2021 Fiscal Year Research-status Report
確率的演算に基づく非同期式回路の設計と高信頼化に関する研究
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19K11880
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| Research Institution | Hiroshima City University |
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Principal Investigator |
岩垣 剛 広島市立大学, 情報科学研究科, 助教 (00397845)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 非同期式回路 / 確率的演算 / ストカスティックコンピューティング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，非同期式回路設計の枠組みに確率的演算（SC：Stochastic Computing）を取り入れることで，非同期式回路の欠点である面積増加等を低減しつつ，ソフトエラー（放射線衝突等の影響による一時的なエラー）への耐性を高め，低電力で高信頼な回路の合成方法を探究するものである．
令和3年度は，小面積で低電力であることが要求されるアプリケーションに注目し，そこで用いられる積和演算器のアーキテクチャを検討した．そのようなアプリケーションの一つであるディジタル補聴器では，可聴域の音声信号を処理できれば十分なため，搭載される積和演算器には高速性があまり要求されない．つまり，そのアプリケーションにおいては，SCの欠点の一つである「演算時間が長い」という点がある程度許容されるといえる．よって，積和演算器をSCに基づく非同期式回路で実現できれば，SCがもつ小面積性に加え，グローバルクロックを用いない非同期式回路による低電力性のメリットが発揮できると考えられる．
そこで，今年度は，既存の非同期式直列演算器を用いたアーキテクチャを参考に，2進数による直列演算回路部分をSC回路に置き換えるアーキテクチャを検討した．特に，積和演算の乗算部分に着目し，SC回路への置換えによる効果を見積もるために，既存の直列乗算器をハードウェア記述言語（Verilog HDL）で記述し，論理合成により回路面積，遅延，電力を評価した（45nmオープン・ソース・セル・ライブラリ（Silvaco社）を使用）．評価結果から，単純なSC回路への置換えでは，特に，擬似乱数発生回路における電力が大きくなることが判明した．この課題を解決するために，擬似乱数発生回路自身の低電力化や回路共有による低電力化等の検討をおこなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究の着眼点である，SCがもつ小面積性と非同期式回路の低電力性を活かせるアプリケーションを対象にした議論をおこなえたが，他業務との兼ね合いで，本研究課題に十分なエフォートを確保できず，効果的なアーキテクチャの提案までには至らなかったため．
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| Strategy for Future Research Activity |
補助事業期間を延長し，現在判明している課題の解決を図り，効果的なアーキテクチャの提案を目指す．
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| Causes of Carryover |
昨年度に引き続き，参加を計画していた研究会や国際会議がすべてオンラインで開催されたため，旅費が不要となり，残額が生じた．
残額は，現地開催の研究会等に参加するための旅費や予備実験等で利用するコンピュータの購入に充てる予定である．
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