講演抄録/キーワード |
講演名 |
2021-12-01 10:35
不揮発性FFを用いたマルチコンテキストCGRA ○亀井愛佳・小島拓也・天野英晴(慶大)・横山大輝・宮内陽里・宇佐美公良(芝浦工大)・平賀啓三・鈴木健太(ソニーセミコンダクタソリューションズ) VLD2021-20 ICD2021-30 DC2021-26 RECONF2021-28 エレソ技報アーカイブへのリンク:ICD2021-30 |
抄録 |
(和) |
近年,バッテリー駆動のエッジデバイスでは計算性能と並びアイドル時の省電力性能が重要視される.またIoT 端末に高頻度の間欠動作を要求するアプリケーションも多い.NVCMA/MC(non-volatile cool mega array with multi-context) はこうした要求を満たすために,磁気トンネル接合(MTJ) を記憶素子とする不揮発性フリップフロップ(NVFF) を持ち,パワーゲーティング(PG) によりリーク電力を削減する粗粒度再構成可能なアクセラレータである.従来のNVCMA を発展させ,演算アレイの拡大及びパイプラインレジスタの挿入によって性能-電力間トレードオフの最適化を容易にした.またマルチコンテキストを導入し,タスク切替え時に効果的にPG制御を行うことでNVFFの利点を最大限に発揮させることを目指した.40nm MTJ/MOS ハイブリッドプロセス技術を用いて実装したチップ評価では,MTJへの書き込み動作を35ns,140nsという時間で2回に分けて実行することで書き込みエネルギーを最大65%削減できることがわかった.さらに複数タスクのコンフィグレーションデータを保持して間欠的に動作するアプリケーションにおいて,おおよそ3μsという短い時間間隔で稼働/休止を繰り替えす場合でも,PGによるエネルギー削減効果を得られることが示された. |
(英) |
IoT and edge-computing have been attracting much attention and demands for power efficiency as well as high performance for battery-driven devices has been increasing. Many IoT applications requires edge-devices to operate intermittently at a high frequent manner yet exhausting leakage power even on standby period. Newly proposed non-volatile cool mega array with multi-context (NVCMA/MC) — one of low-power oriented coarse-grained reconfigurable accelerators — has a non-volatile flip-flop (NVFF) with magnetic tunnel junction (MTJ) and supports power gating (PG) to reduce leakage power efficiently. NVCMA/MC is an extended version of the conventional NVCMA and facilitates the optimization of the trade-off between power and performance by enlarging the processing element (PE) array and inserting pipeline registers between each row of the PE. Newly added multi-context memories which perform task-level reconfiguration can take advantage of NVFF by efficient runtime PG. Evaluation of real chips implemented with 40nm MTJ/MOS hybrid process technology demonstrates that 65% of store energy is reduced by dividing store operation into two steps — 35 ns of short store and 140 ns of long store. With multi-context power gating, we also found that applications that run intermittently for intervals as short as around 3μs can benefit from the PG effect. |
キーワード |
(和) |
CGRA / 粗粒度再構成可能アーキテクチャ / 不揮発性メモリ / 磁気トンネル接合 / パワーゲーティング / / / |
(英) |
CGRA / coarse-grained reconfigurable architecture / nonvolatile memory / magnetic tunnel junction / power gating / / / |
文献情報 |
信学技報, vol. 121, no. 277, VLD2021-20, pp. 19-24, 2021年12月. |
資料番号 |
VLD2021-20 |
発行日 |
2021-11-24 (VLD, ICD, DC, RECONF) |
ISSN |
Online edition: ISSN 2432-6380 |
著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) |
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