 (80382373)
宮島 敬明 明治大学, 理工学部, 専任講師 (90770850)
小柴 篤史 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 特別研究員 (20845771)
Lee Jinpil 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (30764873)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
44,720千円 (直接経費: 34,400千円、間接経費: 10,320千円)
2023年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2022年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2021年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2020年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
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| キーワード | データフロー計算モデル / 布線論理型 / 計算機アーキテクチャ / システムソフトウェア / ポストムーア時代 / 布線論理 / FPGA / SYCL |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ムーア則の停滞するポストムーア時代には多数の半導体デバイスを広帯域・高遅延の通信路で結合する方式が高性能計算機システムの主流となることを想定し、それに適した計算機アーキテクチャと、システムソフトウェアの創成を目指す。これにより、データフロー計算モデルに基づくタスクを、効率良くプログラミングし、布線論理型の専用回路にし、システム内の計算・メモリ・ネットワーク等の資源に静的または動的に割り当てて、効率良く実行することが可能な処理系を、確立する。その結果、ポストムーア時代においても、従来のアーキテクチャの限界を超えて、高い性能スケーラビリティと優れた電力効率を有する大規模計算機を構築可能とする。
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| 研究実績の概要 |
昨年度に続き、プログラミング・システムソフト(PROGSYS)、計算機構(COMP)およびアプリ(APP)の3グループで研究を実施した。COMPでは、FPGAクラスタによる仮想シストリックアレイの設計や粗粒度再構成可能アレイ(CGRA)のアーキテクチャ探索により、スケーラブルデータフロー(SDF)計算システムの試作と評価を行った。CGRAに関しては、その性能低下を抑えるためのPE FIFOを用いた経路長調整方法を検討した。以上の結果、多数の計算コアによるSDFの実現可能性とそのスケーラビリティが明らかとなった。
PROGSYSでは、従来よりも状況が動的に変化する環境下での資源管理を研究開発した。また、スケジューリング時に各ジョブの実行時間を過少評価した場合に性能への悪影響が大きいことから、統計的に妥当な大きさのマージンをもって実行時間予測をする手法を開発した。この柔軟な資源割当てにより、動的再構成可能な将来HPCシステムで必要となる資源管理やスケジューリングの実現可能性を示した。また、組込アプリ向けにOpenMPのtask構文を静的タスク記述に拡張する方法を提案し処理系の実装を行った。その結果最大で実行時間の17%を削減できた。
APPでは、グラフ幅優先探索について、並列化幅優先探索アルゴリズムに基づいた新アーキテクチャを提案すると共に、アーキテクチャ探索用にシミュレータを開発した。シミュレータによる性能評価の結果、32768個の節点を持つグラフに対して52 GTEPSの幅優先探索が実現可能である事が分かった。また、昨年度開発の複数FPGAの動作記述を単一の大規模FPGAの動作記述に自動変換するツールについて、実機動作を確認した。さらに、ステンシル計算に不規則なメモリアクセスを導入して計算量を削減するBCM法を容易に実装可能とするHLSライブラリを整備し、その有効性を示した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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