JP2017107489A - Processing device and method for controlling processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、処理装置及び処理装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a processing apparatus and a control method for the processing apparatus.
内部の回路を再構成可能な集積回路であって同一形状の複数の分割領域に区切られた集積回路と、複数の分割領域の各々にアクセス可能なプロセッサとを有する演算装置が知られている(特許文献1参照)。記憶部は、複数の分割領域の各々が使用中か否かを示す使用情報を記憶する。プロセッサは、特定回路を集積回路に構成させた場合の特定回路の形状を示す形状情報を取得する。プロセッサは、複数の分割領域の各々について使用中か否かを示す使用情報に基づいて、複数の分割領域のうち少なくともいずれかの分割領域を含む未使用領域であって、取得した形状情報が示す形状に適合する未使用領域を検出する。プロセッサは、未使用領域を検出できた場合、集積回路に対して、検出した未使用領域に特定回路を構成させる処理を実行する。 An arithmetic circuit that is an integrated circuit that can reconfigure an internal circuit and that is divided into a plurality of divided regions having the same shape and a processor that can access each of the plurality of divided regions is known ( Patent Document 1). The storage unit stores usage information indicating whether each of the plurality of divided areas is in use. The processor acquires shape information indicating the shape of the specific circuit when the specific circuit is configured as an integrated circuit. The processor is an unused area including at least one of the plurality of divided areas based on usage information indicating whether or not each of the plurality of divided areas is being used, and the acquired shape information indicates Detect unused areas that match the shape. When the processor can detect the unused area, the processor executes processing for configuring the specific circuit in the detected unused area for the integrated circuit.
複数の仮想マシンが再構成可能な集積回路を共用する場合、複数の仮想マシンはそれぞれ独立して集積回路を使用する。そのため、集積回路全体として効率よく内部の回路を再構成することが困難である。 When a plurality of virtual machines share a reconfigurable integrated circuit, each of the plurality of virtual machines uses the integrated circuit independently. For this reason, it is difficult to efficiently reconfigure the internal circuit as the whole integrated circuit.
1つの側面では、本発明の目的は、再構成可能回路内の回路を効率よく再構成することができる処理装置及び処理装置の制御方法を提供することである。 In one aspect, an object of the present invention is to provide a processing device and a processing device control method capable of efficiently reconfiguring circuits in a reconfigurable circuit.
処理装置は、処理を実行するプロセッサと、前記プロセッサの処理を実現する回路を動的に再構成可能な再構成可能回路とを有し、前記再構成可能回路は、複数のクラスタを有し、前記複数のクラスタの各々は、回路を再構成可能な複数の領域を有し、前記複数の領域には、標準回路が構成されており、前記プロセッサは、前記標準回路以外の回路を動作開始させる場合には、前記複数のクラスタの各々の前記標準回路の動作率のうちで、前記標準回路の動作率が最も低いクラスタ内の領域に、前記標準回路以外の回路を再構成するように制御し、前記標準回路以外の回路を動作終了させる場合には、前記標準回路以外の回路が再構成されている領域に、前記標準回路を再構成するように制御する。 The processing apparatus includes a processor that executes processing, and a reconfigurable circuit that can dynamically reconfigure a circuit that realizes the processing of the processor, and the reconfigurable circuit includes a plurality of clusters, Each of the plurality of clusters has a plurality of areas in which a circuit can be reconfigured, a standard circuit is configured in the plurality of areas, and the processor starts operating a circuit other than the standard circuit. In such a case, control is performed so that a circuit other than the standard circuit is reconfigured in an area within the cluster where the operation rate of the standard circuit is the lowest among the operation rates of the standard circuits of the plurality of clusters. When a circuit other than the standard circuit is terminated, control is performed so that the standard circuit is reconfigured in a region where the circuit other than the standard circuit is reconfigured.
1つの側面では、再構成可能回路内の回路を効率よく再構成することができる。 In one aspect, the circuits in the reconfigurable circuit can be efficiently reconfigured.
