低消費電力アクセラレータCMAの計算完了の保証機構について

摘要

Cool Mega-Array（CMA）は高性能低電力アクセラレータのための新たなアーキテクチャである．このCMAの問題点として，PEアレイが組み合わせ回路で構成されているためにより，計算が完了する時間がわからないこと，つまり計算の完了が保証できないことが挙げられる．現状ではプログラマは計算完了時間を予測してコードに記述しているが，これは，アプリケーションごとに異なる値であり，温度や電圧によっても左右されるため，現実的ではない．よって，本研究では，PEアレイでの消費電力，面積，及びアプリケーション搭載の可用性に悪影響を与えることなく，アプリケーションの実行完了の保証を行う機構について提案，実装した．今回の提案手法では，計算の完了を示す信号をPEアレイ内で転送することにした．この計算完了信号は計算開始と同時にPEアレイに入力され，計算完了後に出力される．これをコントローラが監視していることによって計算の完了を探知することができる．また，各PE内に遅延線を設計し，演算の種類によって各PEの計算完了信号を次のPEに出力するようにした．これらの機構により，面積1.15％増，電力0.448％増に抑えつつ，プログラマがコードに計算完了時間を記述する必要をなくすことに成功した．