2016 Fiscal Year Annual Research Report
確率的演算に基づく超低消費電力ＩＰパケット処理ＬＳＩ実現に関する研究
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26700003
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鬼沢 直哉 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (90551557)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 計算機システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに提案したIPパケット処理向き検索アルゴリズムを元に，低消費電力性の実証を目的としたチップ実装のため，ハードウェアアーキテクチャの再検討を行った．
昨年度設計したハードウェア（IEEE JETCAS, vol. 6, no. 1, pp. 13-24, 2016)は，ある一種類のパターン検索に特化したハードウェアであったために，非常に面積効率がよいものであった．しかしながら，対象とするパターンのサイズや種類が変更となった場合，提案ハードウェアでは対応が難しいという問題があった．
そこで本年度は，異なるサイズ・種類のパターン検索に対応可能な，Network-on-Chip(NoC)ベースのフレキシブルなハードウェアアーキテクチャの検討を行った．NoCではRouterをベースにチップ内データ転送を実現することから，ハードウェアでありながら動的にデータ転送の接続先を変更可能である．つまり，記憶させたいパターンに応じて，検索処理に必要なデータ転送を設定可能となるため，異なるサイズ・種類のパターン検索が可能となる．
ハードウェア実装を行う前に，System Cによるシミュレータを実装し，データベース検索への適用・評価を行った．このシミュレーション結果により，様々なデータパターンへの適用が可能であることがわかったため，この結果を元にハードウェア設計を行っている段階である．
この研究成果は，NEWCAS2017(2017年6月)で発表予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は昨年度考案した検索アルゴリズムをベースに，ハードウェア設計・チップ実装を行う予定であった．
しかしながら，昨年度提案のハードウェアは，ある1種類のデータパターンに対しては非常に面積効率がよかったものの，汎用性が低いという問題が発覚した．
そのため，従来ハードウェアアーキテクチャを拡張させ，様々なデータパターン検索に対応可能なアーキテクチャを検討，及びシミュレーションによる評価を行った．
そのため，本年度提案の新ハードウェアアーキテクチャに基づくチップ実装を，次年度（H29年度）に行うこととしたため，研究計画よりもやや遅れている状況である．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度であるH29年度は，H28年度提案のNoCベースのハードウェアアーキテクチャのチップ実装を行う．使用するプロセスは，従来の計画と同様にTSMC 65nm CMOSプロセスを用いる予定である．
NoCベースのハードウェア実装に向けては，提案Sparse Clustered Networks(SCN）に基づく検索アルゴリズムのハードウェア化に加えて，NoC部分もハードウェア化する必要がある．NoCに必要なコンポーネントは，NoC内のデータ転送の行き先の制御を行うManager，チップ内データ転送の衝突回避を制御するRouter，データの到来に応じた検索処理を行うProcessing Elementsである．
上記のコンポーネントを含めてチップ実装を行い，そのチップ測定を行うことで，提案方式の低消費電力性の実証を行う．
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| Causes of Carryover |
計画では本年度提案アルゴリズム・ハードウェアに基づくチップ実装（TSMC 65nm CMOSプロセスを使用）を行う予定であった．しかしながら，提案ハードウェアを拡張させることで，ある一種類のデータパターンに特化した検索処理だけでなく，サイズ・種類の異なる様々なデータパターンに対応する，新たなハードウェアアーキテクチャを考案した．
そのため，チップ試作用に計上していた予算による未使用額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
このため，最終年度であるH29年度に実施予定のチップ試作費用として，未使用額はその経費に充てることにしたい．
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