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マルチコア/メニーコアにおけるタスクスケジューリング

研究課題

研究課題/領域番号 20J21208
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
研究機関立命館大学

研究代表者

西川 広記  立命館大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2022年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードEmbedded Systems / Task Scheduling / System Level Design / Multicore / Manycore
研究開始時の研究の概要

本研究では、マルチコア/メニーコアにおける可変な並列度を有するタスクの動的スケジューリング手法を確立する。
可変な並列度を有するタスクの動的なスケジューリングとは、タスクを複数の小さな単位(サブタスク)へ分割し、タスクを実行しながら同時並行でマルチコア上にスケジュールする方法を指す。これによりシステム全体での実行時間短縮や低消費電力化を図りハードウェア/ソフトウェアの資源全体を最適に用いる手法を確立する。
本課題では、タスクの並列度決定やタスクの消費電力などを動的に学習しながら最適なスケジューリングを発見する手法の研究を行い、ハードウェアやFPGA上への適用および評価を実施する。

研究実績の概要

本年度は、昨年度に引き続いてマルチコア/メニーコアにおける可変並列度タスクの動的スケジューリングに関する研究を実施した。到着時刻が未知なタスクに対して、各タスクの並列度、実行コアおよび実行開始時刻を適切に決定してシステムの性能向上を図るアルゴリズムを複数提案した。そのなかで、可変並列度のタスクスケジューリングにおいて各タスクの並列度決定およびコア割り当てのためのアルゴリズムが、システムの性能に対して多大な影響を及ぼす可能性を示唆した。当該の研究成果はまとめて国際論文誌にて発表され、既に出版されている。
一方で、世界的な半導体不足の影響を受けて本研究で開発したタスクスケジューリング手法を適用するFPGAボードの年度内の調達が困難であったため、当初予定していたFPGAボードでの実証実験の計画を一部変更し、可変並列度を有するタスクスケジューリングについて更なる拡張を行った。その際、より高性能な計算機を拡充し、複雑なタスクスケジューリング問題を高速に解くための環境を整備した。拡張した内容として、タスクの並列実行におけるタスク同士の干渉およびマルチコア間の通信遅延の影響を踏まえた、タスク間・スレッド間における通信遅延を考慮した可変並列度タスクのスケジューリングを提案し、この研究に関する成果についても国際論文誌にて発表した。
今後は、本年度に調達が叶わなかったFPGAボードを調達し、本スケジューリング手法のFPGA上への適用を行う予定である。また、さらなるタスクスケジューリング手法の拡張およびアルゴリズムの改良を引き続き実施する予定である。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 19件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [雑誌論文] Simultaneous Scheduling and Core-Type Optimization for Moldable Fork-Join Tasks on Heterogeneous Multicores2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Nishikawa, Kana Shimada, Ittetsu Taniguchi, Hiroyuki Tomiyama
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E105.A 号: 3 ページ: 540-548

    • DOI

      10.1587/transfun.2021VLP0003

    • NAID

      130008165467

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2022-03-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Load and Wind Aware Routing of Delivery Drones2022

    • 著者名/発表者名
      Ito Satoshi、Akaiwa Keishi、Funabashi Yusuke、Nishikawa Hiroki、Kong Xiangbo、Taniguchi Ittetsu、Tomiyama Hiroyuki
    • 雑誌名

      Drones

      巻: 6 号: 2 ページ: 50-50

    • DOI

      10.3390/drones6020050

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pix2Pix-Based Monocular Depth Estimation for Drones with Optical Flow on AirSim2022

    • 著者名/発表者名
      Shimada Tomoyasu、Nishikawa Hiroki、Kong Xiangbo、Tomiyama Hiroyuki
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 22 号: 6 ページ: 2097-2097

    • DOI

      10.3390/s22062097

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Energy-aware Routing of Delivery Drones under Windy Conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Ito Satoshi、Nishikawa Hiroki、Kong Xiangbo、Funabashi Yusuke、Shibata Atsuya、Negoro Shunsuke、Taniguchi Ittetsu、Tomiyama Hiroyuki
    • 雑誌名

