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2021 年度 実績報告書

省電力・省面積・高効率を実現するユニバーサルなコアプロセッサIPの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H04077
研究機関東京大学

研究代表者

入江 英嗣  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (50422407)

研究分担者 坂井 修一  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (50291290)
塩谷 亮太  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (10619191)
門本 淳一郎  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (10909386)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードプロセッサ / 計算機アーキテクチャ / コンパイラ / マイクロアーキテクチャ / グリーンコンピューティング / ASIC / FPGA / チップ試作
研究実績の概要

最終年度にあたる2021年度の研究では,これまでのコンパイラ,マイクロアーキテクチャ,ハードウェア設計の各小目標研究を発展させ,さらにこれらの成果を統合した高性能チップ製造および開発環境のオープン化を行った.
コンパイラの研究では生成されるSTRAIGHTコードの品質を高める上で不可欠となる,冗長な転送命令の削減技術を発展させた.グラフ解析や積極的スピルなど,従来のコンパイラになかった新しいアルゴリズムの導入を体系化させた論文は国際会議ICCDに採択され,距離指定型アーキテクチャのコードクオリティ最適化,という新しい分野の開拓を行った.さらに,飛躍的なコード品質向上を予期して先行提案されていた"path equlization"について,その具体的な実装アルゴリズムを明らかにした.また,対応処理系として,新たにC++言語への対応を行い,複数のベンチマークをケーススタディとして実行・性能を確認した.
マイクロアーキテクチャの研究では昨年度開発したRTL実装とベンチマークバイナリを元により詳細な解析を行い,面積・電力を考慮したSTRAIGHTプロセッサ構成や,より効果的なスケジューラ機構の調査を行った.
これらのHW/SW研究を踏まえて,TSMC28nmプロセスによるOoOSTRAIGHTプロセッサの設計・製造を行った.試作チップは従来の高性能RISCプロセッサを越える8命令のフロントエンド幅と柔軟かつ高性能なOoO実行を行うバックエンドを備えている.また,コンパイラやシミュレータ,アセンブラなど,STRAIGHT研究に必要となるアセットをオープン化し,広く利用可能な状態とした.
これらのアーキテクチャの詳細化,開発,評価,オープン化を通して,新しいアーキテクチャの実用性を明らかにするとともに,コミュニティにおける研究利用や商用の運用を可能とする環境整備を達積できたと考えている.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] Compiling and Optimizing Real-world Programs for STRAIGHT ISA2021

    • 著者名/発表者名
      Toru Koizumi, Shu Sugita, Ryota Shioya, Junichiro Kadomoto, Hidetsugu Irie, Shuichi Sakai
    • 学会等名
      IEEE Int. Conf. on Computer Design
    • 国際学会
  • [学会発表] T-SKID: Predicting When to Prefetch Separately from Address Prediction2021

    • 著者名/発表者名
      Toru Koizumi, Tomoki Nakamura, Yuya Degawa, Hidetsugu Irie, Shuichi Sakai, Ryota Shioya
    • 学会等名
      Design, Automation and Test in Europe Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] アドレスとタイミングの予測を分離したデータプリフェッチャ2021

    • 著者名/発表者名
      小泉 透, 中村 朋生, 出川 祐也, 入江 英嗣, 坂井 修一, 塩谷 亮太
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告, Vol. 2022-ARC-248
  • [学会発表] STRAIGHTアーキテクチャにおけるC++コンパイラ開発と性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      灘 洋太郎, 小泉 透, 杉田 脩, 塩谷 亮太, 門本 淳一郎, 入江 英嗣, 坂井 修一
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告, Vol. 2022-ARC-248
  • [学会発表] STRAIGHTアーキテクチャにおけるスケーラブルなスケジューラの提案と評価2021

    • 著者名/発表者名
      新 浩太朗, 小泉 透, 杉田 脩, 光野 聡志, 門本 淳一郎, 塩谷 亮太, 入江 英嗣, 坂井 修一
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告, Vol. 2021-ARC-245

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公開日: 2022-12-28  

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