Cloud, Network & OS Lab

クラウド・ネットワーク・オペレーティングシステムをつなぎ、
アクセラレータを活用した「次世代コンピュータ」をつくる研究室です。

クラウドシステムマイクロサービスオペレーティングシステムネットワークアクセラレータ / FPGA / DSA高性能・低消費電力

私たちは、スーパーコンピュータからクラウド、組込みデバイスまで、さまざまな計算機を「つなげて賢く動かす」方法を研究しています。ハードウェア（アクセラレータやネットワーク）とソフトウェア（OSやクラウド基盤）、さらにコンパイラ・アルゴリズムまでを一体として設計することで、高性能・高信頼・低消費電力な計算システムの実現を目指しています。

次世代クラウド
計算インフラ

研究概要

高品質コンピューティングを実現するために、回路実装・アーキテクチャ・コンパイラ・システムソフトウェア・アルゴリズムまでをまたいだ、「縦に長い」計算機システムの協調設計に取り組んでいます。

研究室では、次のような問いに取り組んでいます。

スーパーコンピュータやクラウドを、より高速かつ省電力に動かすには？
アクセラレータ（GPU / FPGA / DSA）を、プログラマにとって使いやすく抽象化するには？
マイクロサービスなどのクラウドアプリケーションを、OS・ネットワークと協調させて加速するには？

様々なハードウェアの特性や省電力技術に着目し、スーパーコンピュータシステム・クラウドシステム・組込みシステムを汎用的かつ効率的に扱うコンピューティングシステムの実現を目指します。

研究紹介（主なテーマ）

1. 次世代スーパーコンピュータシステム

省電力と高性能を両立するスーパーコンピュータ

スーパーコンピュータでは、性能だけでなく「どれだけ電力を使うか」も重要な制約になります。本テーマでは、CPU やアクセラレータ、ネットワーク、ストレージなど多様なハードウェアを組み合わせ、電力を意識しながら効率よく計算を実行できるアーキテクチャとシステムソフトウェアを研究します。

HPC省電力アーキテクチャ設計

2. マイクロサービス実行基盤

クラウドネイティブアプリケーションの高速化

Web サービスの現場では、機能ごとに小さなサービスを分割する「マイクロサービスアーキテクチャ」が一般的になっています。しかし、コンテナやネットワークを大量に使うためオーバーヘッドも大きくなります。このテーマでは、Linux コンテナ、スケジューラ、ネットワークスタックなどを一体として最適化し、マイクロサービスを高速かつ効率的に実行できるクラウド基盤の実現を目指します。

クラウドマイクロサービスOS・ネットワーク協調FPGA

3. ドメイン固有アーキテクチャ (DSA)

アプリケーションに特化したアクセラレータ

ドメイン固有アーキテクチャ (Domain Specific Architecture; DSA) は、ある分野のアプリケーションに特化したハードウェアです。一般的な CPU ではなく、たとえばグラフ探索やネットワーク処理に特化したアクセラレータを用いることで、高速かつ省電力な計算を実現します。研究室では、機械学習アクセラレータ、経路探索アクセラレータ、ネットワーク処理アクセラレータなどの設計と、そのためのコンパイラ・実行基盤の研究を行っています。

FPGA / ASICコンパイラDSA