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8月 22, 2022

RISC-Vが切り開く48ビット計算の扉

HPCwire Japan

Agam Shah オリジナル記事

RISC-Vを支持するシリコンプロバイダーの間では、特定の要件に合わせたカスタムチップに48ビットコンピューティングを導入することに関心が高まっている。

48bit長命令は、これまでチップや命令セットの中心であった32bitと64bitの中間的な存在として注目されている。

 

「RISC-Vは、今は48-bit命令を推していません。しかし、48bitのカスタム命令をやっているメンバーもいて……それはほとんど即物的な価値観によるものです」と、RISC-V Internationalの最高技術責任者であるマーク・ヒメルスタイン氏は言う。

RISC-Vは、オープンソースの命令セットアーキテクチャで、企業は無料でライセンスを取得し、自社のニーズに合わせて変更することができる。

RISC-Vの設計はモジュール式で、企業は要件に応じてモジュールを追加したり、減らしたりすることができる。RISC-Vの命令セットは、グラフィックス、人工知能、ベクトル暗号などの計算コアをつなぐ共通の組織である。- を連結することができる。

SiFive社は、独自のRISC-Vプロセッサ「P650」を開発し、Arm社のCortex-77チップと比較している。Intel社もバルセロナ・スーパーコンピューティングセンターと共同でRISC-Vの高性能チップを開発しており、RISC-Vを含むすべての主要アーキテクチャをベースにしたチップを作るために数十億円を投資している。

RISC-Vアーキテクチャは、コントローラや組み込みアプリケーションで人気があり、その多くは16ビットと32ビットである。ヒメルスタイン氏は、48ビット命令が組み込みコンピューティングで勢いを増すかもしれないと述べた。また、RISC-Vのコミュニティでは、128ビット命令についても会話が交わされているという。

企業は、数年ごとに大手ベンダーから命令セットを入手することに依存しており、カスタマイズされたチップを入手するためには、多額の資金か影響力が必要だった。RISC-Vはそのような依存関係を断ち切り、自由なフレームワークを提供するので、企業は自分たちのコンピューティングニーズに合ったチップを作ることができると、ヒメルスタイン氏は言う。

「レジスタに大きな素数などを追加したい場合、ビットが足りなくなったり、ビットを置く場所がなくなったりして、難しくなります。48ビットでやっている人たちは、非常に大きな即時フィールドを持っています。なぜそうしたいかというと、その値をメモリからレジスタにロードして、それから足すという方法しかないのです。命令ストリームの一部として持っていれば、そんなことをする必要はありません。ある種のワークロードでは、これはメリットです」とヒメルスタイン氏は言う。

48ビット命令への注目は、32ビットからの移行であり、64ビットへの移行ではない、とチップの専門家は言う。

Real World Technologies社のアナリストであるデイビッド・カンター氏は、48ビットの長さの命令へのジャンプは、より多くのエンコーディングスペースが必要な場合に意味があり、新しい命令を追加することは有用であると述べている。

RISC-Vの主な価値提案は、こうしたカスタム命令だ。

「コミュニティはスペースが足りなくなって、もっと必要としているの でしょう」とカンター氏。

48ビット命令は非標準であり、大きな即物性を持つオペコードフォーマットを持っている。

「16bitと32bitの混在を許しているのと同じように、16bit、32bit、48bitの混在を許しています。これは、通常の命令ストリームの中にあります」 とヒメルスタイン氏は言う。

RISC-Vは、シンプルでエレガントなモジュラーデザインを構築し、さらにコミュニティからの意見を取り入れてフラグメンテーションを減らそうと試みている。目標は、過去の失敗を繰り返さないことだ。

「MIPSは、シンプルでエレガントなものから始まって、かなり複雑になってしまいました。 人々が長年にわたって試行錯誤し、良いと思ったり悪いと思ったりした様々な機能が、様々なチップに搭載され、それらは道半ばになってしまいました」とヒメルスタイン氏は言う。

RISC-Vは、シンプルでフラットなレジスタの標準セットに集約されているとヒメルスタイン氏は述べ、「我々は巨人の肩の上に立ち、彼らの教訓から学ぶことができるのです」と付け加えた。

ヒメルスタイン氏は、RISC-Vのメンバーが48ビット命令を使うアプリケーションについては、よくわからないという。Tirias Research社のアナリストであるケヴィン・クルーウェル氏もよくわからないとしながらも、ストレージ向けかもしれないと語った。

「32ビット以上必要でありながら、電力やシリコンが余計にかかるため浮動小数点演算を使いたくないワークロードもあります。もう1つの理由は、非常に大きなデータストレージのために、非常に大きなアドレス空間が必要になることです」とクルーウェル氏は言う。

また、「アプリケーションプロセッサは、メモリページを管理するための専用のメモリ管理ユニット(MMU)ハードウェアを持っています。48ビットのデータパスがあれば、MMUを使わずにソフトウェアで大規模なメモリアレイを管理できるようになります」と述べた。