| 研究課題/領域番号 |
22K17866
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 |
小島 拓也 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (00919136)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 再構成可能ハードウェア / コンパイラ / CGRA / ハードウェア設計 / IoT |
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| 研究開始時の研究の概要 |
粗粒度再構成可能アーキテクチャCGRAはIoT社会実現に必要な計算基盤である。しかし、CGRAのハードウェアからアプリケーションまでのシステム全体を効率的に開発するための手法が未だに確立されていない。本研究ではCGRAを用いたシステムを設計開発するためのフレームワークを構築する。これにより、IoTデバイスのためのCGRA開発を加速させることが目的である。本研究課題の遂行によって、共通化したCGRAコンパイラの提供や広域的な設計探索が可能となる。
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| 研究実績の概要 |
IoT社会の実現に必要不可欠なエネルギー効率に優れた計算基盤の実現のため、本研究では粗粒度再構成可能アーキテクチャ(CGRA: Coarse-Grained Reconfigurable Architecture)をベースとした計算機システムを想定し、ハードウェアおよびソフトウェアを効率的に設計開発するためのフレームワーク創生を目的としている。本年度では、再構成可能ハードウェア部の制御を行うホストコントローラ側を中心にその制御手法やアプリケーションのコンパイル手法の開発を行った。制御を行うプロセッサとして、小規模なRISC-Vプロセッサを設計した。また、再構成を行うための関数やDMA転送を行う関数などをAPIとして整備しコンパイラによるAPI呼び出しの自動化に向けた準備が完了した。また、評価環境の自動化を行い、効率的な評価が可能となった。さらに、再構成可能なハードウェア部の利用効率を最大化し、高いエネルギー効率を得るために、より大きなデータフローグラフにも対応可能なスケーラビリティのあるコンパイル手法の開発を行った。さらに、IoTアプリケーションの特性を考慮し、必要な計算精度に着目して、近似計算を取り入れた高エネルギー効率なCGRAハードウェアの探索を行った。これには、前年度に開発を行ったCGRAハードウェアの設計フレームワークを活用し、コンパイラと協調して最適化を行うことで既存手法よりもチップの面積や消費電力を削減できることを示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画では昨年度に得られた成果に基づき実機検証を行う予定であったが、設計空間探索を入念に実施してからより良い設計候補を実装して評価するために、計画の変更を行った。その結果、昨年度よりのエネルギー効率の良い設計が発見されている。また、計画を前倒ししてリソース管理やスケジューラなどのホストコントローラ側でのランタイムソフトウェアの開発を先行して実施した。また、CGRA方式の有効性を示すために、マイクロコントローラによるソフトウェア実装やFPGAによる実装との比較が可能な状態になっており、計画の変更はあったものの、期間全体を通しては順調に進められている。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度には、実機による検証やソフトウェアライブラリの改良、最適化アルゴリズムのなどの改良を協調的に進める。最終フェーズでは、いくつかのIoTアプリケーションをケーススタディとして、CGRAおよびそれ以外のマイクロコントローラによるソフトウェア実装やFPGAを用いた実装など既存のIoTデバイス向け実装との比較を行いその有効性を確認する。
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