2015 Fiscal Year Research-status Report
ストカスティックロジック回路のテスト手法と信頼度／演算精度設計に関する研究
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25330072
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| Research Institution | Hiroshima City University |
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Principal Investigator |
市原 英行 広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (50326427)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ストカスティックコンピューティング / デジタルフィルタ / 相関係数 / 演算精度 / 内積演算 / 画像処理 / LSI設計 / ニューラルネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ソフトエラーや製造時故障に高い耐性をもつデジタル回路として，ビット系列を用いて確率的に演算を行うストカスティックコンピューティングに基づく回路（SC回路）が注目されている．本研究では，SC回路そのものの低面積化，高速化，高精度化と設計手法の提案（テーマ1）と，SC回路におけるテスト手法と信頼性に主眼をおいた設計手法の提案（テーマ2）を行う．
テーマ1では，デジタルフィルタ回路に焦点を絞り，高精度かつ低面積な回路の設計手法を検討した．この手法では，演算に必要な乱数発生器を演算精度を落とすことなく共有する手法を提案し，SC回路とは別の同時に利用される回路を利用して乱数発生を行うことで，乱数発生器のオーバヘッドを削減する方法も提案した．これにより，精度を落とさずに面積を1/2～1/3に削減することが可能となった．さらに，デジタル回路を構成するマルチプレクサツリーの構造が演算精度に与える影響に着目し，回路面積を小さく保ったまま誤差を最小化する設計アルゴリズムを提案した．一方で，演算の高速化のために，ビット系列をオーバラップする方法を検討した．この方法は，実装したい演算の種類を選ぶものの，単純な多重化よりも面積効率のよい高速化が可能であることがわかった．
テーマ２では，故障時の高精度化を指向したアーキテクチャの提案を行った．縮退故障に対するSC回路の振る舞いを解析し，ストカスティックコンピューティングの特性を利用した非許容誤りの検出方法を検討した．一方で，ソフトエラーが発生した場合においても演算精度を落とさない方法の1つとして，状態割当を工夫する方法を提案した．この手法は面積や遅延のペナルティ無く，故障時の演算精度を高めることができる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
テーマ１については，研究はほぼ完了しているものの，投稿した論文が「条件付採録」となり投稿処理が終わっていないため．また，テーマ2においては，プログラムのバグなどが原因で実験データの収集が遅れ，その結果実験データの解析が遅れている部分があるため．
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の遅れを取り戻すため，本テーマを1年間延長する（延長申請を行い，受理されている）．
テーマ１については．論文投稿は採録されるまで投稿を繰り返す予定である．また，低面積化のための「SC回路とは別の同時に利用される回路を利用して乱数発生を行うことで，乱数発生器のオーバヘッドを削減する方法」については今後も継続的に研究を行い，H28年度中に研究発表を行う予定である．
テーマ２については，実験データの解析期間をH28年の5月まで延長し，その後論文にまとめてH28年の9月までには発表する予定である．また，「状態遷移機械の状態割当を工夫する方法」は引き続き研究を続け，H28年度中に研究発表を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
研究計画の遅れにより本年度できなかった，論文投稿代金の支払，実験データ解析，研究発表を，来年度行うため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年5月~8月：CADライセンス代，学生謝金，発表旅費
平成28年9月頃：論文別刷り代金
平成28年10月~平成29年2月：発表旅費
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