自己タイミング型超高速瞬時処理アーキテクチャ

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13023210
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Research Institution: Kochi University of Technology
• Principal Investigator: 寺田 浩詔 高知工科大学, 工学部, 教授 (80028985)
• Keywords: 自己タイミング回路 / データ駆動 / 瞬時処理 / 複合化集積システム / マルチプロセッサ / スーパパイプライン / IPアドレス検索 / QoS制御

Research Abstract

複合化集積システムを極限集積化して実現する上での、究極的な制約要因は、クロック歪み、ならびに電力消費密度の問題である。これらの問題を原理的に解決可能な理想的なシステム実現手段として、筆者らは既に、自己タイミング型パイプライン機構を提案し、これに基づくデータ駆動型VLSIマルチプロセッサチップDDMPを開発し、高い処理能力と優れた省電力性能を達成可能なことを確認している。
本研究の目的は、これらの研究成果をさらに発展させ、自己タイミング型パイプラインによる超高速プログラム処理機構のみならず、超高速入出力処理機構および高機能記憶機構を複合化した集積システム・アーキテクチャを確立することにある。
このため本研究では、自己タイミング型パイプライン機構を徹底的に採用した超高速ネットワーク・プロセッサへの応用に向けて検討を進め、本年度は以下の検討を実施した。
1.超高速パケットルータ実現上のボトルネックの一つである、IPアドレス検索処理を取り上げ、自己タイミング型パイプライン機構を応用すればIPv6アドレス(128bit)でも高速に最長一致検索を行う方式を提案した。初期的性能評価の結果、平均的な長さのIPv4パケットを受理した場合、約100Gb/sで検索可能な性能を有することが明らかになった。
2.IPパケットのQoS(Quality of Services)クラスに応じた優先キューイングが、折り返し型自己タイミング・パイプライン機構によって、高速に実現できると同時に同期回路では実現困難な柔軟性も付与できる見通しを得た。

Research Products

• [Publications] Daichi Morikawa: "Superpipelined IP-Address Lookups on a Data-Driven Network Processor"Proc. of International Conference on Parallel and Distributed Computing and Systems. 431-436 (2001)
• [Publications] Ruck Thawonmas: "Parallel Implementation of Self-Organizing Map on a Dynamic Data-Driven Multiprocessor"Proc. of the 2001 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA'2001). 613-616 (2001)
• [Publications] Hideki Hayashi: "A Self-Timed Pipeline Implementation of Class-Based QoS Control"Proc. of International Workshop on Embedded Systems at IEEE High Performance Computing Conference 2001. 6-10 (2001)
• [Publications] Hideki Hayashi: "An Autonomous Class-Based QoS Control Utilizing a Self-Timed Folded Pipeline"Proc. of The 4th International Conference on Advanced Communication Technology. 469-474 (2002)