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

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22300013
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計算機システム・ネットワーク
• 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)
• 連携研究者: 滝沢 寛之 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 准教 授 (70323996) ; 江川 隆輔 東北大学, サイバーサイエンスセンター, 助教 (80374990)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 計算機アーキテクチャ / 3次元集積技術 / ベクトルアーキテクチャ

研究概要

本研究では,低消費電力・高性能な次世代ベクトルプロセッサを実現するために,新たなデバイス技術として注目を集めている3次元実装技術によるマイクロアーキテクチャ設計に取り組んだ.従来の2次元設計と3次元設計をハイブリッドに活用する上での設計指針を与え,演算回路やオンチップメモリなどユニット内配線レベルからユニット間配線レベルまで,2次元配線の3次元TSV(シリコン貫通ビア)による効果的な置き換えを実現した.そして,3次元集積技術を活用して得られたプロセッサの有効性を性能評価により明らかにした.

研究成果

• [雑誌論文] Exploring Design Space of a 3D Stacked Vector Cache, Proceedings ofInternational Conference on High Performance Computing (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Egawa, Yusuke Endo, Jubee Tada, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi
  • 雑誌名: Networking, Storage and Analysis (SC12)
  • DOI: DOI:10.1109/SC.Companion.2012.271
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploring a Design Space of 3- D Stacked Vector Processors (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Egawa, Jubee Tada, Hiroaki Kobayashi
  • 雑誌名: Sustained Simulation Performance 2012 ページ: 35-49
  • DOI: DOI:10.1007/978-3-642-32454-3_4
• [雑誌論文] An out-of-order vector processing mechanism for multimedia applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Ye Gao, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi
  • 雑誌名: Proceedings of the 9th conference on Computing Frontiers (CF '12) ページ: 233-236
  • DOI: DOI:10.1145/2212908.221294
  • 査読あり
• [雑誌論文] A media-oriented vector architectural extension with a high bandwidth cache system (2012)
  • 著者名/発表者名: Ye Gao, Naoki Shoji, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi
  • 雑誌名: Cool Chips XV:15th IEEE International Symposium on Low-Power and High-Performance Processors
  • DOI: DOI:10.1109/COOLChips.2012.6216588
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of 3-D Stacked Vector Cache on Energy Consumption (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Egawa, Yusuke Funaya, Ryu-ichi Nagaoka, Yusuke Endo, Akihiro Musa, Hiroyuki Takizawa and Hiroaki Kobayashi
  • 雑誌名: Proceedings of IEEE 3DIC 2012
  • DOI: DOI:10.1109/3DIC.2012.6263026
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Middle-Grain Circuit Partitioning Strategy for 3-D Integrated Floating-Point Multipliers (2012)
  • 著者名/発表者名: Jubee Tada, Ryusuke Egawa, Kazushige Kawai, Hiroaki Kobayashi and Gensuke Goto
  • 雑誌名: Proceedings of IEEE 3DIC 2012
  • DOI: DOI:10.1109/3DIC.2012.6263031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance of SOR Methods on Modern Vector and Scalar Processors (2011)
  • 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, and Kazuhiro Nakahashi
  • 雑誌名: Computers & Fluid 巻: 45巻 ページ: 215-221
  • DOI: DOI:10.1016/j.compfluid.2010.12.024.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parallel Processing of the Building-Cube Method on the GPU Platform (2011)
  • 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] 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誌SENAC 巻: 44巻 ページ: 29-36
• [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巻 ページ: 67-72
• [雑誌論文] Performance and Scalability Analysis of a Chip Multi Vector Processor (2011)
  • 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] ルーフラインモデルに基づくベクトルプロセッサ向けプログラム最適化戦略 (2011)
  • 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
  • 雑誌名: IPSJ Transactions on Advanced Computing Systems 巻: 4巻 ページ: 1-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Majority-based Control Scheme for Way-Adaptable Caches (2011)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Sato, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science ページ: 16-28
  • DOI: DOI:10.1007/978-3-642-16233-6_5
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Voting-Based Working Set Assessment Scheme for Dynamic Cache Resizing Mechanisms (2010)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Sato, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi
  • 雑誌名: Proceedings of IEEE International Conference on Computer Design 2010 ページ: 98-105
  • DOI: DOI:10.1109/ICCD.2010.5647599
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Load-Forwarding Mechanism for the Vector Architecture in Multimedia Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Ye Gao, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi
  • 雑誌名: Proceedings of Euromicro Conference on Digital System Design (DSD 2010) ページ: 412-415
  • DOI: DOI:10.1109/DSD.2010.93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cache Partitioning Strategies for 3-D Stacked Vector Processors (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Funaya, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi
  • 雑誌名: Proceedings of IEEE 3D System Integration Conference 2010
  • DOI: DOI:10.1109/3DIC.2010.5751453
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and Early Evaluation of 3-D Die Stacked Chip Multi-Vector Processors (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Egawa, Yusuke Funaya, Ryuichi Nagaoka, Akihiro Musa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi
  • 雑誌名: Proceedings of IEEE 3D System Integration Conference 2010
  • DOI: DOI:10.1109/3DIC.2010.5751453
  • 査読あり
• [学会発表] Potentials of the vector architecture in the post-peta era (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: 16th Workshop on Sustained Simulation Performance(招待講演)
  • 発表場所: ドイツシュットガルト市
