組み込みアプリケーションにおける汎用プロセッサと専用ハードウェアの性能解析―消費エネルギーと処理速度および回路規模の定量的評価―

• Item type: Symposium(1)
• 公開日: 2016-09-07
• タイトル: 組み込みアプリケーションにおける汎用プロセッサと専用ハードウェアの性能解析―消費エネルギーと処理速度および回路規模の定量的評価―
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Performance evaluation of general perpose processor and dedicated hardware for embedded application-Quantitative evaluation of energy, time and area-
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: 省エネルギー
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_5794
• 資源タイプ: conference paper
• 著者所属: 京都大学大学院情報学研究科
• 著者所属: 京都大学大学院情報学研究科
• 著者所属: 京都大学大学院情報学研究科
• 著者名: 吉澤, 慶; 石原, 亨; 小野寺, 秀俊
• 著者名(英): Kei, Yoshizawa; Tohru, Ishihara; Hidetoshi, Onodera
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 本稿では，3 種類のアプリケーションを取り上げ，専用ハードウェアと汎用プロセッサにおける消費エネルギー，面積，処理速度を定量的に評価した．取り上げたアプリケーションは，ADPCM，DCT，画像エッジ検出フィルタである．65nm プロセスを想定した設計実験を行い，ゲートレベルシミュレーションによって，各種性能を評価した．ADPCM では，専用ハードウェアは MIPS 準拠 5 段パイプラインプロセッサと面積が同程度で，2,266 倍のエネルギー効率，2,302 倍の処理速度であることを確認した．一方，分岐処理の少ない DCT においてはエネルギー効率は 127 倍，処理速度は 1,263 倍であることを確認した．これにより，専用ハードウェアの汎用プロセッサに対する処理速度とエネルギーの優位性は 2～3 桁程度に達するが，比較対象のアルゴリズムに大きく依存することを示した．さらに，プロセッサに乗算器が搭載されていると仮定した場合，ADPCM においては，専用ハードウェアの処理速度はプロセッサの 431 倍に，エネルギー効率は 425 倍に縮小する．よって，汎用プロセッサにハードウェアリソースを追加することによって，エネルギー性能と処理速度を向上させることができることを示した．最後に汎用プロセッサが専用ハードウェアと比較して処理に必要なサイクル数が大きい原因を分析した．ADPCM のプロセッサの処理では，専用ハードウェアと比較して，汎用パイプラインや外部メモリアクセスのストールに 39.7%，整数乗算器のようなハードウェアリソースの有無に 43.4%，処理の並列性によって 16.9%を損失していることを示した．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: In this paper, we compare the performance of dedicated hardware and general purpose processor using three programs with respect to processing energy, area and speed. We then evaluate the advantage of dedicated hardware over a general purpose processor. In ADPCM, dedicated hardware is 2,266 times more energy-efficeint and 2,302 times faster than the general purpose processor with a similar amount of area. However, in DCT, which has less branching process, energy-efficiency and speed of dedicated hardware decreased to 127 and 1,263. Moreover, the advantage of the ADPCM hardware's energy efficiency over the processor is reduced to 425 times if we assume the processor with multiplier. Therefore, we observerd that the performance advantage of dedicated hardwares varies strongly depending on applications and the functional units of a general purpose processor. Lastly, we evaluate the origin of the advantage of dedicated hardware, and we clarified the contribution ratio of stalls, the hardware resource, and the parallelism to the advantage of the processing cycles of the dedicated hardwares.
• 書誌情報: DAシンポジウム2016論文集; 巻 2016, 号 19, p. 103-108, 発行日 2016-09-07
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会