3次元集積化実装時代の超高帯域幅ベクトルプロセッサアーキテクチャの創出

打造3D集成实现时代超高带宽矢量处理器架构

基本信息

批准号：
09J07908
负责人：
船矢祐介
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、メモリレイヤとプロセッサレイヤから構成される超高帯域幅ベクトルプロセッサの、メモリレイヤ部分の詳細設計を行った。また、設計したメモリレイヤと複数のコアを統合したシステムを提案し評価した。まず、前年度に基本設計を行ったメモリレイヤ部分について、データアレイ、デコーダ、センスアンプ等の各構成要素の配置・配線を含めた詳細設計を行い、その設計に基づきn層のメモリレイヤの実装に必要なTSVのコストを定式化した。粗粒度設計及び細粒度設計の2種類の設計を行った。評価の結果、細粒度設計のTSVコストは層数の増加に伴い数百万本程度まで増加するが、粗粒度設計のTSVコストは高々数万本程度であることが分かった。これに対し、アプリケーションの実効性能は両設計でほぼ同じであったことから、ベクトルアーキテクチャには粗粒度設計が適していることが明らかになった。次に、設計したメモリレイヤの適用例として、複数のコアを搭載したCMVP(チップマルチベクトルプロセッサ)とメモリレイヤを組み合わせた3-D CMVPを検討した。3-D CMVPは、演算器を集積したコア層、共有キャッシュを集積したキャッシュ層、及びオフチップメモリとのインタフェース部分を集積した10層の3種類で構成し、キャッシュ層には、これまでに設計した粗粒度メモリレイヤ設計を適用する。実アプリケーションを用いた性能評価の結果、提案するシステムは、シングルコアでキャッシュを持たないベクトルプロセッサと比較して、高い実効性能を実現可能であることが明らかになった。さらに、同じ層数ならば10層よりもキャッシュ層を強化する方が消費エネルギを抑えることができ、高いエネルギ効率を達成可能であることが明らかになった。

今年，我们设计了由内存层和处理器层组成的超高带宽矢量处理器的内存层部分。我们还提出并评估了一个集成了设计的内存层和多个内核的系统。首先，对于上一年的基本设计，我们设计了详细的设计，包括组件的布局和接线，例如数据阵列，解码器，感官放大器等，并基于设计，我们制定了实现N层存储层所需的TSV成本。进行了两种类型的设计：粗粒剂设计和细粒设计。评估的结果是，发现细粒度设计的TSV成本增加到数百万单位，而层的数量增加，但是粗粒设计的TSV成本最多是数以万万的单位。相反，由于两种设计的有效应用程序的有效性能几乎相同，因此很明显，粗粒设计适合向量体系结构。接下来，我们研究了具有多个内核的3-D CMVP（芯片多矢量处理器），并将存储层作为设计存储层的应用程序示例。 3-D CMVP由三种类型组成：具有集成算术单元的核心层，具有集成共享缓存的高速缓存层以及带有离子芯片内存的接口部分的10层。缓存层使用到现在已经设计的粗粒颗粒存储层设计。使用实际应用程序的性能评估表明，所提出的系统可以比没有缓存的单核向量处理器获得更高的有效性性能。此外，已经揭示了，如果层的数量相同，则可以通过增强高速缓存层来减少能源消耗，而不是10层，并实现高能量效率。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Design and Early Evaluation of a 3-D Die Stacked Chip Multi-Vector Processor

3D 芯片堆叠芯片多矢量处理器的设计和早期评估

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
Butsurin Jinnai;Takuji Uesugi;Koji Koyama;Keisuke Kato;Atsushi Yasuda;Shinichi Maeda;Hikaru Momose;Seiji Samukawa;Yusuke Funaya (第二著者・発表者)
通讯作者：
Yusuke Funaya (第二著者・発表者)

3次元積層技術による次世代ベクトルキャッシュの設計と評価

使用3D堆叠技术的下一代矢量缓存的设计和评估