  • 年月日: 2012-12-10
• [学会発表] Design Space Exploration of the Vector Processor Architecture using 3D Die- Stacking Technology (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: 筑波大学計算科学研究セン ター設立20周年記念シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] High- End Computing Systems: Past (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: Present and Future, SICE2012(招待講演)
  • 発表場所: 秋田市
  • 年月日: 2012-08-20
• [学会発表] Capability and Potential of Vector Processors: Present and Future (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: NUG2012(招待講演)
  • 発表場所: ドイツポツダム
  • 年月日: 2012-06-12
• [学会発表] Capability of Vector- Parallel Computing Platforms (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: ATIP HPC Workshop in Singapore(招待講演)
  • 発表場所: シンガポール
  • 年月日: 2012-05-07
• [学会発表] Designing a 3D stacked Vector Cache, DATE 2012Workshop on 3D Integration - Application (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Egawa, Yusuke Endo, Jubee Tada, Hiroyuki Takizawa, Gensuke Goto, and Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: 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
  • 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: 東北大学
  • 年月日: 2012-02-27
• [学会発表] A Multi-Vectorcore Architecture with 3D Die-Stacking Technology (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: 14th Teraflop workshop (招待講演)
  • 発表場所: Stuttgart, Germany
  • 年月日: 2011-12-05
• [学会発表] Effects of 3-D Stacked Vector Cache on Energy Consumption (2011)
  • 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 Computing (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: NUG2011 (招待講演)
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] 実アプリケーションを用いたチップマルチベクトルプロセッサの消費エネルギ評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永岡龍一,佐藤義永,撫佐昭裕,江川隆輔,滝沢寛之,小林広明
  • 学会等名: 東北大学シナジー研究会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2011-02-18
• [学会発表] ルーフラインモデルに基づくベクトルプロセッサ向けプログラム最適化戦略 (2011)
  • 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: 2011年ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム(HPCS2011)
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2011-01-19
• [学会発表] 次世代ベクトルプロセッサ向けプログラム最適化戦略 (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
  • 学会等名: 次世代スーパーコンピューティングシンポジウム2010
  • 発表場所: 神戸市
  • 年月日: 2011-01-17
• [学会発表] Performance Discussion on Scalar and Vector Systems and R&D on New-Generation Vector Computing (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: 13th Teraflop Workshop
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20101021-22
• [学会発表] Efficient Data Management for the Building Cube Method using Cartesian Meshes on the GPU Platform (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Komatsu, Takashi Soga, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi, Shun Takahashi, Daisuke Sasaki, Kazuhiro Nakahashi
  • 学会等名: International Supercomputing Conference '10
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 20100601-02
• [学会発表] 3次元積層型乗算器の回路分割手法に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂井一仁,多田十兵衛,江川隆輔,小林広明,後藤源助
  • 学会等名: ICD研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] 実アプリケーションを用いたチップマルチベクトルプロセッサの消費エネルギ評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永岡龍一,佐藤義永,撫佐昭裕,江川隆輔,滝沢寛之,小林広明
  • 学会等名: ハイパフォーマンスコンピューティングとアーキテクチャの評価に関する北海道ワークショップ(HOKKE-18)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] 高生産・高性能コンピューティングと新世代ベクトルコンピューティングに関するR&D (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林広明
  • 学会等名: SP研究会SC10講演会(招待講演)
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] A Performance Tuning Strategy under Combining Loop Transformations for a Vector Processor with an On-Chip Cache (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiei Sato, Ryuichi Nagaoka, Akihiro Musa, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, Koki Okabe Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: ACM/IEEE SC2010 conference
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
  • 年月日: 2010-11-16
• [学会発表] Activities for Highly-Productive Computing and R&D on New-Generation Vector Computing (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: JAEA SC10 Workshop(招待講演)
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
  • 年月日: 2010-11-16
• [学会発表] 3次元積層技術を用いた乗算回路設計に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 多田十兵衛,江川隆輔,坂井一仁,小林広明,後藤源助
  • 学会等名: 再生可能集積システム時限研究会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-10-15
• [学会発表] Performance Discussion on Scalar and Vector Systems and R&D for New-Generation Vector Computing at Tohoku University (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: NUG-XXII(招待講演)
  • 発表場所: Toulouse, France
  • 年月日: 2010-06-30
• [学会発表] Performance Evaluation of NEC SX-9 using Real Science and Engineering Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Soga, Akihiro Musa, Youichi Shimomura, Ken'ichi Itakura, Koki Okabe, Ryusuke Egawa, Hiroyuki Takizawa, Hiroaki Kobayashi
  • 学会等名: SACSIS 2010
  • 発表場所: 奈良県
  • 年月日: 2010-05-28
• [図書] Sustained Simulation Performance (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Resch, X.Wang, E.Focht, H.Kobayashi, S.Roller(Ed.)
  • 総ページ数: 1-194
  • 出版者: Springer
• [図書] High Performance Computing on Vector Systems 2011 (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Resch, X.Wang, E.Focht, H.Kobayashi, S.Roller(Ed.)
  • 総ページ数: 1-260
  • 出版者: Springer
• [図書] High Performance Computing on Vector Systems 2011 (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Resch, S.Roller, K.Benkert, M.Galle, W.Bez, H.Kobayashi (Ed.)
  • 総ページ数: 1-250
  • 出版者: Springer
• [備考]
  • URL: http://www.sc.isc.tohoku.ac.jp/