図1は、本実施形態による処理装置の構成例を示す図である。処理装置は、プロセッサ101と、メインメモリ103と、入出力(I/O)ブリッジ回路104と、再構成可能回路(リコンフィギュラブル回路)105と、GPU(graphics processing unit)106と、周辺回路107と、DRAM(dynamic random access memory)108と、DRAM109とを有する。メインメモリ103は、例えばDRAMであり、プログラムを記憶する。プロセッサ101は、例えば中央処理ユニット(CPU)であり、メインメモリ103内のプログラムを実行することにより、複数の仮想マシン(VM)102として動作し、処理を実行する。なお、複数の仮想マシン102の処理は、複数のアプリケーション又はスレッドの処理でもよい。入出力ブリッジ回路104は、プロセッサ101と、再構成可能回路105と、GPU106と、周辺回路107との間の接続を制御する。再構成可能回路105は、例えばFPGA(field-programmable gate array)であり、プロセッサ101の処理を実現する回路を動的に再構成可能である。なお、再構成可能回路105は、FPGA以外の再構成可能回路でもよい。DRAM108は、再構成可能回路105に接続される。GPU106は、画像処理を行うプロセッサである。DRAM109は、GPU106に接続される。周辺回路107は、例えば、ハードディスクドライブ装置又はネットワークインターフェース回路等である。プロセッサ101は、メインメモリ103内のプログラムを実行することにより、処理を実行する。ここで、プロセッサ101は、処理の一部を高速化するため、再構成可能回路105内の回路をアクセラレータとして使用する。再構成可能回路105内の回路は、ハードウェアであるため、プロセッサ101のプログラム処理に比べて、高速処理が可能である。複数の仮想マシン102は、再構成可能回路105内の回路を共用する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a processing apparatus according to the present embodiment. The processing device includes a
図2は、図1の再構成可能回路105の構成例を示す図である。再構成可能回路105は、複数のクラスタ201A〜201Pと、入出力インターフェース回路202と、DRAMインターフェース回路203とを有する。複数のクラスタ201A〜201Pは、入出力インターフェース回路202を介して、入出力ブリッジ回路104に接続される。また、複数のクラスタ201A〜201Pは、DRAMインターフェース回路203を介して、DRAM108に接続される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the
図3は、図2のクラスタ201Aの構成例を示す図である。以下、クラスタ201Aの構成例を説明するが、クラスタ201B〜201Pもクラスタ201Aと同じ構成を有する。クラスタ201Aは、伝送線300を介して、入出力インターフェース回路202及びDRAMインターフェース回路203に接続される。クラスタ201Aは、複数の領域301A〜301Dと、ディスパッチャ302とを有する。ディスパッチャ302は、複数の命令キュー(コマンドキュー)303と、ルーター304と、タイマ305と、動作率監視部306とを有する。複数の領域301A〜301Dは、それぞれ、回路を再構成可能な領域である。複数の命令キュー303は、プロセッサ101から入力した命令を記憶する。ルータ304は、複数の命令キュー303内の命令をそれぞれ複数の領域301A〜301Dに出力し、複数の領域301A〜301Dに対してデータを入出力する。タイマ305は、単位時間を計測する。動作率監視部306は、複数の領域301A〜301Dの回路が動作中及び待機中のいずれであるのかを監視し、単位時間毎の平均動作率又は最大動作率を検出する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the
プロセッサ101は、システム定義回路(SDL)及びユーザ定義回路(UDL)を領域301A〜301Dに動的に再構成することができる。システム定義回路は、標準回路であり、例えば、行列演算回路、ブロック暗号回路、及びOpenGL又はOpenCVのライブラリ関数を実行する回路等である。その場合、命令キュー303には、行列演算命令又はブロック暗号命令等が記憶される。また、システム定義回路は、単機能のデジタル処理回路でもよいし、浮動小数点処理ユニット(FPU)のように複数の機能群のデジタル処理回路でもよい。ユーザ定義回路は、システム定義回路(標準回路)以外の回路である。以下、図4(A)〜(C)を参照しながら、処理装置の制御方法を説明する。
The
図4(A)は、クラスタ201A及び201B内の領域301A〜301Dの回路の構成例を示す図である。初期時には、プロセッサ101は、クラスタ201A内の複数の領域301A〜301Dには同じ第1のシステム定義回路SDL−Aを構成し、クラスタ201B内の複数の領域301A〜301Dには同じ第2のシステム定義回路SDL−Bを構成する。これは、システム定義回路は使用される頻度が高いためである。複数のクラスタ201A〜201Pの各々には、それぞれ、同じ種類のシステム定義回路が複数の領域301A〜301Dに構成される。また、複数のクラスタ201A〜201Pには、それぞれ、異なる種類のシステム定義回路が領域301〜301Dに構成される。クラスタ201Aには複数の第1のシステム定義回路SDL−Aが構成されているので、複数の仮想マシン102は、同じ種類の第1のシステム定義回路SDL−Aを同時に使用可能である。多数の第1のシステム定義回路SDL−Aが同時に使用される場合には、クラスタ201A及び201B内の領域301A〜301Dのすべてに第1のシステム定義回路SDL−Aを構成するようにしてもよい。プロセッサ101が領域301A〜301Dの回路をそれぞれ使用中である場合には領域301A〜301Dの回路はそれぞれ動作中であり、プロセッサ101が領域301A〜301Dの回路をそれぞれ使用中でない場合には領域301A〜301Dの回路はそれぞれ待機中である。
