リアクティブプログラミングに基づくハードウェア・ソフトウェアの協調設計環境

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本研究は，ディジタル回路設計やコンピュータアーキテクチャの知識が少ないソフトウェア開発者でもFPGAによるアクセラレータが設計できるようにするための技術を研究するものである．GUI設計やデータベース操作などに広く利用されるFunctional Reactive Programming (FRP) を応用したディジタル回路設計手法を提案し，ディジタル回路設計支援ツールMulveryの開発を進めている．本年度は，Mulveryの今後の最適化技術の研究を進める基盤として，中間表現 Mulvery IR の開発を進めた．一般的にディジタル回路設計で用いられているHardware description language (HDL) と同等の抽象度に細分化し最適化を行う．また本年度は，カナダのトロント大学 Programmable digital systems group (PDSG) に約半年間訪問し，ディジタル回路生成の最適化に関する研究を中心に行った．研究１：条件分岐の多いプログラムは回路化した際の演算効率が低くなりやすい．このような条件分岐を圧縮し投機的に計算し，高い演算密度を実現する手法について提案した．研究２：PDSGで研究するLegUpは，C言語のプログラムをディジタル回路を記述したVerilog HDLに変換するツールである．C言語ではプログラムの再利用性を高めるため関数ポインタを利用するが，このような動的な動作はディジタル回路設計では容易に実現できない．このような関数ポインタを用いた間接呼び出しを削除し直接呼出しに置き換える手法を開発した．本研究で開発するMulveryが用いるFRPでも多数の高階関数を利用するため，同様の最適化手法が適用できる．