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論理関数処理を用いたFPGA用テクノロジマッパ開発

研究課題

研究課題/領域番号 15300019
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計算機システム・ネットワーク
研究機関九州大学

研究代表者

松永 裕介  九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (00336059)

研究分担者 安浦 寛人  九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (80135540)
村上 和彰  九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (10200263)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
15,900千円 (直接経費: 15,900千円)
2004年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2003年度: 12,700千円 (直接経費: 12,700千円)
キーワードFPGA / テクノロジマッピング / 論理関数処理 / BDD / DAG被覆 / 論理合成 / 関数分解 / 二分決定グラフ / ブーリアン・マッチング
研究概要

高速に論理関数の単純直交分解を求めるアルゴリズムを核にして、4入力LUT×2+3入力LUT×1、という基本構成を持ったFPGA用のテクノロジマッピングアルゴリズムの開発を行った。このアルゴリズムを試験的に実装したプログラムを用いた実験の結果、単純直交分解を用いない従来手法に比べて数十倍〜百倍程度の高速化が達成できることを確認した。
次に、FPGAの基本構成に制限を設けずに、与えられた論理関数を実現する任意の個数のLUTネットワークを自動合成する手法の開発を行った。この手法も前述のテクノロジマッピングアルゴリズムと同様に、論理関数の単純直交分解を求めるアルゴリズムを応用したもので、論理関数処理を用いながら比較的高速に処理を行うことが可能となっている。ベンチマーク回路を用いた実験結果によれば、6入力以下の関数は4入力LUT2つで実現可能な場合が多いことがわかった。論理関数処理を用いずに回路の構造に基づいてマッピングを行った場合には同一の関数を実現するのに必要なLUTは平均で約3.5であり論理関数処理の有効性が明らかとなっている。
テクノロジマッピングアルゴリズムは、設計対象の部分回路をFPGAやセルライブラリ中のセルにマッチングさせるマッチング処理と、そのマッチのなかで最適なものを選択してゆく被覆処理の2つの部分からなる。この後半部分の被覆処理の高性能化を行った。従来はDAGを木状回路に分解し、おのおのの木状回路に対して木被覆問題を解くというヒューリスティックが用いられている。今回、木状回路へ分割した場合と等価かそれよりもよい解を常に得ることができるヒューリスティックとしてDAGタイリングアルゴリズムを開発した。DAGタイリングの計算複雑度は与えられた回路のサイズの2乗であるので、実用的な回路に対しても適用可能である。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (29件) 文献書誌 (3件)

  • [雑誌論文] チェイニングを考慮した動作合成手法2005

    • 著者名/発表者名
      貞方 毅 他
    • 雑誌名

      情報処理学会研究報告,2005-SLDM-119

      ページ: 19-24

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Behavioral Synthesis Method Considering Chaining2005

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Sadakata, Yusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      IPSJ SIG Technical Report 2005-SLDM-119

      ページ: 19-24

    • NAID

      110003206357

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] LUTの木構造に対するブーリアンマッチングアルゴリズムについて2004

    • 著者名/発表者名
      松永 裕介
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 VLD2003-128, CPSY2003-37(2004-01)

      ページ: 19-24

    • NAID

      110003178649

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Enhancing the Performance of Multi-Cycle Path Analysis in an Industrial Setting2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Higuchi, et al.
    • 雑誌名

      Asia and South Pacific Design Automation Conference 2004

      ページ: 192-197

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Practical test architecture optimization for system-on-a-chip under floorplanning constraints2004

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sugihara, et al.
    • 雑誌名

      IEEE Computer Society Symposium on VLSI

      ページ: 179-184

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] プログラマブルコントローラ向けプロセッサ・アーキテクチャの評価2004

    • 著者名/発表者名
      山口 大介 他
    • 雑誌名

      情報処理学会研究報告,2004-ARC-157

      ページ: 91-96

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 関数分解に基づくLUT型FPGA用ブーリアンマッチングアルゴリズムについて2004

    • 著者名/発表者名
      松永 裕介
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌 45

      ページ: 1300-1310

    • NAID

      110002712179

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] テクノロジマッピングにおけるDAG被覆アルゴリズムについて2004

    • 著者名/発表者名
      松永 裕介
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告,VLD2004-7

      ページ: 1-6

    • NAID

      110003294344

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 複合演算を考慮した動作合成手法2004

    • 著者名/発表者名
      貞方 毅 他
    • 雑誌名

      DAシンポジウム2004

      ページ: 301-306

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 九大におけるFPGAを用いたハードウェア設計教育2004

