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2021 Fiscal Year Annual Research Report

非同期式回路に基づく低消費エネルギーなIoT回路の設計技術に関する研究

Research Project

Project/Area Number 20J11724
Research InstitutionThe University of Aizu

Principal Investigator

仙波 翔吾  会津大学, コンピュータ理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2022-03-31
Keywords非同期式回路 / RTL / 低消費エネルギー化 / 設計支援 / インターフェース回路
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、非同期式回路に基づく低消費エネルギーなInternet of Things (IoT)向け回路の設計技術の確立を目的としている。
今年度は、①非同期式回路における専用回路の設計支援、②インターフェース回路の設計支援、及び③変換と設計支援における消費エネルギー最適化手法を中心に研究を行った。①では、パイプライン化された同期式Register Transfer Level (RTL)モデルからパイプライン化された非同期式RTLモデルへと変換する手法を提案した。この手法は、様々な入力データ間隔に対応することができる。また、提案手法をこれまでに開発してきた変換ツールに実装した。実験では、提案手法を用いて深層学習回路の同期式RTLモデルを非同期式RTLモデルへと変換した。また、変換した非同期式RTLモデルを論理設計した。同期式回路と比較して、論理設計後の非同期式回路は消費エネルギーを約34%削減することができた。②では、同期式回路と非同期式回路の通信のために設計したインターフェース回路のデータ転送レイテンシを短くするための最適化とタイミング制約の定義を行った。最適化前のインターフェース回路と比較して、最適化によって転送レイテンシを約29%短くすることができた。さらに、タイミング制約を基にインターフェース回路の合成とタイミング検証を行った。設計したインターフェース回路に対して論理シミュレーションを行い、非同期式回路と同期式回路間でデータが正しく転送されていることを確認した。③では、非同期式回路の動的消費電力最適化としてDフリップフロップからDラッチへの変換手法を提案した。最適化手法適用前の非同期式回路と比較して、最適化手法によって消費エネルギーを最大で約37%削減することができた。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (2 results)

All 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] RTL Conversion Method From Pipelined Synchronous RTL Models Into Asynchronous Ones2022

    • Author(s)
      Semba Shogo、Saito Hiroshi
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 10 Pages: 28949~28964

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2022.3158487

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Click Elementを用いた同期-非同期ドメイン間インターフェース回路の検討2022

    • Author(s)
      仙波翔吾、齋藤寛
    • Organizer
      電子情報通信学会 VLSI設計技術研究会 (VLD)

URL: 

Published: 2022-12-28  

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