経年劣化と消費電力を改善する高性能・高信頼アーキテクチャ

• 研究課題/領域番号: 23700060
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 計算機システム・ネットワーク
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 姚 駿 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 准教授 (40567153)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011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: ディペンダブルコンピューティング / 低消費電力 / 高性能 / 高信頼 / 国際情報交換 / 国際情報交流

研究概要

一般的な高信頼化設計手法では、極めて稀な動作ケースに対応するため過剰に高信頼化が行われている。本研究では、これらの点に着目し、電力効率と信頼性を両立するプロセッサアーキテクチャを提案し、このようなアーキテクチャに関して詳細に検討を進め、定量的評価を行う。特に、（１）時間冗長化と空間冗長化を融合するアーキテクチャの提案と評価；（２）３重化を用いないシームレスな不安定モジュール検出機構の提案と評価；（３）回路ユニットの経年劣化低減のためのコア内細粒度動的電源電圧制御機構の提案と評価；に取り込んだ。この研究の結果について、論文誌論文７件、国際会議論文（査読有）９件を発表した。

研究成果

• [雑誌論文] A Tightly Coupled General Purpose Reconfigurable Accelerator LAPP and Its Power States for HotSpot-Based Energy Reduction (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Yao, Yasuhiko Nakashima, Naveen Devisetti, Kazuhiro Yoshimura, and Takashi Nakada
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: (To appear)
  • NAID: 130004841768
  • 査読あり
• [雑誌論文] Understanding Variations for Better Adjusting Parallel Supplenlental Redundant Executions to Tolerate Timing Faults (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Sasagawa, Jun Yao, Yasuhiko Nakashima
  • 雑誌名: IEICE Transactions on infornlation and systenls 巻: (To appear)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Two-Order Increase in Robustness of Partial Redundancy Under a Radiation Stress Test by Using SDC Prediction (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanvir Ahmed, Jun Yao, and Yasuhiko Nakashima
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nuclear Science (TNS) 巻: (To appear)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Two-Order Increase in Robustness of Partial Redundancy Under a Radiation Stress Test by Using SDC Prediction (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanvir Ahmed, Jun Yao, and Yasuhiko Nakashima
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nuclear Science 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Check of Data-Path for Effective Fault Tolerance (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanvir Ahmed, Jun Yao, Yuko Hara-Azumi, Shigeru Yamashita, Yasuhiko Nakashima
  • 雑誌名: IEICE transactions on Information and System 巻: Vo1.E96-D, No.8
  • NAID: 130003370941
  • 査読あり
• [雑誌論文] 演算器アレイにおける高信頼化命令写像手法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大上俊, 銚駿, 中島康彦
  • 雑誌名: 電子情報通信学会和文論文誌D 巻: Vol.J96-D, No.3 ページ: 472-483
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Check of Data-Path for Effective Fault Tolerance (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanvir AHMED, Jun YAO, Yuko HARA-AZUMI, Shigeru YAMASHITA, and Yasuhiko NAKASHIMA
  • 雑誌名: IEICE Trans. on Information and Systems 巻: E96-D, No. 9 ページ: 1592-1601
  • NAID: 130003370941
  • 査読あり
• [雑誌論文] 演算器アレイにおける高信頼化命令写像手法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大上俊, 姚駿, 中島康彦
  • 雑誌名: 電子情報通信学会 和文論文誌D 巻: Vol. J96-D. No. 3
  • NAID: 110008583225
  • 査読あり
• [雑誌論文] DARA : A Low-Cost Reliable Architecture Based on Unhardened Devices and its Case Study of Radlatlon Stress Test (2012)
  • 著者名/発表者名: Jun Yao, Shogo Okada, Masaki Masuda, Kazutoshi Kobayashi, Yasuhiko Nakashima
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nuclear Science (TNS) 巻: Vol.59, Issue 6 ページ: 2852-2858
  • 査読あり
• [雑誌論文] RazorProtector : Maintaining Razor DVS Efficiency inLarge IR-drop Zones by an Adaptive Redundant Data-Path (2012)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Sasagawa, Jun Yao, Takashi Nakada, Yasuhiko Nakashima
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundalnentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: Vol.E95-A, No.12 ページ: 2319-2329
  • 査読あり
• [雑誌論文] 線形演算器アレイ型アクセラレータを備えた高電力効率プロセッサの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 齊藤光俊, 下岡俊介, Devisetti Venkatarama Naveen, 大上俊, 吉村和浩, 姚駿, 中田尚, 中島康彦
  • 雑誌名: 電子情報通信学会 和文論文誌D 巻: Vol. J95-D, No. 9
  • 査読あり
