2021 Fiscal Year Annual Research Report
ビット化けを許容することで飛躍的な省エネ化を実現する計算機メモリシステムの研究
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19H01108
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
広渕 崇宏 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究チーム長 (20462864)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高野 了成 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (10509516)
今村 裕志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究チーム長 (30323091)
荒井 礼子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (50431755)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Error Permissive / 不揮発性メモリ / 磁気メモリ / MRAM / 計算機アーキテクチャ / システムソフトウェア / Approximate Computing |
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| Outline of Annual Research Achievements |
第一に、電圧駆動磁気メモリ（MRAM）において、磁気異方性に分布を持つMRAM群の書き込みエラー率に関する理論解析を推進し、書き込みエラー率の確率密度関数を解析的に導出した。書き込みエラー率の分布形状を制御した分布データ作成方法についても理論的な解析を行なった。また、高速な書き込みを行う際に重要となる非マルコフ的な散逸機構についても解析を行い、非マルコフ過程の特徴的な時間スケールである相関時間を決定する実験手法を提案した。
第二に、これまで開発を進めてきたメモリシミュレータを用いて電圧駆動MRAMの計算機メインメモリへの適用可能性を評価した。メモリデバイスの書き込みエラー率が高くともCPUキャッシュやローバッファの寄与によりデータ破損を大幅に軽減できることを定量的に確認した。研究成果を取りまとめて国際会議で発表し最優秀論文賞を獲得した。
第三に、これまで開発を進めてきたFPGAボードを用いたメモリエミュレータについて、メモリデバイス特性の再現精度を定量的に評価し、読み書き遅延および帯域幅さらにビット化け確率のいずれについても十分な再現精度を持つことを確認した。理化学研究所と連携し高性能計算分野に対する適用可能性を予備的に評価した。研究成果を取りまとめて論文発表を行なった。
第四に、メモリデバイス特性が深層学習に与える影響を評価するため新たなシミュレーション機構の設計を行なった。また、これまで開発を進めてきた不揮発メモリデバイスを用いたエッジコンピューティング向けキャッシュサーバについて研究成果を取りまとめて論文誌で発表した。不揮発メモリデバイス向けのタスクスケジューリング手法を検討して発表を行い最優秀若手発表賞を獲得した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
外部の研究者らと連携しながら多岐にわたる研究を着実に進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きこれまでの研究を継続するとともに、翌年度は本研究課題の最終年度となるため研究成果を取りまとめ発表することに注力する。本課題の終了後もより発展的な研究を可能とすべく、プログラム等の成果物を整理しパッケージ化する。
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