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
280
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
5.8k
Hello_UEFI_で学ぶC言語ポインタ.pdf
pibvt
0
150
64bit UEFIからxv6を起動してみた
pibvt
0
470
Other Decks in Technology
See All in Technology
ここはMCPの夜明けまえ
nwiizo
28
9.9k
白金鉱業Meetup_Vol.18_AIエージェント時代のUI/UX設計
brainpadpr
1
150
読んで学ぶ Amplify Gen2 / Amplify と CDK の関係を紐解く #jawsug_tokyo
tacck
PRO
1
160
SDカードフォレンジック
su3158
1
630
バクラクの認証基盤の成長と現在地 / bakuraku-authn-platform
convto
1
620
YOLOv10~v12
tenten0727
4
960
DETR手法の変遷と最新動向(CVPR2025)
tenten0727
2
1.4k
SREからゼロイチプロダクト開発へ ー越境する打席の立ち方と期待への応え方ー / Product Engineering Night #8
itkq
2
930
クォータ監視、AWS Organizations環境でも楽勝です✌️
iwamot
PRO
1
320
AWS Control Towerを 数年運用してきての気づきとこれから/aws-controltower-ops-tips
tadayukinakamura
0
160
Goの組織でバックエンドTypeScriptを採用してどうだったか / How was adopting backend TypeScript in a Golang company
kaminashi
6
6.2k
Conquering PDFs: document understanding beyond plain text
inesmontani
PRO
0
110
Featured
See All Featured
4 Signs Your Business is Dying
shpigford
183
22k
How to Ace a Technical Interview
jacobian
276
23k
Building Flexible Design Systems
yeseniaperezcruz
329
38k
Measuring & Analyzing Core Web Vitals
bluesmoon
7
390
Sharpening the Axe: The Primacy of Toolmaking
bcantrill
41
2.2k
The Cult of Friendly URLs
andyhume
78
6.3k
[RailsConf 2023] Rails as a piece of cake
palkan
54
5.4k
A Tale of Four Properties
chriscoyier
158
23k
The World Runs on Bad Software
bkeepers
PRO
67
11k
Rails Girls Zürich Keynote
gr2m
94
13k
The Illustrated Children's Guide to Kubernetes
chrisshort
48
49k
Building a Scalable Design System with Sketch
lauravandoore
462
33k
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