３次元積層によるヘテロジニアスマルチコアプロセッサの仮想化と資源管理の研究

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本研究は，次世代の計算機システムとして期待されているワイヤレス積層ヘテロジニアスマルチコアプロセッサの電力性能と処理性能の最適化を目標として，(1)積層チップの種類の違いに対応した省電力制御手法，(2)積層チップ間の無線データ通信性能を考慮したタスク並列制御手法の確立を目標としている．本年度は，昨年度までに提案した(1)(2)について，積層プロセッサの実チップおよびプロトタイプ環境を用いた性能評価を行った．(1)について，積層プロセッサの実チップ上でTOPPERS OSを稼働させ，昨年度までに実現された積層プロセッサの電力制御機構をOSから利用可能にした．これにより，OSによる積層プロセッサの電力制御を可能にした．加えて，実際に実チップの省電力制御を行った時のアプリケーションの消費エネルギーを測定し，供給電圧とクロックの動作周波数を適切に設定することでエネルギー効率を向上できることを明らかにした．(2)について，昨年度までに提案した積層アクセラレータの並列制御方式を一般的なアプリケーションに適用するため，並列処理アプリケーションのデータフローの実行時解析を行うOpenCLライブラリを提案，実装した．これにより，OpenCL APIで実装されたアプリケーションに提案方式を適用可能であることを示した．更に，複数の積層アクセラレータを用いた並列処理に対する提案手法の効果を明らかにするため，マルチコアアクセラレータをFPGA上に実装し，提案するOpenCLライブラリと並列制御方式によるパイプライン並列処理の評価を行った．その結果，提案手法は従来の制御方式と比較して処理性能を2.2倍向上することを明らかにした．これらの研究成果はワイヤレス積層プロセッサの実用化に大きく寄与するものであり，ポストムーア時代における高性能かつ省電力な計算機システムの実現に役立つと期待できる．