Research on Managed Languages and Runtime Systems to Utilize Memory with Computational Capabilities

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2022年度は，UPMEMをマネージド言語から活用するシステムの構築のための基本的な調査を行い，以下の課題を明らかにした．UPMEMは研究開始時点で唯一利用可能な汎用のPIMであり，世界的にもPIMを活用したソフトウェアの研究に用いられている．(1) CPU向けに開発されたTinyGo処理系をUPMEMに移植した．また，PIMプロセッサ用の簡易なインタプリタと，CPU上のインタプリタで実行しているプログラムの一部の関数をUPMEMで実行できる仕組みを試作した．複数のPIMプロセッサに自然に異なる処理を指示できるプログラミングモデルの構築と，個々のPIMプロセッサが持つメモリを有効利用することが課題と分かった．(2) UPMEMを活用した木構造と，それを利用したインメモリデータベースを試作し，UPMEMのプログラミングの知見を得た．試作したデータベースを用い，理想的な状況ではCPUだけで処理する場合に比べて最大4.7倍高速になることが確認できた．一方で，一部のPIMプロセッサに処理が集中しないよう負荷分散することが課題になった．また，UPMEMのような超並列な計算コアが独立に動作するシステムでは，プログラムのデバッグにも課題が有ることが分かった．(3) UPMEM上で与えられたプログラムを実行する際の消費電力見積りの方法を調査し，既存研究では不十分であることが分かった．特に，DRAMの状態の変化を考慮した詳細な評価手法が必要である．さらに， UPMEMに適したワークロードを調査し，木構造の検索の他にも分割統治型の文字列処理が有望であるという結論を得た．また，UPMEMに留まらず，ヘテロジニアスなメモリを持つシステムでデータを適切に配置したり転送したりする研究を行い，DRAMとネットワークを介してアクセスするリモートメモリを活用するシステムについての知見を得た．