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2015 年度 実施状況報告書

新アーキテクチャによる高効率プロセッサコアおよびそのマルチコア構成の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25730028
研究機関東京大学

研究代表者

入江 英嗣  東京大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (50422407)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードマイクロアーキテクチャ / プロセッサ / コンパイラ / HDL / コンピュータ・アーキテクチャ / ダーク・シリコン
研究実績の概要

本研究課題ではCPUの基本アーキテクチャを再考し,システム性能・効率の底上げに資する新しいコンピュータ・アーキテクチャを提案・開発している.アクセラレータやメニーコア構成と相補的に用いられるとき,CPU側の長所は1)逐次実行モデルを持ちプログラミングが容易である点,2)アウト・オブ・オーダ実行と分岐予測によりどのようなプログラムでもある程度効率的に実行できる点である.これらの長所を維持しながら,制御電力を削減することが提案アーキテクチャ「STRAIGHT」の目的である.

前年度までの研究では,この目的を達成するために,コンパイラによってレジスタの単一代入と最大寿命を保証することで,高オーバヘッドなレジスタ・リネーミングのロジックを削減しながら高性能なシングルスレッド実行モデルが構成できることをサイクルレベルのシミュレーションにより示し,また従来のコードに対応するSTRAIGHTアセンブリコードが存在することをハンドアセンブルによって示した.

27年度の研究では,STRAIGHTアーキテクチャの実現に向けて,より細部の開発に着手し,アーキテクチャのHDL記述,およびコンパイラのアルゴリズムの作成を行い,この統合動作により,前年度までの新アーキテクチャ仕様の実現性と予想性能を確認した.また,最適化技術として,新アーキテクチャで必要となるメモリデータ供給能力について,新しいキャッシュマネジメント技術およびプロセッサの3次元積層のフロアプラン評価技術の研究を行った.

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

HDL,コンパイラの開発が予定通りに進行した.また,キャッシュなどの最適化技術についても評価が進んでいる.STRAIGHTの実行方式部分で独自の改良が可能となりうるスケジューラおよびレジスタについては,検討を続けている.

今後の研究の推進方策

HDL記述,コンパイラ開発,キャッシュマネジメントについて,引き続き進めていく.最終年度はレジスタ数に対するスケーラビリティの検証や,複雑なプログラムのSTRAIGHT命令セットで記述可能性検証性を通して,提案アーキテクチャの性能や熱効率を明らかにしていく.また,多くのレジスタを軽量に扱えることから,これを利用した独自のコンパイラ最適化手法や,SIMDおよびマルチコアのための構成について,より詳細な検討を行っていく.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] STRAIGHTアーキテクチャのためのコンパイラ技術2016

    • 著者名/発表者名
      中江 哲史, 入江 英嗣, 坂井 修一
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2016-03-17 – 2016-03-17
  • [学会発表] STRAIGHTアーキテクチャのHDL実装と評価2016

    • 著者名/発表者名
      赤木 晟也, 入江 英嗣, 坂井 修一
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2016-03-17 – 2016-03-17
  • [学会発表] 置き換えアルゴリズムとプリフェッチが協調動作するキャッシュマネージメント・プリプロモーションの評価2016

    • 著者名/発表者名
      甲地 弘幸, 入江 英嗣, 坂井 修一
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2016-03-17 – 2016-03-17
  • [学会発表] ユーザに寄り添うシステムとそのコンピュータアーキテクチャ2015

    • 著者名/発表者名
      入江 英嗣
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告 (招待講演)
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2015-12-17 – 2015-12-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Pre-Promotion: Synergizing Prefetching and Anti-thrashing Replacement Policy2015

    • 著者名/発表者名
      Midoriko Chikara, Hidetsugu Irie, Makoto Sahoda, Masato Yoshimi and Tsutomu Yoshinaga
    • 学会等名
      Int. Conf. on Computer Design WIP session
    • 発表場所
      New York University
    • 年月日
      2015-10-20 – 2015-10-20
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元積層プロセッサ向けフロアプランナの可視化2015

    • 著者名/発表者名
      村田 篤志, 野村 隼人, 吉見 真聡, 入江 英嗣, 吉永 努, 坂井 修一
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 年月日
      2015-10-08 – 2015-10-08
  • [学会発表] Stubborn Cache: A Novel Strategy for Repeating Thrashing Access Patterns2015

    • 著者名/発表者名
      Hayato Nomura, Takuma Nakajima, Masato Yoshimi, Tsutomu Yoshinaga, Hidetsugu Irie
    • 学会等名
      COOL Chips XVIII poster
    • 発表場所
      横浜情報文化センター
    • 年月日
      2015-04-14 – 2015-04-14
    • 国際学会
  • [備考] 高効率汎用プロセッサ・アーキテクチャ「STRAIGHT」

    • URL

      http://www.mtl.t.u-tokyo.ac.jp/archives/researches/198

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公開日: 2017-01-06  

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