      IPSJ Transactions on System LSI Design Methodology

      巻: 14 号: 0 ページ: 30-39

    • DOI

      10.2197/ipsjtsldm.14.30

    • NAID

      130008071964

    • ISSN
      1882-6687
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Heuristic Algorithms for Dynamic Scheduling of Moldable Tasks in Multicore Embedded Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Takuma Hikida, Hiroki Nishikawa, Hiroyuki Tomiyama
    • 雑誌名

      International Journal of Reconfigurable and Embedded Systems (IJRES)

      巻: 10 号: 3 ページ: 157-167

    • DOI

      10.11591/ijres.v10.i3.pp157-167

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Function-Level Module Sharing Techniques in High-Level Synthesis2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Nishikawa, Kenta Shirane, Ryohei Nozaki, Ittetsu Taniguchi, Hiroyuki Tomiyama
    • 雑誌名

      ETRI Journal

      巻: 42 号: 4 ページ: 527-533

    • DOI

      10.4218/etrij.2020-0107

    • 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
  • [学会発表] Depth Estimation from Monocular Infrared Images for Autonomous Flight of Drones2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoyasu Shimada, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong, Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International Conference on Electronics, Information, and Communication (ICEIC)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An ILP-based Approach to Delivery Drone Routing under Load-dependent Flight Speed2022

    • 著者名/発表者名
      Mao Nishira, Satoshi Ito, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong, Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International Conference on Electronics, Information, and Communication (ICEIC)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高位合成における可変サイクル近似演算のヒューリスティックスケジューリングアルゴリズム2022

    • 著者名/発表者名
      大幡孝融, 西川広記, 孔祥博, 冨山宏之
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Impacts of HLS Optimizations on Side-Channel Leakage for AES Circuits2021

    • 著者名/発表者名
      Takumi Mizuno, Qidi Zhang, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong, Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International SoC Design Conference (ISOCC)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pix2Pix-Based Depth Estimation from Monocular Images for Dynamic Path Planning of Multirotor on AirSim2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoyasu Shimada, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong and Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Technologies and Applications in the Internet of Things (ATAIT)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Routing of Delivery Drones Considering Load and Wind Effects2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ito, Keishi Akaiwa, Yusuke Funabashi, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong, Ittetsu Taniguchi and Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Technologies and Applications in the Internet of Things (ATAIT)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of a 32-bit Accuracy-Controllable Approximate Multiplier for FPGAs2021

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sano, Kenta Shirane, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong, Hiroyuki Tomiyama, Tongxin Yang, Tomoaki Ukezono,
    • 学会等名
      International SoC Design Conference (ISOCC)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Power Side-Channel Analysis for Different Adders on FPGA2021

    • 著者名/発表者名
      Yilin Zhao, Qidi Zhang, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong, Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International SoC Design Conference (ISOCC)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Level Synthesis of Approximate Computing Circuits with Dual Accuracy Modes2021

    • 著者名/発表者名
      Kenta Shirane, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong, Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International SoC Design Conference (ISOCC)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scheduling with Variable-Cycle Approximate Functional Units in High-Level Synthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Koyu Ohata, Kenta Shirane, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong, Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International SoC Design Conference (ISOCC)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Minimization of Routing Area in MEDA Biochips2021

    • 著者名/発表者名
      Chiharu Shiro, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong, Hiroyuki Tomiyama, Shigeru Yamashita
    • 学会等名
      Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ドローンの衝突回避のための単眼画像を用いた深度推定画像の生成2021

    • 著者名/発表者名
      嶋田知泰, 西川広記, 孔祥博, 冨山宏之
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ドローンの自律飛行のための赤外線画像から深度画像の生成2021

    • 著者名/発表者名
      嶋田知泰, 西川広記, 孔祥博, 冨山宏之
    • 学会等名
      情報処理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] セキュリティカメラシステムの低電力化と高速化2021

    • 著者名/発表者名
      菅原英治, 江頭拓也, 西川広記, 孔祥博, 冨山宏之
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高位合成における可変サイクル近似演算のスケジューリング2021

