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2011 年度 実績報告書

3次元集積化新世代ベクトルマイクロアーキテクチャの創出

研究課題

研究課題/領域番号 22300013
研究機関東北大学

研究代表者

小林 広明  東北大学, サイバーサイエンスセンター, 教授 (40205480)

キーワード高性能計算 / 3次元積層技術 / コンピュータアーキテクチャ / ベクトルアーキテクチャ
研究概要

平成23年度は,平成22年度の設計の詳細化をさらに進め,3次元実装技術に基づくマルチベクトルコアプロセッサの主要構成要素である,3次元演算器,3次元マルチベクトルコア,並びに3次元ベクトルキャッシュの基本設計を完了させた.次に,これらの基本設計に基づき,3次元マルチベクトルコアプロセッサのソフトウェアシミュレータの開発を行った.併せて,次世代CFDコードであるBuilding-Cube法を本プロセッサを評価するベンチマークとして実装し,本アーキテクチャ向けチューニング手法の研究開発を行った.最後に,本ベンチマークを用いて3次元マルチベクトルコアプロセッサの性能評価を行った.性能評価の結果,3次元積層技術により、大規模なオンチップメモリの搭載が可能になり、演算性能と比較してメモリバンド幅が不足していることに起因する性能低下を軽減できると共に、メモリアクセス数を削減することで大幅な消費電力の削減が可能であることが確認できた。その一方,データパス上の配線に置いて,3次元TSVにより伝搬遅延の削減が可能な部分とそうでない部分が存在することが明らかになり,3次元化を適用すべき配線検出を容易にするツール等を研究開発することが必要であることがわかった.また,チューニング手法の研究開発では,ベクトルプロセッサにオンチップキャッシュ(ベクトルキャッシュ)を搭載した場合の性能特性について詳細に調査し、ベクトルキャッシュを有するベクトルプロセッサの性能予測モデルを提案した。この性能モデルを用いることで、アプリケーションに適した最適化手法を適用することが可能となり、実アプリケーションを用いた評価によりその有効性を明らかにした。

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

平成23年3月11日の東日本大震災により本年度の研究開発の開始が1ヶ月程度遅れたが,本年度の研究計画での実施項目である,アーキテクチャの基本設計,基本設計に基づくシミュレータ開発,シミュレータによるアーキテクチャの性能評価が行えたことから,おおむね順調に進展していると判断している.

今後の研究の推進方策

最終年度の平成24年度は,基本アーキテクチャのさらに詳細な性能評価を行い,その結果をアーキテクチャの改良へとフィードバックさせ,アーキテクチャを完成させる予定である.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of 3-D Stacked Vector Cache on Energy Consumption2012

    • 著者名/発表者名
      Ryusuke Egawa, Yusuke Funaya, Ryu-ichi Nagaoka, Yusuke Endo, Akihiro Musa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE 3DIC 2012

      巻: (CD-ROM)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Middle-Grain Circuit Partitioning Strategy for 3-D Integrated Floating-Point Multipliers2012

    • 著者名/発表者名
      Jubee Tada, Ryusuke Egawa, Kazushige Kawai, Hiroaki Kobayashi, Gensuke Goto
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE 3DIC 2012

      巻: (CD-ROM)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parallel Processing of the Building-Cube Method on the GPU Platform2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiko Komatsu, Takashi Soga, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi, Shun Takahashi, Daisuke Sasaki, and Kazuhiko Nakahashi
    • 雑誌名

      Computers & Fluid

      巻: 45巻 ページ: 122-128

    • DOI

      DOI:10.1016/j.compfluid.2010.12.019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance and Scalability Analysis of a Chip Multi Vector Processor2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshiei Sato, Akihiro Musa, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, Koki Okabe, Hiroaki Kobayashi
    • 雑誌名

      High Performance Computing on Vector Systems 2011

      ページ: 3-20

    • DOI

      DOI:10.1007/978-3-642-22244-3_1

  • [雑誌論文] Performance of SOR Methods on Modern Vector and Scalar Processors2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Soga, Akihiro Musa, Koki Okabe, Kazuhiko Komatsu, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi, Shun Takahashi, Daisuke Sasaki, Kazuhiro Nakahashi
    • 雑誌名

      Computers & Fluid

      巻: 45 ページ: 215-221

    • DOI

      doi:10.1016/j.compfluid.2010.12.024

    • 査読あり
  • [雑誌論文] チップマルチベクトルプロセッサのためのプログラム最適化技術2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤義永, 撫佐昭裕, 江川隆輔, 滝沢寛之, 岡部公起, 小林広明
    • 雑誌名

      東北大学サイバーサイエンスセンター大規模科学計算システム広報SENAC

      巻: Vol.44No.3 ページ: 29-36

    • DOI

      ISSN:0286-7419

  • [雑誌論文] 3次元積層型浮動小数点器の回路分割手法に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      河井一茂, 多田十兵衛, 江川隆輔, 小林広明, 後藤源助
    • 雑誌名

      信学技報(ICD2011-94)

      巻: 111 ページ: 67-72

    • DOI

      ISSN:0286-7419

  • [学会発表] Designing a 3D stacked Vector Cache2012

    • 著者名/発表者名
      Ryusuke Egawa, Yusuke Endo, Jubee Tada, Hiroyuki Takizawa, Gensuke Goto, Hiroaki Kobayashi
    • 学会等名
      DATE 2012 Workshop on 3D Integration-Application, Technology, Architecture, Automation and Tests
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2012-03-16
  • [学会発表] 3次元積層技術を用いた倍精度浮動小数点加算回路設計に関する一考察2012

    • 著者名/発表者名
      千葉雄太, 遠藤裕亮, 船矢祐介, 江川隆輔, 滝沢寛之, 小林広明
    • 学会等名
      情報処理学会東北支部研究報告会
    • 発表場所
      仙台市,日本
    • 年月日
      2012-03-02
  • [学会発表] キャッシュ機構を有するベクトルアーキテクチャのためのプログラム最適化戦略2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤義永, 永岡龍一, 撫佐昭裕, 江川隆輔, 滝沢寛之, 岡部公起, 小林広明
    • 学会等名
      第10回情報シナジー研究会
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2012-02-27
  • [学会発表] A Multi-Vectorcore Architecture with 3D Die-Stacking Technology2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Kobayashi
    • 学会等名
      14th Teraflop workshop
    • 発表場所
      Stuttgart, Germany(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-05
  • [学会発表] Effects of 3-D Stacked Vector Cache on Energy Consumption2011

    • 著者名/発表者名
      Ryusuke Egawa,Yusuke Funaya, Ryuichi Nagaoka, Akihiro Musa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi
    • 学会等名
      Facing the multicore challenge II
    • 発表場所
      Karlsruhe, Germany
    • 年月日
      2011-09-29
  • [学会発表] 3D Vector Processor for Highly-Productive Extreme-Scale Computing2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Kobayashi
    • 学会等名
      NUG2011
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-08
  • [図書] High Performance Computing on Vector Systems 2011, ISBN 978-3-642-22243-62011

    • 著者名/発表者名
      Resch, M.; Wang, X.; Focht, E.; Kobayashi, H.; Roller, S.(Eds.)
    • 総ページ数
      260
    • 出版者
      Springer

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公開日: 2013-06-26  

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