A study on stochastic arithmetic circuits: implementations and custom instructions

Research Project

Project/Area Number	24K14878
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 60040:Computer system-related
Research Institution	Toyohashi University of Technology
Principal Investigator	市川周一豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70262855)
Project Period (FY)	2024-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2026: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2025: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000) Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	近似計算 / FPGA / 乱数生成
Outline of Research at the Start	ストカスティック計算(SC)は，確率に基づいて計算を行う近似計算法の一種である．SCの応用範囲は，画像認識やディープラーニングなど，多岐にわたる．SCには，演算回路が単純化されるという利点があるが，確率演算であるため演算入力に相関があると誤差が大きくなる．ストカスティック数(SN)生成には乱数生成器(RNG)が用いられるが，SN間の相関を減らすためには高い実装コストが必要になる．また，二進演算と併用するためには，SNと二進表現の高効率な相互変換も必須である．このようにSC計算回路の構成には，通常の二進演算と異なる様々な配慮・工夫が必要となる．