知能ロボット用超高性能多値ス-パ-チップの基礎的研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460157
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 樋口 龍雄 東北大学, 工学部, 教授 (20005317)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 羽生 貴弘 東北大学, 工学部, 助手 (40192702) ; 亀山 充隆 東北大学, 工学部, 助教授 (70124568)
• Keywords: SD数系 / 多値ス-パ-チップ / 多値双方向電流モ-ド回路 / 多値モジュ-ルアレ- / 指定配線数 / 設計容易性 / セミカスタムVLSI / ロボット制御用VLSI

Research Abstract

Signed Digit数系(SD数系)は対称R進数表現の一種であり,SD加減算においては語長に無関係にキャリアの伝搬が隣り合った一けたのみに限定されるもので,並列処理が可能となり高速演算が期待できる。しかし,これまで集積回路実現の観点から研究されたことがなかった。
本研究では,知能ロボット用超高性能多値ス-パ-チップ実現の一つのアプロ-チとして,本研究代表者らが初めて開発したCMOSデバイスによる多値双方向電流モ-ド回路技術に基づきSignedーDigit数多値モジュ-ルアレ-を提案し,これによる算術演算VLSIシステムの構成法を確立した。すなわち,並列加算器,符号反転器および部分積生成回路を内蔵する基本演算モジュ-ル定義し,加算,減算および乗算よりなる任意の高性能演算システムをこのモジュ-ル1種類のみを用いて実現できることを示している。これにより,1種類のモジュ-ルをアレ-状に配置したものに配線を指定するだけで算術演算システムを設計できる。本モジュ-ルアレ-により,任意の算術演算システムを容易に設計でき,更にその演算速度が同等機能最高速2進演算回路と同様に高速性に優れていることを明らかにした。特に,設計容易性については,32ビット2進乗算器と,同等機能の本方式によるSD数乗算器の場合を比べると,前者の指定配線数は約45,000(素子数)×K(1素子当たりの配線数)であり,本方式の場合は約3,000と激減し,設計容易性が極めて優れていることを確認した。本モジュ-ルアレ-は,短い開発期間で高性能な算術演算システムを実現するためのセミカスタムVLSIの一方式として有用であり,種々の仕様に対して短期間で設計開発をする必要のあるロボット制御用VLSIプロセッサに適しているものと思われる。

Research Products

• [Publications] 亀山 充隆: "Signed・Digit数演算多値モジュ-ルアレ-の構成" 電子情報通信学会論文誌. J74ーA. 296-303 (1991)
• [Publications] S.Kawahito: "MultipleーValued Radixー2 SignedーDigit Arithmetic Circuits for HighーPerformance VLSI Systems" IEEE Journal of SolidーState Circuits. 25. 125-131 (1900)
• [Publications] 川人 祥二: "双方向電流モ-ド多値並列乗算器の高性能化" 電子情報通信学会論文誌. J72ーCーII. 434-441 (1989)
• [Publications] 亀山 充隆: "多値情報処理システムとVLSI化" 電子情報通信学会論文誌. J72ーA. 198-207 (1989)
• [Publications] 樋口 龍雄: "多値情報処理ーポストバイナリエレクトロニクスー" 昭晃堂, 195 (1989)