• [雑誌論文] RazorProtector: Maintaining Razor DVS Efficiency in Large IR-Drop Zones by an Adaptive Redundant Data-Path (2012)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Sasagawa, Jun Yao, Takashi Nakada, Yasuhiko Nakashima
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E95.A 号: 12 ページ: 2319-2329
  • DOI: 10.1587/transfun.E95.A.2319
  • NAID: 10031161366
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [雑誌論文] DARA: A Low-Cost Reliable Architecture Based on Unhardened Devices and its Case Study of Radiation Stress Test (2012)
  • 著者名/発表者名: Jun Yao, Shogo Okada, Masaki Masuda, Kazutoshi Kobayashi, Yasuhiko Nakashima
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nuclear Science (TNS) 巻: Vol. 59, Issue 6 号: 6 ページ: 2852-2858
  • DOI: 10.1109/tns.2012.2223715
  • 査読あり
• [学会発表] EReLA : a Low-Power Reliable Coarse-Grained Reconfigurable Architecture Processor and Its Irradiation Tests (Poster) (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Yao, Mitsutoshi Saito, Shogo Okada, Kazutoshi Kobayashi, and Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: 2014 IEEE Nuclear and Space Radiation Effects Conference (NSREC'14)
  • 発表場所: Paris, France (To appear)
• [学会発表] A Globally Asynchronous Locally Synchronous DMR Architecture for Aggressive Low-Power Fault Toleration (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuttakon Yuttakonkit, Jun Yao, and Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: Proceedings of 17th IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips (CoolChips XVII)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] A Flexibly Fault-Tolerant FU Array Processor and its Self-Tuning Scheme to Locate Pernlanently Defective Unit (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Yao, Yasuhiko Nakashima, Mitsutoshi Saito, Yohei Hazama, and Ryosuke Yamanaka
  • 学会等名: Proceedings of 17th IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips (Coo1Chips XVII)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] メモリ分散型アレイアクセラレータのための命令生成手法の開発と評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 楠田浩平, 姚駿, 中島康彦
  • 学会等名: 第200回計算機アーキテクチャ研究会
  • 発表場所: 東京都東京市東京工業大学大岡山キャンパス
• [学会発表] 演算器アレイ型アクセラレータへのメモリインテンシブなアプリケーションの写像と性能評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林大地, 藤原知広, 姚駿, 中島康彦
  • 学会等名: 第200回計算機アーキテクチャ研究会
  • 発表場所: 東京都東京市東京工業大学大岡山キャンパス
• [学会発表] An Asynchronous Commit DMR Architecture for Aggressive Low-Power Fault Toleration (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuttakon Yuttakonkit, Jun Yao, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: 第201回計算機アーキテクチャ研究会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市名古屋大学
• [学会発表] A Flexibly Fault-Tolerant FU Array Processor and its Self-Tuning Scheme to Locate Permanently Defective Unit (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Yao, Yasuhiko Nakashima, Mitsutoshi Saito, Yohei Hazama, Ryosuke Yamanaka
  • 学会等名: IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips 2014
  • 発表場所: Yokohama Media & Communications Center, Yokohama, Japan
• [学会発表] A Globally Asynchronous Locally Synchronous DMR Architecture for Aggressive Low-Power Fault Toleration (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuttakon Yuttakonkit, Jun Yao, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips 2014
  • 発表場所: Yokohama Media & Communications Center, Yokohama, Japan
• [学会発表] EReLA: a Low-Power Reliable Coarse-Grained Reconfigurable Architecture Processor and Its Irradiation Tests (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Yao, Mitsutoshi Saito, Shogo Okada, Kazutoshi Kobayashi, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: IEEE Nuclear and Space Radiation Effects Conference 2014
  • 発表場所: Marriott Rive Gauche, Paris, France
• [学会発表] A Two-Order Increase in Robustness of Partial Redundancy under Radiation Stress Test by Using SDC Prediction (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanvir Ahmed, Jun Yao, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: the 2013 Conference on Radiation Effects on Components and Systems (RADECS)
  • 発表場所: Oxford, U.K.
