Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
VSP専用プロセッサ設計と実行エンジンIyokanについて
Search
VTb
February 08, 2020
Technology
0
310
VSP専用プロセッサ設計と実行エンジンIyokanについて
VTb
February 08, 2020
Tweet
Share
More Decks by VTb
See All by VTb
MR1を支えた Ethernet&ROS システム
pibvt
3
1.3k
3日間で作る フルスクラッチHTTPサーバー on STM32F767 Nucleo
pibvt
14
5.9k
Hello_UEFI_で学ぶC言語ポインタ.pdf
pibvt
0
170
64bit UEFIからxv6を起動してみた
pibvt
0
500
Other Decks in Technology
See All in Technology
なぜスクラムはこうなったのか?歴史が教えてくれたこと/Shall we explore the roots of Scrum
sanogemaru
5
1.6k
DevIO2025_継続的なサービス開発のための技術的意思決定のポイント / how-to-tech-decision-makaing-devio2025
nologyance
1
370
おやつは300円まで!の最適化を模索してみた
techtekt
PRO
0
290
La gouvernance territoriale des données grâce à la plateforme Terreze
bluehats
0
150
Snowflakeの生成AI機能を活用したデータ分析アプリの作成 〜Cortex AnalystとCortex Searchの活用とStreamlitアプリでの利用〜
nayuts
1
460
人工衛星のファームウェアをRustで書く理由
koba789
13
7.1k
react-callを使ってダイヤログをいろんなとこで再利用しよう!
shinaps
1
230
dbt開発 with Claude Codeのためのガードレール設計
10xinc
2
1.1k
スマートファクトリーの第一歩 〜AWSマネージドサービスで 実現する予知保全と生成AI活用まで
ganota
1
200
COVESA VSSによる車両データモデルの標準化とAWS IoT FleetWiseの活用
osawa
1
260
Obsidian応用活用術
onikun94
1
450
RSCの時代にReactとフレームワークの境界を探る
uhyo
10
3.3k
Featured
See All Featured
[RailsConf 2023] Rails as a piece of cake
palkan
57
5.8k
The Power of CSS Pseudo Elements
geoffreycrofte
77
6k
Intergalactic Javascript Robots from Outer Space
tanoku
272
27k
実際に使うSQLの書き方 徹底解説 / pgcon21j-tutorial
soudai
PRO
187
55k
Build The Right Thing And Hit Your Dates
maggiecrowley
37
2.9k
RailsConf 2023
tenderlove
30
1.2k
Mobile First: as difficult as doing things right
swwweet
224
9.9k
GraphQLとの向き合い方2022年版
quramy
49
14k
Rebuilding a faster, lazier Slack
samanthasiow
83
9.2k
Imperfection Machines: The Place of Print at Facebook
scottboms
268
13k
Performance Is Good for Brains [We Love Speed 2024]
tammyeverts
12
1.1k
Optimising Largest Contentful Paint
csswizardry
37
3.4k
Transcript
VSP専用プロセッサ設計 と実行エンジンについて 松本 直樹(@PiBVT) 2020/02/08 カーネル/VM探検隊@関西 10回目
Agenda • 自己紹介 • VSP専用プロセッサ設計について • 並列実行エンジン Iyokan について
自己紹介 松本 直樹 (@PiBVT) 京都大学工学部情報学科3回生 未踏プロジェクトでの担当 • VSP専用プロセッサ設計 • 実行エンジンの基本設計,試作実装
VSP専用プロセッサ設計について VSPはプロセッサ設計が必要 暗号処理はゲートレベルで行われる -> プロセッサ設計は平文と同様のものが利用できる FHEゲートの演算のコスト -> 出来る限りゲート数が少ない設計が必要
VSP専用プロセッサ設計について 出来る限り少ないゲート数,省ROM,RAM -> 専用のISAとそのプロセッサ設計を開発することに ※ROM,RAMはそれぞれ512byteでも20,000ゲート以上あるた め、全体のゲート規模にかなり影響がある
時系列でみるVSP専用プロセッサ設計 2019年6月 プロジェクト開始 7月 rv32k-garnet 開発中止 8月 rv16k-amethyst(RV16Kv2準拠 マルチサイクル)完成 9月 rv16k-aquamarine(RV16Kv2準拠
5段パイプライン)完成 10月 cahp-diamond(CAHPv3準拠 5段パイプライン)完成 2020年1月 cahp-emerald(CAHPv3準拠 スーパースカラ)完成
cahp-emeraldについて • VSP専用プロセッサ第5世代設計 • CAHPv3(16bit/24bit混合命令長) 準拠 • 5段パイプライン • 最大2命令同時発行インオーダースーパースカラ
• 約8,000ゲート(cahp-diamond が約4,000 ゲート) • IPC 1.1(cahp-diamondが0.78) • このままだと不採用の危機(ゲート規模的に)
cahp-emeraldのアーキテクチャ 5段パイプライン・インオーダースーパースカラ
混合命令長のつらさ • 16bit/24bitで偶数倍長の関係にないため、アライメントをまたぐ命 令アクセスが起こる • ジャンプでの命令フェッチで余計なストールが発生する • ゲート規模が膨らむ
• 32bitブロックでのROMアクセスを行ったとしてもブロック間をまたぐ 命令が存在する -> ブロック間をまたぐ命令アクセスを実現する機構が必要 混合命令長のつらさ その1
一度読み込んだブロックをキャッシュに保持し、ブロックをまたい だアクセスを実現 -> ジャンプが起きると....?
並列実行エンジン Iyokan について • 回路情報を元にFHEゲートを評価する並列実行エンジン • TFHEpp(CPU)/cuFHE(GPU)を暗号処理のバックエンドとして利 用可能 • verilogファイルからの回路合成は外部ツール(yosys)を利用
ゲートの評価順には依存関係がある • ネットリスト上のゲートは上流から下流へと順に評価する
ネットリストをDAG(有向非循環グラフ)で表現 1. 上流ノードを持たないノードを評価待ちとする 2. 評価待ちのノードを評価 3. 辺経由で下流のノードに評価済みであることを通知 4. 入力の上位ノードすべてが評価済みならノードを評価待ちとする 5.
評価待ちノードが存在する場合、2へ戻る
CPU/GPU対応 • CPU対応はライブラリのTFHEppで簡単に実現 -> しかし、AVX2等を使っても遅い -> V100などを用いたGPGPUで高速化した例がある • GPU対応で、ホスト,デバイス間のメモリ一貫性は? ->
毎回転送? -> すべてGPUオンメモリ?
CPU/GPU対応 • ゲートの出力値を保持する変数は高々数100KB • 一度転送すれば暗号処理自体は10ms程度処理にかかる • H2D,D2Hのメモリ転送の影響は限りなく小さい • かなりのCPUバウンドな処理のため、MPIでもスケールする...? •
CPUとGPUの両者を用いたスケジューラを開発中 毎回転送することにした