超並列リコンフィギャラブル多値VLSIコンピューティングに関する研究

• 研究課題/領域番号: 16656103
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 亀山 充隆 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (70124568)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2005年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 2004年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: リコンフィギャラブルVLSI / 多値ソースカップルドロジック / 細粒度パイプライン / 多値しきい論理 / ダイナミック記憶 / チップ内パケット転送 / チップ内適応制御 / 多値集積回路 / 2線式ソースカップルドロジック / 2次元セルラアレー / 電流線形加算

研究概要

VLSI配線複雑性に起因する性能ボトルネック,電力増大の問題の解消,電源電圧変動や回路パラメータのばらつきに対する問題を解消すると共に,ハードウェアリソースを徹底的に活用する超並列多値リコンフィギャラブルアーキテクチャ,チップ内自律適応制御方式,チップ内パケット転送方式などを含めた多値VLSIコンピューティングを開拓した.その主要な成果を下記に列挙する.
(1)回路技術としてはソースカップルドロジック多値VLSIを活用し,細粒度多値リコンフィギャラブルVLSIの高性能アーキテクチャを開発した.ソースカップルドロジックを用いると,プログラマブルとするための入力スイッチが不要となるという特長を見出すと共に,ゲート容量に電荷を記憶するダイナミック記憶も徹底的に活用した,ゲートレベル細粒度パイプライン構成法を考案した.
(2)現在のVLSIにおいては固定制御に起因する性能限界が存在するが,電源電圧,トランジスタしきい値電圧などの回路パラメータの変動に対して,遅延時間の制約下で消費電力を最小化するVLSIの自律最適動作制御システムの設計法を考案した.これにより,ばらつきの統計情報に基づき,制御回路のオーバヘッドも考慮したシステム全体の最適化を可能とした.
(3)パケット転送方式に基づくチップ内転送アーキテクチャチップ内のパケット転送に適合するプロトコルを考案し,転送アーキテクチャ及びその回路実現を検討した.マイクロプログラム制御回路を簡単化できる特長を有することも実証した.
(4)上記原理を統合したフィールドプログラマブルVLSIの基本回路を含むチップの設計・試作を行い,総合的評価を行った.

研究成果

• [雑誌論文] Design of Low-Power Multiple-Valued Integrated Circuit Based on Dynamic Source-Coupled Logic (2005)
  • 著者名/発表者名: Akira Mochizuki, Takahiro Hanyu, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: Journal of Multiple-Valued Logic & Soft Computing Vol.11, Nos.5-6 ページ: 481-497
• [雑誌論文] Logic-in-Memory VLSI circuit for Fully Paralle Nearest Pattern Matching Based on Floating-Gate-MOS Pass-Transistor Logic (2005)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Hanyu, Shunichi Kaeriyama, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: Journal of Multiple-Valued Logic & Soft Computing Vol.11, Nos.5-6 ページ: 619-632
• [雑誌論文] Implementation and Evaluation of a Fine-Grain Multiple-Valued Field-Programmable VLSI Based on Source-Coupled Logic (2005)
  • 著者名/発表者名: Haque Mohammad Munirul, Tomoaki Hasegawa, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: Proc.of the 35th IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic ページ: 120-125
• [雑誌論文] Multiple-Valued VLSI Architecture for Intra-Chip Packet Data Transfer (2005)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Hasegawa, Yuya Homma, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: Proc.of the 35th IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic ページ: 114-119
• [雑誌論文] VLSI Architecture Based on Packet Data Transfer Scheme and Its Application (2005)
  • 著者名/発表者名: Yuya Homma, Michitaka Kameyama, Yoshichika Fujioka, Nobuhiro Tomabechi
  • 雑誌名: Proc.2005 IEEE International Symposium on Circuits and Systems ページ: 1786-1789
  • NAID: 120001182128
• [雑誌論文] Real-Time Threshold-Voltage Control Scheme for Low-Power VLSI Under Fluctuation of a Supply Voltage (2005)
  • 著者名/発表者名: Ahmed Shaheer, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: Proc.IEEE International Symposium on Signals, Circuits and Systems ページ: 15-18
• [雑誌論文] Intelligent Integrated Systems for Human-Oriented Information Society (2005)
  • 著者名/発表者名: Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: GSIS International Symposium on Information Sciences of New Era ページ: 77-103
• [雑誌論文] Real-Time High-Level Synthesis for a Dynamically Reconfigurable VLSI Processor (2005)
  • 著者名/発表者名: Adhitama Yonanda, 亀山充隆
  • 雑誌名: 電気関係学会東北支部連合大会 1A02 ページ: 2-2
  • NAID: 130005443846
• [雑誌論文] Complementary Ferroelectric-Capacitor Logic for Low-PowerLogic-in-Memory VLSI (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Kimura, T.Hanyu, M.Kameyama, Y.Fujimori, T.Nakamura, H.Takasu
  • 雑誌名: IEEE J.Solid-State Circuits vol.39, no.6 ページ: 919-926
• [雑誌論文] Architecture of a Fine-Grain Filed-Programmabel VLSI Based on Multiple-Valued Source-Coupled Logic (2004)
  • 著者名/発表者名: Md.Munirul HAQUE, Michitaka KAMEYAMA
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics Vol.E87-C, No.11 ページ: 1869-1875
• [雑誌論文] Ultra-Fine-Grain Field-Programmable VLSI Using Multiple-Valued Source-Coupled Logic (2004)
  • 著者名/発表者名: Haque Mohammad Munirul, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: Proc.34th IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic ページ: 26-30
• [雑誌論文] Multiple-Valued Source-Coupled Logic VLSI Based on Adaptive Threshold Control and Its Applications (2004)
  • 著者名/発表者名: Haque Mohammad Munirul, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: Proc.34th IEEE International Symposium on Multiple-Valued Logic ページ: 328-333
• [雑誌論文] パケット転送に基づくVLSIアーキテクチャと多値集積化 (2004)
  • 著者名/発表者名: 本間悠也, 亀山充隆
  • 雑誌名: 多値論理研究ノート Vol.27, No.7
• [雑誌論文] リアルタイム最適制御に基づくVLSIプロセッサの低電力化 (2004)
  • 著者名/発表者名: Ahmad Shaheer, 亀山充隆
  • 雑誌名: 計測自動制御学会東北支部第219回研究集会 No.219-7 ページ: 1-5
• [雑誌論文] Design and Evaluation of Fine-Grain Field-Programmable VLSI Based on Multiple-Valued Source-Coupled Logic (2004)
  • 著者名/発表者名: Md.Munirul Haque, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 ICD2004-193〜199 ページ: 37-40
  • NAID: 110003318228
• [雑誌論文] 細粒度多値フィールドプログラマブルVLSIの論理構成 (2004)
  • 著者名/発表者名: 長谷川智亮, 亀山充隆
  • 雑誌名: 電子関係学会東北支部連合大会 2G19 ページ: 264-264
  • NAID: 130005443530
• [雑誌論文] VLSI Architecture Based on Real-Time Power Minimization Scheme (2004)
  • 著者名/発表者名: Ahmad Shaheer, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: 電子関係学会東北支部連合大会 2E4 ページ: 179-179
  • NAID: 130004677292