    • 著者名/発表者名
      林田 隆則 他
    • 雑誌名

      DAシンポジウム 2004

      ページ: 49-54

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Behavioral Synthesis Method Considering Complex Operations2004

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Sadakata, et al.
    • 雑誌名

      The 12th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information technologies 1

      ページ: 303-309

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Customizable Framework for Arithmetic Synthesis2004

    • 著者名/発表者名
      Taeko Matsunaga, et al.
    • 雑誌名

      SASIMI2004

      ページ: 315-331

    • NAID

      120006655315

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] On a Boolean matching algorithm for LUT trees2004

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      IEICE Technical Report VLD2003-128, CPSY2003-37(2004-01)

      ページ: 19-24

    • NAID

      110003178649

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Enhancing the Performance of Multi-Cycle Path Analysis in an Industrial Setting2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Higuchi, Yusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      Asia and South Pacific Design Automation Conference 2004

      ページ: 192-197

    • NAID

      120006655285

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Practical test architecture optimization for system-on-a-chip under floorplanning constraints2004

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sugihara, Kazuaki Murakami, Yusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      IEEE Computer Society Symposium on VLSI

      ページ: 179-184

    • NAID

      120006655286

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An Evaluation on the Processor Archtecture for Programable Controller2004

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yamaguchi, Yuji Katsuki, Yusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      IPSJ SIG Technical Report 2004-ARC-157

      ページ: 91-96

    • NAID

      110002774604

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] On Boolean Matching Algorithm for LUI-type FPGA Based on Functional Decomposition2004

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      IPSJ Journal Vol.45, No.5

      ページ: 1300-1310

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] On a DAG-covering algorithm for technology mapping2004

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      IEICE Technical Report VLD2004-7

      ページ: 1-6

    • NAID

      110003294344

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Behavioral Synthesis Method Considering Complex Operations2004

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Sadakata, Yusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      DA Symposium 2004

      ページ: 301-306

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hardware Design Course in Kyushu University useing FPGA2004

    • 著者名/発表者名
      Takanori Hayashida, Kiichirou Ota, Sozo Inoue, Yusuke Matsunaga, Ryo Kurazume, Tsuneo Nakasnishi, Hiroshi Fujita, Takanori Matsuzaki
    • 雑誌名

      DA Synposium 2004

      ページ: 49-54

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Behavioral Synthesis Method Considering Complex Operations2004

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Sadakata, Yusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      The 12th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information technologies Vol.1

      ページ: 303-309

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Customizable Framework for Arithmetic Synthesis2004

    • 著者名/発表者名
      Taeko Matsunaga, Yusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      SASIMI2004

      ページ: 315-318

    • NAID

      120006655315

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 関数分解に基づくLUT型FPGA用ブーリアンマッチングアルゴリズムについて2004

    • 著者名/発表者名
      松永 裕介 他
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌 Vol.45-No.5

      ページ: 1300-1310

    • NAID

      110002712179

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A Behavioral Synthesis Method Considering Complex Operations2004

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Sadakata, et al.
    • 雑誌名

      The 12th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information technologies(SASIMI2004)

      ページ: 303-309

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Customizable Framework for Arithmetic Synthesis2004

    • 著者名/発表者名
      Taeko Matsunaga, et al.
    • 雑誌名

      The 12th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information technologies(SASIMI2004)

      ページ: 315-318

    • NAID

      120006655315

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 低スタンバイリーク電流のための入力ベクトル決定法について2003

    • 著者名/発表者名
      平島 和彦 他
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告,2003-VLD-103

      ページ: 7-12

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高位合成技術の基礎2003

    • 著者名/発表者名
      松永 裕介
    • 雑誌名

      電子情報通信学会ソサイエティ大会

    • NAID

      120006655273

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] About the input vector determining method for low standby leakage current2003

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiko Hirashima, Yusuke Matsunaga
    • 雑誌名

      IEICE Technical Report 2003-VLD-103

      ページ: 7-12

    • NAID

      110003294203

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Basic techniques for high-level synthesis2003

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Matsunaga
    • NAID

      110003321605

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 平島 和彦 ほか: "低スタンバイリーク電流のための入力ベクトル決定法について"電子情報通信学会技術研究報告(VLSI設計技術). 103・41. 7-12 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 松永 祐介: "高位合成技術の基礎"Proceedings of the 2003 IEICE Society Conference. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 松永 祐介: "LUTの木構造に対するブーリアンマッチングアルゴリズムについて"電子情報通信学会技術研究報告(VLSI設計技術). 103・579. 19-24 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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