FIG. 4A is a diagram illustrating a configuration example of circuits in the
図4(A)の状態で、プロセッサ101は、ユーザ定義回路(UDL)の動作開始命令401を入力し、ユーザ定義回路(UDL)を動作開始させる場合には、複数のクラスタ201A〜201Pの各々のシステム定義回路(SDL)の動作率のうちで、システム定義回路(SDL)の動作率が最も低いクラスタ内の待機中の回路の領域に、ユーザ定義回路(UDL)を再構成するように制御する。システム定義回路(SDL)の動作率は、例えば、単位時間当たりの平均動作率又は最大動作率であり、動作率監視部306により検出される。
In the state of FIG. 4A, the
例えば、クラスタ201Aでは、4個のシステム定義回路SDL−Aのうち、3個のシステム定義回路SDL−Aの領域301A〜301Cが動作中であり、1個のシステム定義回路SDL−Aの領域301Dが待機中であるので、システム定義回路の動作率は、3/4である。また、クラスタ201Bでは、4個のシステム定義回路SDL−Bのうち、1個のシステム定義回路SDL−Bの領域301Aが動作中であり、3個のシステム定義回路SDL−Bの領域301B〜301Dが待機中であるので、システム定義回路の動作率は、1/4である。したがって、図4(B)に示すように、プロセッサ101は、システム定義回路(SDL)の動作率が最も低いクラスタ201B内の待機中の回路の領域301Dに、ユーザ定義回路(UDL)を再構成するように制御する。これにより、プロセッサ101は、再構成可能回路105に効率よく回路を再構成することができる。
For example, in the
なお、図4(B)のクラスタ201Bの場合、3個のシステム定義回路SDL−Bのうち、1個のシステム定義回路SDL−Bの領域301Aが動作中であり、2個のシステム定義回路SDL−Bの領域301B及び301Cが待機中であるので、システム定義回路の動作率は、1/3である。
In the case of the
図4(B)の状態で、プロセッサ101は、クラスタ201Bの領域301Dのユーザ定義回路(UDL)の動作終了命令402を入力し、ユーザ定義回路(UDL)を動作終了させる場合には、そのユーザ定義回路(UDL)が再構成されているクラスタ201Bの領域301Dに、図4(C)に示すように、第2のシステム定義回路SDL−Bを再構成する(戻す)ように制御する。これにより、プロセッサ101は、次回、第2のシステム定義回路SDL−Bを動作開始する場合には、既にクラスタ201Bの領域301Dに第2のシステム定義回路SDL−Bが再構成済みであるので、再構成時間の待機時間なしで、クラスタ201Bの領域301Dの第2のシステム定義回路SDL−Bを高速に動作開始させることができる。システム定義回路は、使用頻度が高いので、この時点でシステム定義回路を再構成しておく利点は大きい。
In the state shown in FIG. 4B, the
これに対し、プロセッサ101は、第2のシステム定義回路SDL−Bの動作開始命令を入力した時点で、クラスタ201Bの領域301Dに第2のシステム定義回路SDL−Bを再構成する場合には、その再構成時間の待機後に、その第2のシステム定義回路SDL−Bの動作を開始する。この場合、第2のシステム定義回路SDL−Bを高速に動作開始させることができない。
On the other hand, when the
なお、システム定義回路を呼び出すためのAPIはダイナミックリンクライブラリ(DLL)の形式で実装してもよい。DLLでは対応するシステム定義回路と同等のソフトウェアによるプログラム処理とシステム定義回路の呼び出しを切り替えて行えるソフトウェアプログラムとし、その切り替えソフトウェアプログラムは、すべての領域301A〜301Dにユーザ定義回路が再構成されてしまった場合、プロセッサ101は、再構成定義回路105のシステム定義回路を使用できないので、ソフトウェアのプログラム処理により、システム定義回路の処理を実行してもよい。また、各クラスタ201A〜201Pでは、必ず1個の領域301Aには、システム定義回路のみを構成するようにしてもよい。
The API for calling the system definition circuit may be implemented in the form of a dynamic link library (DLL). The DLL is a software program that can be switched by switching program processing and calling of the system definition circuit by software equivalent to the corresponding system definition circuit, and the user-defined circuit is reconfigured in all
また、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 In addition, each of the above-described embodiments is merely a specific example for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
101 プロセッサ
102 仮想マシン
103 メインメモリ
104 入出力ブリッジ回路
105 再構成可能回路
106 GPU
107 周辺回路
108,109 DRAM
201A〜201P クラスタ
301A〜301D 領域
101
107
201A-
Claims (5)
前記プロセッサの処理を実現する回路を動的に再構成可能な再構成可能回路とを有し、
