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IoT社会を支える粗粒度再構成可能アーキテクチャの設計開発基盤の実現

研究課題

研究課題/領域番号 22K17866
研究種目

若手研究

配分区分基金
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

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)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 完了 (2024年度)
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)
キーワード再構成可能ハードウェア / CGRA / コンパイラ / ハードウェア設計 / IoT
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。

研究成果の概要

本課題では、粗粒度再構成可能アーキテクチャ(CGRA: Coarse-Grained Reconfigurable Architecture)のハードウェア設計やソフトウェアを効率的に開発するための一連のフレームワークを開発した。ハードウェア設計においては高度にパラメーター化された設計テンプレートを提案した。一方で、既存の技術と比較してエネルギー効率に優れるアーキテクチャの探求を行い、ボディーバイアス制御などの回路最適化技術の応用や専用コントローラの導入による性能ボトルネックの解消を達成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、IoT社会の実現に向けて、エネルギー効率に優れた計算基盤を提供するためのCGRAに関する新しいアーキテクチャとフレームワークを開発した。特に、CGRAの性能を最大限に引き出すための制御オーバーヘッドの削減と、ハードウェアコストと性能のトレードオフを考慮した設計空間探索が重要な成果である。これにより、IoTデバイスやエッジコンピューティング環境での計算効率が向上し、持続可能な社会の実現に寄与することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2024 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2025 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] A Scalable Body Bias Optimization Method Toward Low-Power CGRAs2023

    • 著者名/発表者名
      Kojima Takuya、Okuhara Hayate、Kondo Masaaki、Amano Hideharu
    • 雑誌名

      IEEE Micro

      巻: 43 号: 1 ページ: 49-57

    • DOI

      10.1109/mm.2022.3226739

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] A Decoupled Coarse-Grained Reconfigurable Architecture by Introducing Data Flow Management Unit2025

    • 著者名/発表者名
      Hisako Ito, Takuya Kojima, Hideki Takase, Hiroshi Nakamura
    • 学会等名
      IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium Workshops (IPDPSW)
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Scalable Mapping Method for Elastic CGRAs2024

    • 著者名/発表者名
      Makoto Saito, Takuya Kojima, Hideki Takase, Hiroshi Nakamura
    • 学会等名
      IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium Workshops (IPDPSW)
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CGRAにおけるコントローラ設計探索のための制御フロー分離の検討2024

    • 著者名/発表者名
      伊藤 向子, 小島拓也, 高瀬英希, 中村 宏
    • 学会等名
      HotSPA 2024
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] A Data-Flow Visualization for CGRA Debugging2024

    • 著者名/発表者名
      Makoto Saito, Takuya Kojima, Hideki Takase, Hiroshi Nakamura
    • 学会等名
      ASPIRE 2024 HIROSHIMA
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SLMLET: A RISC-V Processor SoC with Tightly-Coupled Area-Efficient eFPGA Blocks2024

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kojima, Yosuke Yanai, Hayate Okuhara, Hideharu Amano, Morihiro Kuga, Masahiro Iida
    • 学会等名
      COOLCHIPS27
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elastic CGRA向けのスケーラブルなマッピング手法2024

    • 著者名/発表者名
      齋藤 真, 小島拓也, 高瀬英希, 中村 宏
    • 学会等名
      VLD研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ILP based Mapping for Elastic CGRAs2023

    • 著者名/発表者名
      Makoto Saito, Takuya Kojima, Hideki Takase, Hiroshi Nakamura
    • 学会等名
      The 29th IEEE International Conference on Embedded and Real-Time Computing Systems and Applications(RTCSA 23)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Area-Efficient Coarse-Grained Reconfigurable Array Design for Approximate Computing2023

    • 著者名/発表者名
      Kaito Kutsuna, Takuya Kojima, Hideki Takase, Hiroshi Nakamura
    • 学会等名
      15th International Symposium on Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip (MCSoC-2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elastic CGRA向けマッピング手法の評価2023

    • 著者名/発表者名
      齋藤 真, 小島拓也, 高瀬英希, 中村 宏
    • 学会等名
      RECONF研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] RISC-V MPUおよびSLM再構成ロジックを混載した「SLMLET」チップの電力評価2023

    • 著者名/発表者名
      矢内洋祐, 小島拓也, 奥原 颯, 天野英晴, 久我守弘, 飯田全広
    • 学会等名
      SWoPP 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] CGRA動作検証のための可視化環境構築2023

    • 著者名/発表者名
      齋藤 真, 小島拓也, 高瀬英希, 中村 宏
    • 学会等名
      RECONF研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] FPGAとRISC-Vプロセッサを搭載したSoC向けHW/SW設計フローと実機評価2023

    • 著者名/発表者名
      小島 拓也, 矢内 洋祐, 奥原 颯, 天野 英晴, 久我 守弘, 飯田 全広
    • 学会等名
      RECONF研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Jupyter Notebookを介したRISC-V SoC向け実機テスト環境の構築2023

    • 著者名/発表者名
      小島 拓也
    • 学会等名
      ETNET 2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] An Architecture-Independent CGRA Compiler enabling OpenMP Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kojima
    • 学会等名
      2022 IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium Workshops (IPDPSW)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Body Bias Control on a CGRA based on Convex Optimization2022

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kojima
    • 学会等名
      COOLCHIPS25
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多様なCGRAを実現するDiplomacyを活用した設計手法の検討2022

    • 著者名/発表者名
      小島 拓也
    • 学会等名
      デザインガイア2022 -VLSI設計の新しい大地-
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] LLVMにおけるOpenMP GPUオフローディングの性能調査2022

    • 著者名/発表者名
      小島 拓也
    • 学会等名
      HotSPA 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2026-01-16  

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