可変ハードウェアを備えたマルチスレッド計算機に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680326
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 山口 喜教 筑波大学, 電子・情報工学系, 教授 (00312827)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 児玉 祐悦 産業技術総合研究所, グリッド研究センター, 主任研究官 ; 前田 敦司 筑波大学, 電子・情報工学系, 講師 (50293139)
• Keywords: 可変ハードウェア / ハードウェア / ソフトウェア協調 / マルチスレッド / FPGA / ハードウェア記述言語 / 暗号化 / Rijndael

Research Abstract

まず、可変ハードウェアの有効性を検証するために、暗号化をとりあげ、米国政府の次期標準暗号方式に採用されたRijndaelのアルゴリズムをハードウェア記述言語で記述し、その動作速度や回路規模などの総合的な動作特性に関して評価を行った。次に、汎用プロセッサとマルチスレッド的に協調動作することで高速化を実現するアーキテクチャについて研究を行い、そのハードウェア的な方式およびソフトウェア上の問題について検討した。ハードウェアの方式に関しては、汎用的なRISCプロセッサと直接ハードウェア記述言語で記述されたハードワイアードな処理モジュールの間で、どのようにしてデータを受け渡しするか、またどのようにして協調動作をすべきかについての検討を行い、レジスタ間でのデータの受け渡しおよびメモリを介したデータの受け渡しに関して評価を行った。ソフトウェア上の問題に関しては、適当な処理ごとにハードウェアとソフトウェアのどちらで実装するかを決める必要があり、この分割を自動化するための基礎研究を行った。このシステムでは,動作解析によって中心的な処理を抽出し、この部分について適当な粒度でブロックに分割するとともに適切なハードウェア記述を生成する。さらにブロック間の通信を決定し、最適化を行い各ブロックの実装方法を決定する必要がある。従来の研究では、通信の実装方法について詳細な検討を行っていなかったが、本研究では、ソフトウェアの自動ハードウェア化を行う際の通信に着目して、ハードウェア/ソフトウェア分割の基礎的な手法を検討し、それらの評価を行った。

Research Products

• [Publications] 栗原純, 前田敦司, 山口喜教: "AES暗号方式Rijndaelのハードウェアによる実装について"情報処理学会第62回全国大会講演論文集. 6N-9 (2001)
• [Publications] 佐谷野健二, 片下敏敏, 小池汎平, 児玉祐悦, 坂根広史, 甲村康人: "大容量FPGAの応用によるマルチプロセッサエミュレーションシステムの開発"情報処理学会研究報告(HOKKE2001). 2000-ARC-14. 7-12 (2001)
• [Publications] 栗原純, 前田敦司, 山口喜教: "AES暗号方式Rijndaelのハードウェアによる実装について"並列処理シンポジウムJSPP2001 論文集. 79-80 (2001)