前記再構成可能回路は、複数のクラスタを有し、
前記複数のクラスタの各々は、回路を再構成可能な複数の領域を有し、
前記複数の領域には、標準回路が構成されており、
前記プロセッサは、
前記標準回路以外の回路を動作開始させる場合には、前記複数のクラスタの各々の前記標準回路の動作率のうちで、前記標準回路の動作率が最も低いクラスタ内の領域に、前記標準回路以外の回路を再構成するように制御し、
前記標準回路以外の回路を動作終了させる場合には、前記標準回路以外の回路が再構成されている領域に、前記標準回路を再構成するように制御することを特徴とする処理装置。 A processor that performs processing;
A reconfigurable circuit capable of dynamically reconfiguring a circuit for realizing the processing of the processor,
The reconfigurable circuit has a plurality of clusters;
Each of the plurality of clusters has a plurality of regions in which a circuit can be reconfigured,
A standard circuit is configured in the plurality of regions,
The processor is
When starting operation of a circuit other than the standard circuit, out of the operation rates of the standard circuit of each of the plurality of clusters, the region other than the standard circuit is in a region in the cluster where the operation rate of the standard circuit is the lowest Control to reconfigure the circuit of
When the operation of a circuit other than the standard circuit is terminated, the processing apparatus is configured to control the reconfiguration of the standard circuit in a region where the circuit other than the standard circuit is reconfigured.
前記プロセッサの処理を実現する回路を動的に再構成可能な再構成可能回路とを有する処理装置の制御方法であって、
前記再構成可能回路は、複数のクラスタを有し、
前記複数のクラスタの各々は、回路を再構成可能な複数の領域を有し、
前記複数の領域には、標準回路が構成されており、
前記プロセッサにより、前記標準回路以外の回路を動作開始させる場合には、前記複数のクラスタの各々の前記標準回路の動作率のうちで、前記標準回路の動作率が最も低いクラスタ内の領域に、前記標準回路以外の回路を再構成するように制御し、
前記プロセッサにより、前記標準回路以外の回路を動作終了させる場合には、前記標準回路以外の回路が再構成されている領域に、前記標準回路を再構成するように制御することを特徴とする処理装置の制御方法。 A processor that performs processing;
A control method of a processing device having a reconfigurable circuit capable of dynamically reconfiguring a circuit for realizing processing of the processor,
The reconfigurable circuit has a plurality of clusters;
Each of the plurality of clusters has a plurality of regions in which a circuit can be reconfigured,
A standard circuit is configured in the plurality of regions,
When starting operation of a circuit other than the standard circuit by the processor, among the operation rates of the standard circuit of each of the plurality of clusters, in the region in the cluster where the operation rate of the standard circuit is the lowest, Control to reconfigure circuits other than the standard circuit,
When the operation of a circuit other than the standard circuit is terminated by the processor, control is performed so that the standard circuit is reconfigured in an area where the circuit other than the standard circuit is reconfigured. Control method of the device.
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