    • 著者名/発表者名
      大幡孝融, 白根健太, 西川広記, 孔祥博, 冨山宏之
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] MEDAバイオチップにおける使用面積の最小化2021

    • 著者名/発表者名
      城千春, 西川広記, 孔祥博, 冨山宏之, 山下茂
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] FPGA向け32ビット可変精度近似乗算器の設計と解析2021

    • 著者名/発表者名
      佐野正樹, 白根健太, 西川広記, 孔祥博, 冨山宏之
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 荷重により速度変化する荷物配送ドローンの経路計画に対する近似解法2021

    • 著者名/発表者名
      西羅真央, 伊藤哲, 西川広記, 孔祥博, 冨山宏之
    • 学会等名
      情報処理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 荷重と風による飛行速度の変化を考慮したドローン配送計画2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤哲, 赤岩慧士, 舟橋勇佑, 西川広記, 孔祥博, 谷口一徹, 冨山宏之
    • 学会等名
      情報処理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高位合成における最適化のサイドチャネル攻撃耐性への影響2021

    • 著者名/発表者名
      水野拓己, 張啓迪, 西川広記, 孔祥博, 冨山宏之
    • 学会等名
      情報処理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] FPGAにおける加算器の電力解析攻撃耐性の評価2021

    • 著者名/発表者名
      趙意琳, 張啓迪, 西川広記, 孔祥博, 冨山宏之
    • 学会等名
      情報処理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] OpenCVとDlibライブラリを用いた瞬き検出プログラムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      徳雄帆, 伊藤哲, 嶋田知泰, 西川広記, 孔祥博, 冨山宏之
    • 学会等名
      情報処理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] A Home Security Camera System with Container-based Resource Allocation on Raspberry Pi2021

    • 著者名/発表者名
      Takuya Egashira, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong and Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International Conference on Electronics, Information, and Communication (ICEIC)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Accuracy and Speed Evaluation of Eye Blink Detection Algorithms via OpenCV and Dlib Libraries2021

    • 著者名/発表者名
      Yuho Toku, Satoshi Ito, Tomoyasu Shimada, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong and Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Low-power Security Camera System Using OpenCV and YOLO2021

    • 著者名/発表者名
      Eiji Sugahara, Hiroki Nishikawa, Takuya Egashira, Xiangbo Kong and Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of Detection Rate Using Preprocessed Infrared Images2021

    • 著者名/発表者名
      Wanyin Shi, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong and Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Dynamic Path Planning Method for Multirotor Using Depth Images in AirSim2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoyasu Shimada, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong and Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 可変並列度タスクの動的スケジューリングアルゴリズム2021

    • 著者名/発表者名
      疋田拓万, 西川広記, 冨山宏之
    • 学会等名
      電子情報通信学会VLD/HWS研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 精度可変な近似計算回路の高位合成2021

    • 著者名/発表者名
      白根健太, 西川広記, 孔祥博, 冨山宏之,
    • 学会等名
      電子情報通信学会VLD/HWS研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Scheduling of Moldable Fork-Join Tasks with Inter- and Intra-Task Communications2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Nishikawa, Kana Shimada, Ittetsu Taniguchi and Hiroyuki Tomiyama
    • 学会等名
      International Workshop on Software and Compilers for Embedded Systems (SCOPES)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Heuristic Algorithms for Dynamic Scheduling of Moldable Tasks2020

    • 著者名/発表者名
      Takuma Hikida, Hiroki Nishikawa, Hiroyuki Tomiyma
    • 学会等名
      International SoC Design Conference (ISOCC)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scheduling of Rigid Tasks on Heterogeneous Multicores2020

    • 著者名/発表者名
      Takaya Watanabe, Hiroki Nishikawa, Hiroyuki Tomiyma
    • 学会等名
      International SoC Design Conference (ISOCC)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Quadcopters Flight Simulation Considering the Influence of Wind2020

    • 著者名/発表者名
      Mayu Ida, Hiroki Nishikawa, Xiangbo Kong, Ittetsu Taniguchi, Hiroyuki Tomiyma
    • 学会等名
      International SoC Design Conference (ISOCC)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] EMBEDDED SYSTEMS WEEK2020

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] RISC-V DAY2020

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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