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
Sponsored
·
Ship Features Fearlessly
Turn features on and off without deploys. Used by thousands of Ruby developers.
→
VTb
February 08, 2020
Technology
0
330
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
180
64bit UEFIからxv6を起動してみた
pibvt
0
530
Other Decks in Technology
See All in Technology
ClickHouseはどのように大規模データを活用したAIエージェントを全社展開しているのか
mikimatsumoto
0
270
1,000 にも届く AWS Organizations 組織のポリシー運用をちゃんとしたい、という話
kazzpapa3
0
190
Oracle AI Database移行・アップグレード勉強会 - RAT活用編
oracle4engineer
PRO
0
110
生成AIと余白 〜開発スピードが向上した今、何に向き合う?〜
kakehashi
PRO
0
170
茨城の思い出を振り返る ~CDKのセキュリティを添えて~ / 20260201 Mitsutoshi Matsuo
shift_evolve
PRO
1
430
Context Engineeringが企業で不可欠になる理由
hirosatogamo
PRO
3
680
(技術的には)社内システムもOKなブラウザエージェントを作ってみた!
har1101
0
350
登壇駆動学習のすすめ — CfPのネタの見つけ方と書くときに意識していること
bicstone
3
130
SRE Enabling戦記 - 急成長する組織にSREを浸透させる戦いの歴史
markie1009
0
170
プロダクト成長を支える開発基盤とスケールに伴う課題
yuu26
4
1.4k
Webhook best practices for rock solid and resilient deployments
glaforge
2
310
StrandsとNeptuneを使ってナレッジグラフを構築する
yakumo
1
130
Featured
See All Featured
Cheating the UX When There Is Nothing More to Optimize - PixelPioneers
stephaniewalter
287
14k
Claude Code どこまでも/ Claude Code Everywhere
nwiizo
61
52k
Java REST API Framework Comparison - PWX 2021
mraible
34
9.2k
Navigating Team Friction
lara
192
16k
Rails Girls Zürich Keynote
gr2m
96
14k
Product Roadmaps are Hard
iamctodd
PRO
55
12k
How to Align SEO within the Product Triangle To Get Buy-In & Support - #RIMC
aleyda
1
1.4k
Optimising Largest Contentful Paint
csswizardry
37
3.6k
A brief & incomplete history of UX Design for the World Wide Web: 1989–2019
jct
1
300
Lightning talk: Run Django tests with GitHub Actions
sabderemane
0
120
Color Theory Basics | Prateek | Gurzu
gurzu
0
200
Odyssey Design
rkendrick25
PRO
1
500
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