• [学会発表] HW/SW Approaches to Accelerate GRAPES in an FU Array (2013)
  • 著者名/発表者名: Wei Wang, Jun Yao, Youhui Zhang, Wei Xue, Yasuhiko Nakashima, and Weimin Zheng
  • 学会等名: IEEE Symposium on Low-Power and High-Speed Chips 2013
  • 発表場所: Yokohama Media & Communications Center, Yokohama, Japan
• [学会発表] リング型アレイアクセラレータのマクロパイプライン化による性能見積もり (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原知広, 姚駿, 原祐子, 中島康彦
  • 学会等名: 2013並列／分散／協調処理に関する 『北九州』サマー・ワークショップ
  • 発表場所: 福岡県北九州市北九州国際会議場
• [学会発表] メモリ分散型アレイアクセラレータの浮動小数点演算に関する性能考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 林大地, 関賀, 原祐子, 姚駿,中島康彦
  • 学会等名: 2013並列／分散／協調処理に関する 『北九州』サマー・ワークショップ
  • 発表場所: 福岡県北九州市北九州国際会議場
• [学会発表] リング型アレイアクセレータ向け演算ライブラリの実装と性能評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 稲垣慶和, 原祐子, 姚駿,中島康彦
  • 学会等名: 2013並列／分散／協調処理に関する 『北九州』サマー・ワークショップ
  • 発表場所: 福岡県北九州市北九州国際会議場
• [学会発表] A Two-Order Increase in Robustness of Partial Redundancy Under Radiation Stress Test by Using SDC Prediction (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanvir AHMED, Jun YAO, and Yasuhiko NAKASHIMA
  • 学会等名: IEEE Conference on Radiation Effects on Components and Systems (RADECS)
  • 発表場所: University of Oxford, Oxford, UK
• [学会発表] DARA : A Low-Cost Reliable Architecture Based on Unhardened Devices and its Case Study of Radlatlon Stress Test (2012)
  • 著者名/発表者名: Jun Yao, Shogo Okada, Hajime Shimada, Kazutoshi Kobayashi, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: 2012 IEEE Nuclear and Space Radiation Effects Conference (NSREC'12)
  • 発表場所: Miami, U.S.
• [学会発表] Introducing OVP Awareness to Achieve an Efficient Permanent Defect Locating (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanvir Ahmed, Jun Yao, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: 2012 IEEE/ACM International Symposium on Nanoscale Architectures (NANOARCH'12)
  • 発表場所: Amsterdam, Netherlands
• [学会発表] Achieving Effective Fault Tolerance in FU array by Adding AVF Awareness (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanvir Ahmed, Jun YAO, Yasuhiko NAKASHIMA
  • 学会等名: 計算機アーキテクチャ研究会191
  • 発表場所: 長崎市
• [学会発表] 多様なアクセスパターンに適応するアクセラレータ向けメモリアクセス機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 王昊, 姚駿, 中島康彦
  • 学会等名: 計算機アーキテクチャ研究会191
  • 発表場所: 長崎市
• [学会発表] An Efficient and Reliable 1.5-way Processor by Fusion of Space and Time Redundancies (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun Yao, Ryoji Watanabe, Kazuhiro Yoshimura, Takashi Nakada, Hajime Shimada, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: 5th Workshop on Dependable and Secure Nanocomputing (WDSN'11)
  • 発表場所: Hongkong(pp.69-74)
  • 年月日: 2011-06-27
• [学会発表] Improving DVS Efficiency by Tolerating IR-drops with an Adaptive Redundant Data-Path (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Sasagawa, Jun Yao, Takashi Nakada, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: 2nd Workshop on Resilient Architectures (WRA'11, in conjuction with MICRO-44)
  • 発表場所: Porto Alegre, Brazil
• [学会発表] An Efficient and Reliable 1.5-way Processor by Fusion of Space and Time Redundancies (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun YAO, Ryoji WATANABE, Kazuhiro YOSHIMURA, Takashi Nakada, Hajime Shimada, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: 5th Workshop on Dependable and Secure Nanocomputing (WDSN'11)
  • 発表場所: Hong Kong, China
• [学会発表] 演算器の適応的冗長化による高効率DVS 方式の提案 (2011)
  • 著者名/発表者名: 笹川幸宏, 姚駿, 中田尚, 中島康彦
  • 学会等名: 並列/分散/協調処理に関するサマー・ワークショップ2011
  • 発表場所: 鹿児島市
• [学会発表] 演算器アレイにおける高信頼化命令写像手法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大上俊, 吉村和浩, 姚駿, 中田尚, 中島康彦
