東京大学大学院情報理工学系研究科コンピュータ科学専攻

加藤真平http://www.pf.is.s.u-tokyo.ac.jp

PFLab: プラットフォーム研究室

メンバー構成

准教授：加藤 真平

特任講師：千代 浩之

博士1年：1人

修士2年：7人

修士1年：6人

留学生：1人

秘書：2人

プラットフォーム研究

3

ハイパフォーマンス系✓ システム全体のスループット重視✓ 長時間にわたる計算が主体✓ ネットワーク・ストレージにも依存✓ ジョブ投入によるバッチ処理

リアルタイム系✓ 個々のタスクのタイミング重視✓ マイクロ・ミリ秒単位の計算が主体✓ センサ・アクチュエータにも依存✓ 周期的なストリーム処理

ハイパフォーマンス系

Memory

CPUMemory

NIC NIC NIC NIC

Memory

Storage Cluster

ManyCores

ManyCores

Network

Flash Memory

CPU

GPU

NetCDF

GeoTIFF GRIBHDF5

Bitmap

File Formats

リアルタイム系

Kalray MPPAプロセッサ ARMプロセッサ GPU

イーサネット／CAN

PCI～1000コア 1000コア～4～8コア

RTOS RTOS LinuxLinuxドライバ通信

ソケット通信 ソケット通信

ROS

自動運転ソフトウェア（例）

プロセッサ

OS

CUDAOpenCV PCLライブラリ

画像認識

位置推定

物体検出

行動計画

経路計画

走行制御

共有メモリ型のマルチコア

MemoryL3 Cache

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

高々10個程度のCPUコアが、1つの共有メモリに、均一的にアクセスする。

✓ 1つのOSカーネルで済む✓ 開発環境が整っている✓ 並列化の性能が出やすい

ソフトウェア的視点

マルチコアからメニーコアへ

L2 Cache

L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1L1

Memory

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Core

L1

L2

Memory Memory

Memory Memory

マルチコアからメニーコアへ

バス型（SMP）

Intel Xeon：15コア×8ソケット（2014～）

AMD Opteron：16コア×4ソケット（2014～）

ネットワーク型（NoC）

Tilera TILE-GX：8×9コアのメッシュ（2013～）

➢10×10のメッシュをリリース予定

Intel Xeon Phi：8 x 9コアのメッシュ（2016～）

➢72コアの非対称メッシュ

CPUコアを複数並べる形のメニーコア（100±Xコア）

OS＆SoC研究NEDOプロジェクト1 (2017/7～2019/3)

NEDOプロジェクト2（2019/4～2023/3）

コア

カーネル

アプリサーバ

コア

カーネル

アプリ

モノリシックカーネル

マイクロカーネル

コア

カーネル

アプリサーバ

コア

カーネル

アプリ

モノリシックカーネル

マイクロカーネル

動作中に切り替え可能

マルチカーネル（メッセージ通信）

Mcube Kernel

・ ・ ・

コア

カーネル

アプリサーバ

コア

カーネル

アプリ

モノリシックカーネル

マイクロカーネル

(1)

(3)

(2)

OS＆SoC研究NEDOプロジェクト1 (2017/7～2019/3)

NEDOプロジェクト2（2019/4～2023/3）

テストチップ製造および

実証実験

4～5年度

FPGAプロトタイピング

～3年度

完全自動運転に向けたSoC

I/OCPUMain MemoryVide Memory

SYSTEM BUS

Accelerator(NDT)

DDR4SDRAM

DDR4SDRAM

DDR4SDRAM

DDR4SDRAM

Memory Controller

Accelerator(CNN)

DDR4SDRAM

MemoryController

On-chipI/O

PeripheralDevices

AcceleratorManager

DMAController

CPU(ARM)

BusEmulator

PC

Ie

PC(x86)

or

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

ManycoreCluster

Scratchpad Memory

PU 0 PU N

LOCAL BUS

NetworkIF

DMASystemRegister

・・・

・・・

NoCBridge

NoC Router

REGISTER BUS

32(1

6)G

bps

VRAM BUS

システムオンチップ（SoC）研究 オペレーティングシステム（OS）研究

AIクラウド研究CRESTプロジェクト1 (2016/12～2019/3)CRESTプロジェクト2（2019/4～2022/3）

研究体制

システム（コンピュータ科学）

⚫オペレーティングシステム（OS）

⚫クラウドコンピューティング

⚫リアルタイムシステム

⚫VLSI／FPGA／ASIC

データ（創造情報学）

⚫ 3次元情報処理

⚫ディープラーニング

⚫ロボティクス

修論・卒論

IPCを考慮したメニーコア向けCPU資源管理

単眼カメラと3次元地図を用いた環境認識システム

部分的やり直し操作のためのデータ構造

メモリ共有による高速なUnikernelプロセス間通信

ランタイムの共有によるユニカーネルのメモリ効率の向上

キャッシュを考慮したスプリットカーネル

二次元的プロセッサ配列を用いたスキャンマッチング用連立方程式ソルバ

スパースな畳み込みによるマルチクラス物体検出

雨中における単眼カメラを用いた視覚ベースの自己位置推定

PFLab拠点

本郷キャンパス理学部7号館501

加藤先生居室本郷キャンパス理学部7号館502

ミーティング室

浅野キャンパス工学部12号館522

千代先生居室兼ミーティング室浅野キャンパス工学部12号館519

学生居室

浅野キャンパス工学部12号館520

共有スペース

PFLabフォーラム2017

PFLabフォーラム2018

演習IIIの課題

コンピュータ科学（システム系）のプロジェクト

⚫メニーコアプロセッサ向けのOSカーネル技術

⚫クラウドコンピューティング向けのユニカーネル技術

⚫ドメイン特化のハードウェアアクセラレータ技術

創造情報学系（データ系）のプロジェクト

⚫ 3次元物体認識・追跡

⚫ 3次元地図生成・位置推定