Hi-Level Synthesis for Stochastic Computing Circuit
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19K11882
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60040:Computer system-related
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| Research Institution | Hiroshima City University |
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Principal Investigator |
市原 英行 広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (50326427)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | Stochastic Computing / Approximate Computing / 計算機システム / Dependable Computing / LSI CAD / ストカスティックコンピューティング / 計算機支援設計 |
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| Outline of Research at the Start |
申請者はこれまでに，確率論的に近似演算を行うストカスティックコンピューティング（SC）回路の要素設計技術に関する研究を行ってきた．本研究では，目的に応じた高品質なSC回路を合成するための高位合成手法を提案し，容易かつ低コストにSC回路を設計可能な計算機支援設計環境を構築する．具体的には，最適SC回路アーキテクチャ探索手法，最適パラメータ探索手法，高速回路シミュレーション手法，の3つの手法を2年間で提案し，最終年度の3年目にこれらを統合して新しい設計環境を構築し，その有効性を評価する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，ストカスティックコンピューティングを実現した論理回路（SC回路）のための高位合成手法を提案し，SC回路の計算機支援設計環境を構築することを目的としており，４つのサブテーマ（P1~P4）からなる．本年度は主に，「最適パラメータ探索アルゴリズムの提案（P2）」と「既存の設計環境・資産とのインターフェスの提案（P4）」に対して研究を行った．
（P2）においては，線形FSMを用いたSC回路（LFSM-SC）の並列度，演算精度，回路面積に着目し，演算精度を維持しつつ回路面積を小さく抑えるための設計手法の開発に取り組んだ．線形FSMの並列化は演算時間を短縮できるという魅力があるが，回路面積が極端に増加してしまうことと，ストカスティックコンピューティングの性質により演算時間の短縮が演算精度を下げてしまう問題がある．これに対して，１）入力値推定に用いるサイクル数を減らすことで回路面積を削減する方法，２）多入力線形LFSMを利用することで演算精度を維持する方法を提案した．これにより並列化する前の演算精度を維持しつつ，回路面積を1/3から1/4に削減できることを示した．この成果は国内研究会にてすでに報告されており，2024年度に国際会議，論文誌投稿を予定している．
（P4）においては，これまで研究室で所持してる商用CADツール（Synopsys社のDesignCompilerなど）と内製のツールを連携することで，研究に必要なSC回路の設計コストを大幅に削減し，回路面積・回路遅延・消費電力・信頼度などを簡単に測定できる環境の構築を行っている．完成している一部の機能は（P2）の研究や他の研究（近似回路設計手法の研究）にも生かされている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度見直した推進方策では，1年間の延長を前提に，「最適パラメータ探索アルゴリズムの提案（P2）」における並列設計された線形FMSの低面積設計手法の完成と，「既存の設計環境・資産とのインターフェスの提案（P4）」における設計環境の完成を目的としていた．前半の目的は一定の成果を得られたことで達成できたと考えている．後半の目的は環境の構築は進んではいるものの，まだ完成には至っていない．このため，「やや遅れている」と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
「最適パラメータ探索アルゴリズムの提案（P2）」における，並列設計された線形FMSの低面積設計手法の国際会議発表，論文誌投稿を行う．また，これまでの成果を統合し「既存の設計環境・資産とのインターフェスの提案（P4）」を完成させることで，SC回路の計算機支援設計環境の構築を行い，本テーマの完成を目指す．
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Report
(5 results)
Research Products
(5 results)