  • 学会等名: 並列/分散/協調処理に関するサマー・ワークショップ2011
  • 発表場所: 鹿児島市
• [学会発表] 冗長/非冗長化FFによる耐ソフトエラー多重化プロセッサの性能評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田翔伍, 増田政基, 姚駿, 嶋田創, 小林和淑
  • 学会等名: デザインガイア2011
  • 発表場所: 宮崎市
• [学会発表] 大規模演算器アクセラレータのための複数FPGA連結手法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森高晃大, 下岡俊介, 吉村和浩, 姚駿, 中田尚, 中島康彦
  • 学会等名: デザインガイア2011
  • 発表場所: 宮崎市
• [学会発表] 演算器アレイ型アクセラレータの実装とその分析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 齊藤光俊, 下岡俊介, 吉村和浩, 姚駿, 中田尚, 中島康彦
  • 学会等名: デザインガイア2011
  • 発表場所: 宮崎
• [学会発表] 二重化を用いた演算器アレイにおける故障箇所特定手法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 狹間洋平, 姚駿, 中田尚, 中島康彦
  • 学会等名: デザインガイア2011
  • 発表場所: 宮崎市
• [学会発表] Improving DVS Efficiency by Tolerating IR-drops with an Adaptive Redundant Data-Path (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro SASAGAWA, Jun YAO, Takashi Nakada, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: WRA 2011 : 2nd Workshop on Resilient Architectures (in conjuction with MICRO-2011)
  • 発表場所: Porto Alegre, Brasil
• [学会発表] A Minimal Roll-Back Based Recovery Scheme for Fault Toleration in Pipeline Processors (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Yao, Ryoji Watanabe, Takashi Nakada, Hajime Shimada, Yasuhiko Nakashima, and Kazutoshi Kobayashi
  • 学会等名: Proceedings of The 16th IEEE Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing (PRDC'10)
  • 発表場所: Tokyo, Japan(pp.237-238)
• [学会発表] DARA: A Low-Cost Reliable Architecture Based on Unhardened Devices and its Case Study of Radiation Stress Test
  • 著者名/発表者名: Jun Yao, Shogo Okada, Hajime Shimada, Kazutoshi Kobayashi, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: 2012 IEEE Nuclear and Space Radiation Effects Conference (NSREC'12)
  • 発表場所: Miami, U.S.
• [学会発表] ntroducing OVP Awareness to Achieve an Efficient Permanent Defect Locating
  • 著者名/発表者名: Tanvir Ahmed, Jun Yao, Yasuhiko Nakashim
  • 学会等名: 012 IEEE/ACM International Symposium on Nanoscale Architectures (NANOARCH'12)
  • 発表場所: Amsterdam, Netherlands
• [学会発表] 演算器アレイにおける冗長化オーバヘッドの少ない高信頼化手法の提案
  • 著者名/発表者名: 大谷友哉, Tanvir Ahmed, 姚駿, 中島康彦
  • 学会等名: 2012年並列／分散／協調処理に関するサマー・ワークショップ（SWoPP2012）
  • 発表場所: 鳥取県鳥取市
• [学会発表] セレクタ部に着目した演算器アレイ型アクセラレータの高信頼化手法
  • 著者名/発表者名: 山中 良祐 , 姚駿 , 中島 康彦
  • 学会等名: 2012年並列／分散／協調処理に関するサマー・ワークショップ（SWoPP2012）
  • 発表場所: 鳥取県鳥取市
• [学会発表] Achieving Near-Optimal Dependability with Minimal Hardware Costs in an FU Array Processor by Soft Error Rate Monitoring
  • 著者名/発表者名: Tanvir Ahmed, Jun Yao, Yasuhiko Nakashima
  • 学会等名: 2012年並列／分散／協調処理に関するサマー・ワークショップ（SWoPP2012）
  • 発表場所: 鳥取県鳥取市
• [学会発表] リング接続を利用しデータ移動を最小限にするアクセラレータの提案
  • 著者名/発表者名: 関賀，姚駿，中島康彦
  • 学会等名: 研究報告システムLSI設計技術
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
• [学会発表] GCCのvectorizerを利用した演算器アレイ向け命令変換手法
  • 著者名/発表者名: 王昊，姚駿，中島康彦
  • 学会等名: 研究報告計算機アーキテクチャ
  • 発表場所: 東京都東京市
• [備考]
  • URL: http://arch.naist.jp/~yaojun
• [備考] 中島研究室ホームページ
  • URL: http://arch.naist.jp
• [備考] 研究責任者ホームページ
  • URL: http://arch.naist.jp/~yaojun
• [備考] openDARA
  • URL: http://arch.naist.jp/openDARA/
• [備考]
  • URL: http://arch.naist.jp/~yaojun/DARA
• [備考] はオープンソースになった：
  • URL: http://arch.naist.jp/openDARA/
• [産業財産権] データ供給装置及びデータ処理装置 (2013)
  • 発明者名: 中島康彦,銚駿
  • 権利者名: 中島康彦,挑駿
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-03-15
  • 外国
• [産業財産権] データ供給装置及びデータ処理装置 (2013)
  • 発明者名: 中島康彦，姚駿
  • 権利者名: 中島康彦，姚駿
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-03-16
• [産業財産権] データ供給装置及びデータ処理装置 (2012)
  • 発明者名: 中島康彦,銚駿
  • 権利者名: 中島康彦,銚駿
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-03-16
• [産業財産権] データ供給装置及びデータ処理装置 (2012)
  • 発明者名: 中島康彦, 姚駿
  • 権利者名: 中島康彦, 姚駿
  • 出願年月日: 2012