アプリケーションドメイン指向型コンピューティング基盤技術の研究

面向应用领域的计算基础设施技术研究

基本信息

批准号：
20K11738
负责人：
密山幸男
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kochi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、再構成可能ハードウェアとアクセラレータをホストプロセッサのカスタム命令を実現する要素と位置づけ、さらにアプリケーションドメインを特化することで、再構成可能アーキテクチャ、アクセラレータ、ホストプロセッサの最適な組合せの探求により、高性能・高エネルギー効率・高柔軟性を実現するコンピューティング基盤の提案を目的としている。今年度は、オープンソースSoC設計プラットフォームの利用を断念し、2種類のRISC-Vコアを対象としてカスタム命令の追加によるアクセラレータの搭載方法について実装と評価を行った。ひとつは 32ビットRISC-Vコアの VexRiscv、もうひとつは64ビットRISC-VコアRocketである。VexRiscvについては、複数の簡単なカスタム命令を追加したプロセッサを設計し、その有効性を評価した。さらに、Avnet社製Ultra96-V2 を用いてFPGA実装を行った。設計したプロセッサ上でLinux OSを動作させ、サンプルプログラムを実行できることを確認した。Rocketについては、複数のアクセラレータ実装方法に対して簡単なカスタム命令を複数追加して有効性を評価した。さらにこれをDigilent社製Nexys Videoを用いてFPGA実装を行った。VexRiscvと同様に、ベアメタルでもLinux OS上でもサンプルプログラムを実行できることを確認した。また、評価用アプリケーションのひとつとして、交互方向乗数法を用いた最適化アルゴリズムについて検討と評価を進めた。これについてはまだ十分な成果が得られておらず、引き続き提案アルゴリズムの改良を進める予定である。

在这项研究中，重建的硬件和加速器的定位是实现主机处理器的自定义说明的元素，并专门研究应用程序域，重建架构，加速器和主机处理器的最佳组合提出一个计算基础架构，以实现高性能，高能效率和高灵活性。今年，我们放弃了开源SOC设计平台的使用，并通过为两种类型的RISC-V核心添加自定义说明来实现和评估安装加速器的方法。一个是32位RISC-V核的Vexriscv，另一个是64位RISC-V核心火箭。对于Vexriscv，我们设计了一个带有多个简单自定义说明的处理器，并评估了其有效性。此外，使用AVNET制造的Ultra96-V2实施了FPGA实现。 Linux OS在设计的处理器上操作，并确认可以执行示例程序。通过在多个加速器实现方法中添加多个简单的自定义指令来评估火箭。此外，我们使用Digilent制作的Nexys视频实施了FPGA实现。像Vexriscv一样，可以证实可以在裸机和Linux OS上执行样本程序。作为评估应用程序之一，对使用替代方向乘数的优化算法进行了检查和评估。这尚未实现，我们计划继续改进提案算法。