| 研究課題/領域番号 |
18K11226
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
渡邊 孝博 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (70230969)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | NoC / ルーティング / トラフィック / トラフィックパターン / トラフィック混雑 / トラフィックロバスト / スループット / レイテンシ |
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| 研究実績の概要 |
プロセッサなど多種多様なコアを1チップ化したSoC(System-on-Chip)が普及している。しかし、搭載するコア数が増大するにつれて、コア間のバス接続が複雑になり、性能の面でも更なる向上が困難になってきた。そこで、バス接続に代わってコア間をネットワーク接続し、信号転送をパケット通信で行うNoC(Network-on-Chip)が提案され、NoC構成やルーティングに関する研究が行なわれている。本研究課題での目的は、ネットワーク上のトラフィックの状況に応じて最適なルーティング手法を選択し適用するフレームを構築することである。
今回は、トラフィックの変動要因としてトラフィック混雑が局所偏在する場合とパターンそのものが変化する場合のそれぞれについて、解決手法を検討した。
まず、混雑状況が局所偏在している場合、混雑度をバッファでのパケット待機状態をもとに定義し、混雑度検知方式を提案した。また、トラフィック混雑は一般にNoCの局所領域で発生することから、NoCを部分領域に分割し、パケットの始点・終点が与えられた時に混雑領域を避けて最短の経路を探索する方式を提案し、実験を行った。次に、パターンそのものが変化する場合、その変化を検知する機構としてパケットの始点・終点情報と終点の分布状況を測定し、これに基づいてパターンの特徴を検知する機構を提案した。具体的なパターン変化として、NoC全域で一様なトラフィック状態であるランダムパターンから、局所混雑が生じるホットスポットパターンへの変化を設定し、ルーティング手法を切り替える実験を行った。
実験結果では、いずれの場合も、レイテンシおよびスループットの点で従来のルーティング方式に比べて良好な結果が得られることを確認した。
今後の課題は、混雑検知方式およびパターン変化検知機構のNoC上での回路実装と、さらに多くの事例へ適用して効果を実証することである。
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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
トラフィックパターンの変動要因を分析し、(1)局所的な混雑状況がランダムに発生する場合と、(2)トラフィックパターンの種類に依存して発生する場合 の2点に分類整理した。それぞれの場合について、トラフィック状況が異なるので、その検知方法も異なる機構を開発することとした。(1)についてはルータに備わっているバッファでのパケットの待機状態をもとに混雑度を定義した。そして、NoCの領域を3×3に分割し、混雑度が高い領域を回避する経路探索のアルゴリズムを提案した。(2)については、パケットの始点・終点アドレスから判定できる特別なトラフィックパターン(トランスポーズ、ビットリバーサルパターンなど)と、サンプルパケット群の終点情報から終点の分布を検出し、その分散から特徴抽出できるトラフィックパターン(ランダムパターンなど)との2種類に分類し、前者ではWest-Firstルーティング手法を適用し、後者ではX-Yルーティング手法を適用するフレームを提案した。実験ではメッシュ型NoCを用い、レイテンシとスループットの評価で、それぞれの場合について提案手法が従来手法より優れていることを明らかにした。
以上より、パターンの変動要因であるトラフィック状況を分類することで、目標とするシステムの仕様が明確になり、当初の目標を達成することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
トラフィックパターンおよび混雑度検知の基本的な機構と、ルーティング手法切替のフレームは構築できた。研究期間2年目以降の推進方策として、(1)対象を広げて、より一般化することと、(2)システム全体の統合化 を重点的に行う。
(1)については、識別するトラフィックパターンの種類を増やすこと、異種パターンに対応したルーティング手法を切替用に用意すること、NoCの耐故障性、消費電力、パケット到達率を評価項目に加えて検討すること である。
(2)については、限定したトラフィック状況を対象に1年目で試作したフレームの改良を行うこと である。
上記開発作業に併せて、開発ステップごとに実験評価を行い、得られた結果を適宜、学会発表等で報告していく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
[次年度使用額が生じた理由] 海外での国際会議に代わって、国内学会で数回発表したこと、および、旅費の一部を他の費目から調達でき、旅費支出分が予算額より少なかったため。
[次年度使用計画] 海外での国際会議での成果発表、論文誌投稿料に充当する予定。
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