IoT社会を支える粗粒度再構成可能アーキテクチャの設計開発基盤の実現

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IoT社会の実現に必要不可欠なエネルギー効率に優れた計算基盤の実現のため、本研究では粗粒度再構成可能アーキテクチャ(CGRA: Coarse-Grained Reconfigurable Architecture)をベースとした計算機システムを想定し、ハードウェアおよびソフトウェアを効率的に設計開発するためのフレームワーク創生を目的としている。IoTデバイスは用途によって多岐に渡る処理性能と電力の制約が存在し、それらを満たすために用途ごとに専用のCGRAを設計するのは設計コストの観点で現実的ではない。そこで、本研究では、CGRAのハードウェア設計を抽象化し、一つの設計テンプレートから多様な設計を生成できるシステムの開発を開始した。開発には従来用いられてきたVerilogなどのハードウェア記述言語ではなく、Scala言語を拡張して作れられたChiselを用いた。これにより、ハードウェア設計にScala言語が持つオブジェクト指向プログラミングと関数型プログラミングのパラダイムを導入することができた。一方で、ソフトウェア開発の観点では、既存のソフトウェア資源が活用できる必要がある。そこで、既存のソフトウェアコードに指示子(プラグマ)を挿入するだけでCGRAで高速化すべき計算を指定できるコンパイラの開発を開始した。また、IoTデバイスのようなエネルギー制約に厳しい環境を想定し、電力を最適化可能な電圧制御手法の考案をおこなった。