ハードウェア構成を動的に最適化する「ハードウェア・モーフィング」技術の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13308015
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 村上 和彰 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (10200263)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松永 裕介 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (00336059) ; 福田 晃 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (80165282) ; 安浦 寛人 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (80135540) ; 井上 創造 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (90346825) ; 岩井原 瑞穂 京都大学, 大学院・情報学研究科, 助教授 (40253538)
• Keywords: システムLSI / 動的最適化 / 計算機アーキテクチャ / プロファイリング / 低消費電力化 / 最適化コンパイラ / 適応制御 / 回路設計

Research Abstract

本研究では,(1)大規模化の一途を辿る「システムLSI (SOC: System-On-a-Chip)」の設計最適化手法,ならびに,(2)問題が顕在化しつつある「設計危機(システム規模の増加率と設計生産性の向上率との乖離)」への対処法の1つとして,システムLSIのハードウェアおよびその上で実行されるプログラム自身を当該プログラム実行時に動的に再構成・最適化する「システム・モーフィング(Systemorph : System Morphing)』技術」を開発している。3年計画の最終年に当たる本年度は,主に以下の研究を遂行した。
1.オンライン・プロファイリング技術の実装,および,評価:プログラムの動的振舞いを観測して,各種のホットスポット(たとえば,頻繁にアクセスされるプログラムコード部分やデータ部分,頻繁に実行されるプログラムの実行パス,等)を当該プログフム実行中に検出かつ予測するオンライン・プロファイリング技術を前年度に開発した。今年度は,それをIP FLEX社の動的再構成可能ハードウェア搭載プロセッサDAP/DNA上に実装し,その精度およびオーバヘッドを評価した。
2.動的ソフトウェア・パイプライニング技術の実装,および,評価:上記1で検出したホットパス(頻繁に実行されるプログラムの実行パス)中のループに対してソフトウェア・パイプライニングを動的に施す「動的トレースベースド・ソフトウェアパイプライニング」技術を前年度に開発した。今年度は,それをVLIW(超長形式機械命令)エンジンをコプロセッサとして有するハイパースカラ・プロセッサを対象として,同シミュレータ上に実装し,得られる性能向上度および性能オーバヘッドを評価した。
3.ハードウェア構成情報のオンライン生成技術の実装,および,評価:上記1で検出したホットパスをDAP/DNAの再構成可能ハードウェア部(DNA)に論理回路として動的にオフロードすることを目的として,DNAのハードウェア構成情報を動的,かつ,対象プログラムの実行と並行して(オンラインで)生成する技術を開発し,実装および性能評価を行った。

Research Products

• [Publications] Koji Inoue et al.: "Instruction Encoding for Reducing Power Consumption of I-ROMs Based on Execution Locality"IEICE TRANS.FUNDAMENTALS. 86-A・4. 799-805 (2003)
• [Publications] Victor Goulart et al.: "Dynamic Effective Precision Matching Computation"Proc.The 11th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information technologies (SASIMI 2003). 230-237 (2003)
• [Publications] Takanori Hayashida et al.: "Evaluating Online Hot Instruction Sequence Profilers for Dynamically Reconfigurable Functional Units"IEICE Trans. Information and Systems. E86-D・5. 901-909 (2003)
• [Publications] Katsuhiko Metsugi et al.: "Relaxing Constraints due to Data and Control Dependences"IEICE.Trans Information and Systems. E86-D・5. 920-928 (2003)
• [Publications] ヴィクトル マウロ グラール フェヘイラほか: "Dynamic Effective Precision Matching Computationによる低消費電力化"電子情報通信学会論文誌C. J86・8. 817-825 (2003)
• [Publications] Takanori Hayashida et al.: "Evaluating Online Hot Instruction Sequence Profiler Using Jumble-Counting Method"Proc.International Symposium on Information Science and Electrical Engineering 2003(ISEE2003). 55-58 (2003)