コンピュータアーキテクチャ研究の最新動向〜isca2015参加報告〜...
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コンピュータアーキテクチャ研究の最新動向
～ISCA2015参加報告～
高前田 伸也
奈良先端科学技術大学院大学 情報科学研究科
E-mail: shinya_at_is_naist_jp
2015年8月2日 FPGAX #7 Lightning Talk
自己紹介 奈良で計算機の 研究をしています
「Python+FPGA」 が最近のテーマ
最近のプロダクト
Veriloggen PythonでHDLを 組み立てるLib
GitHubからどうぞ！
[github veriloggen] FPGAX#7 Shinya T-Y, NAIST 2
実行
Verilog HDL Python
IEEE/ACM ISCA (International Conference on Computer Architecture)
n コンピュータアーキテクチャのトップ国際会議 l 今年は米国ポートランドでPLDIやHPDC等と同時開催 (FCRC)
l MICRO, ASPLOS, HPCAを全部通すとグランドスラムらしい
n 今年の採択率: 19.0%（FPGA系よりもかなり難しい） l 投稿数: 305
l 採択論文数: 58
n 10のチュートリアル・13のワークショップ l 今後流行るテーマは本会議よりもワークショップに多い
n FCRC全体で数千人の参加者・ISCA単体で1000名近い l 企業展示がないCS系国際会議の中では結構大きいのでは？
l 日本からはISCAには10名強の参加（少ない･･･）
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キーノート会場
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ランチ会場
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注目のワークショップ n ASBD: 5th WS on Architectures and Systems for Big data
l ニアデータ処理 (NDP) の発表が多数 • ビッグなデータは動かすだけで電力を馬鹿食いする
n CAMEL: 1st WS on Computer Architecture for Machine Learning l 機械学習のためのアーキテクチャに関するWS
n CARL: 4th WS on the Intersections of Computer Architecture and Reconfigurable Logic l FPGAシステムに関するWS
• 今年はIntel, Convey, IBM, MSRの企業のプレイヤーによる発表
n NeuroArch: 2nd WS on Neuromorphic Architectures l 楽しみにしていたのにキャンセルされた･･･
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CARL2015
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CARL2015 n メジャープレイヤーによる講演
l Intel: Xeon+FPGA • 詳しくは: http://qiita.com/kazunori279/items/3731e51c2987acb860ff
l Convey/Micron: Memcached and Imagemagick • Automata processing: FPGAのLUTをもっと賢くした感じ
l IBM: Text Analysis • Power+FPGA via CAPI
l Microsoft: Machine learning • Catapult
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本会議のテーマ（一部）（１） n データセンターアーキテクチャ
l Machine learning as a service
l リソース管理
n 並列アーキテクチャ l 競合検出・一貫性管理
n 性能解析 l ハードウェアトランザクショナルメモリの性能解析
n GPUアーキテクチャ l Warp management
n アクセラレータ l In-memory processing
l データフローアーキテクチャ FPGAX#7 Shinya T-Y, NAIST 9
本会議のテーマ（一部）（２） n プロセッサ（CPU）アーキテクチャ
l コアアーキテクチャ：命令スケジューリング・投機実行
n メモリシステム l 仮想メモリ管理
l DRAMキャッシュ
l スクラッチパッドとキャッシュの共存
n ディペンダブルアーキテクチャ l メモリ上のデータ保護
n 組み込みシステム l IPコアベース設計手法
l 低消費電力インターコネクト
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プロセッサアーキテクチャ n シングルのコアアーキテクチャの研究が元気！
l 少し前はマルチコア・メニーコアばかりだった • マルチコアもメニーコアも良いコアを並べたものなので結局 コアアーキテクチャの改良に行き着く
n LaZy Superscalar [Asilioglu+, ISCA'15] l 演算結果が必要になるまで計算しないスーパースカラ
n Branch Vanguard [McFarlin+, ISCA'15] l In-orderプロセッサで分岐命令を予測と解決に分解 コンパイラとの協調で高性能化（In-orderコアは電力効率高）
n DynaSpAM [Liu+, ISCA'15] l OoOコアの命令スケジューリング結果を使って密結合データフローアクセラレータに命令配置・効率的実行
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DynaSpAM [Liu+, ISCA'15] n OoOコアの命令スケジューリング結果を使って密結合データフローアクセラレータに命令配置・効率的実行
n OoOコアの命令スケジューリング等に要する電力を削減 l 8-issue OoOと比較して1.42倍高速・23.9%消費電力を削減
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ニア（メモリ・データ）プロセッシング n 半導体プロセス微細化によって、演算に要する電力よりもデータの移動に要する消費電力が相対的に増加
n ニアデータプロセッシング l SSDやメモリの近くで計算
n インメモリプロセッシング l メモリの「中」で計算する
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Off-chip Memory (DRAM, etc.)
Memory Controller
NoC/LLC
L2 Cache L1 Cache
Core
L0 Cache NDP Core
一般的なコア ○キャッシュでの データ囲い込みで 高性能・高電力効率 × キャッシュミス時の レイテンシ大・消費電力大
NDPコア ○キャッシュミス時の レイテンシ小・省電力 × キャッシュによる データ囲い込みは不向き
データ移動距離 大
データ移動距離 小
[1] M. Anders,et.al.”High-Performance Energy-Efficient NoC Fabrics: Evolution and Future Challenges”, NOCS 2014
Tesseract [Ahn+, ISCA'15] n HMCの内部バンド幅が使えれば超高性能なのに･･･
l →HMC中にコアを入れちゃえ
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PIM-Enabled Instructions [Ahn+, ISCA'15] n プロセッシングインメモリのためのISA・アーキ
l メモリ側で計算することで 性能と電力効率が改善する
n もちろん プログラミングが難しい l 次はプログラミングモデル がアツい！？
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まとめ
n ISCA2015に行ってきました！ l データセンターからプロセッサアーキテクチャ、 メモリシステムまで計算機アーキテクチャは幅広い
l FPGAへの注目は高いけどアーキテクチャはそれだけじゃない
l 一旦下火になったネタが復活することもある • プロセッサ（コア）アーキテクチャ
l データの近くで計算するのは今後もしばらく流行 • ニア・メモリ、ニア・ストレージ
• ニア・インターフェース（ネットワーク）
• イン・メモリ、イン・ストレージ
n コンピュータアーキテクチャ楽しいです(^p^)
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