FPGA開発日記

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"RISC-V Instruction Set Architecture Extension: A Survey"を読む (1. イントロダクション)

ieeexplore.ieee.org

IEEE Explorerにて、上記の論文が公開されていた。最近の命令拡張の動向についてあまりよく知らなかったので、せっかくなので読んでみることにした。

本論文のポイント：RISC-V ISA拡張に関する既存の研究について包括的なサーベイを提供する

  1. RISC-Vのアプリケーションシナリオを紹介し、ISA拡張の要求事項を分析する
  2. RISC-V ISA拡張の公式仕様の進捗とRISC-V ISA拡張に関する最近の研究を調査する
  3. RISC-V ISA拡張に関する今後の研究の可能性について言及する

RISC-Vは組み込みプロセッサの分野では成熟しつつあるが、クラウドコンピューティングやハイパフォーマンスコンピューティングではいまだに発展途上である。

RISC-VのISA構成：基本命令セットと、ModularなISA拡張から構成される。

これまでに多くのシナリオで命令セット拡張をカスタマイズするための研究を行ってきた。

  • 無線通信処理のエネルギー効率を向上させるための、IoT向けDSP命令セット
        1. Amor, C. Bernier, and Z. Přikryl, ‘‘A RISC-V ISA extension for ultralow power IoT wireless signal processing,’’ IEEE Trans. Comput., vol. 71, no. 4, pp. 766–778, Apr. 2022.
  • 人工知能アプリケーションのための、深層学習アルゴリズム高速化のための命令セット拡張
      1. Cococcioni, F. Rossi, E. Ruffaldi, and S. Saponara, ‘‘A lightweight posit processing unit for RISC-V processors in deep neural network applications,’’ IEEE Trans. Emerg. Topics Comput., vol. 10, no. 4, pp. 1898–1908, Oct. 2022.
      1. Wang, J. Zhu, Q. Wang, C. He, and T. T. Ye, ‘‘Customized instruction on RISC-V for winograd-based convolution acceleration,’’ in Proc. IEEE 32nd Int. Conf. Appl.-Specific Syst., Archit. Processors (ASAP), Jul. 2021, pp. 65–68.
  • ハイパフォーマンスコンピューティング
      1. Wang, J. D. Leidel, B. Williams, A. Ehret, M. Mark, M. A. Kinsy, and Y. Chen, ‘‘xBGAS: A global address space extension on RISC-V for high performance computing,’’ in Proc. IEEE Int. Parallel Distrib. Process. Symp. (IPDPS), May 2021, pp. 454–463.
  • グラフィックスコンピューティング
      1. Elsabbagh, B. Tine, P. Roshan, E. Lyons, E. Kim, D. E. Shim, L. Zhu, S. K. Lim, and H. Kim, ‘‘Vortex: OpenCL compatible RISC-V GPGPU,’’ 2020, arXiv:2002.12151.
  • 通信
      1. Razilov, E. Matúš, and G. Fettweis, ‘‘Communications signal processing using RISC-V vector extension,’’ in Proc. Int. Wireless Commun. Mobile Comput. (IWCMC), May 2022, pp. 690–695
      1. Rajagopal, ‘‘EDGE Q 5G with an EDGE,’’ in Proc. IEEE Hot Chips 33 Symp. (HCS), Aug. 2021, pp. 1–13.
  • セキュリティ
      1. Lu, ‘‘A survey on RISC-V security: Hardware and architecture,’’ 2021, arXiv:2107.04175

本論文の構成を示す図がまず分かりにくい。最初に”A”とか”B”とか書くと、拡張の名前かと思ってしまう。