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近似計算の利用による性能を犠牲にしない省電力な処理方式とその開発を支援する技術

研究課題

研究課題/領域番号 17K00088
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 計算機システム
研究機関福岡大学

研究代表者

佐藤 寿倫  福岡大学, 工学部, 教授 (00322298)

研究分担者 請園 智玲  福岡大学, 工学部, 助教 (50610060)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード低消費電力 / システムオンチップ / 計算機システム / 情報システム / ディペンダブル・コンピューティング / ディペンダブルコンピューティング
研究成果の概要

近似計算処理を行う演算器に関して検討を行った.まず,動作時に演算精度を変えることが可能な近似加算器を考案した.選択された演算精度に応じて消費電力削減可能であり,同時に演算速度を改善できる.この成果に対して回路を工夫することで,ほぼ同等のエネルギー利用効率で演算精度を改善した.演算精度の改善に関しては近似演算器が弱点とする負数の扱いを考慮したことを特筆したい.続いて,動作時に演算精度を変えることが可能な近似乗算器を考案した.選択された演算精度に応じて消費電力を削減可能であり,同時に演算速度を改善できる.さらに,近似乗算器を発展させ,演算精度が固定の近似積和演算器を考案した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

IoT時代が到来し,様々なセンサから時々刻々とビッグデータが生産されている.クラウド上のサーバに集約されたセンサビッグデータをディープラーニング等のAI技術で解析することで,人類の生活をより豊かにする試みがなされている.しかしセンサデータをそのままネットワークに流すと莫大なエネルギーを要する.出来るだけエッヂ(末端)で処理し,データ量を少なくした上で通信を行うべきである.しかしエッヂでは電力供給に制約があるうえ,それが故に高い演算性能を期待できない.本研究成果の近似演算器を用いることで性能を犠牲にしないで消費エネルギーを削減でき,IoTとAIを応用するエッヂコンピューティングを実現できる.

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 19件) 図書 (1件) 備考 (7件)

  • [雑誌論文] Exploiting Configurable Approximations for Tolerating Aging-induced Timing Violations2020

    • 著者名/発表者名
      SATO Toshinori、UKEZONO Tomoaki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E103.A 号: 9 ページ: 1028-1036

    • DOI

      10.1587/transfun.2019KEP0009

    • NAID

      130007893712

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2020-09-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Accuracy-Configurable Adder for Low-Power Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Toshinori Sato, and Tomoaki Ukezono
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E103.C 号: 3 ページ: 68-76

    • DOI

      10.1587/transele.2019LHP0002

    • NAID

      130007804173

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 年月日
      2020-03-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Low-Power Small-Area MAC Unit for Accuracy-Scalable Approximate Computing2020

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Toshinori Sato, and Tomoaki Ukezono
    • 雑誌名

      Fukuoka University Review of Technological Sciences

      巻: 103・104 ページ: 1-8

    • NAID

      120006840673

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design and Analysis of Approximate Multipliers with a Tree Compressor2019

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Tomoaki Ukezono, and Toshinori Sato
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E102.A 号: 3 ページ: 532-543

    • DOI

      10.1587/transfun.E102.A.532

    • NAID

      130007607239

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2019-03-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluations of CMA with Error Corrector in Image Processing Circuit2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Ukezono
    • 雑誌名

      International Journal of Networking and Computing

      巻: 9 号: 2 ページ: 301-317

    • DOI

      10.15803/ijnc.9.2_301

    • NAID

      130007680108

    • ISSN
      2185-2839, 2185-2847
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CMAを用いた画像先鋭化処理専用回路の低消費電力化改善2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤寿倫, ヨウドウキン, 請園智玲
    • 雑誌名

      福岡大学工学集報

      巻: 102 ページ: 43-49

    • NAID

      120006619954

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design and Analysis of A Low-Power High-Speed Accuracy-Controllable Approximate Multiplier2018

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Tomoaki Ukezono, and Toshinori Sato
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E101.A 号: 12 ページ: 2244-2253

    • DOI

      10.1587/transfun.E101.A.2244

    • NAID

      130007538998

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2018-12-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A Dynamically Configurable Approximate Array Multiplier with Exact Mode2020

    • 著者名/発表者名
      SATO Toshinori、UKEZONO Tomoaki
    • 学会等名
      5th International Conference on Computer and Communication Systems
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation on Configurable Approximate Circuit for Aging-Induced Timing Violation Tolerance2019

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Sato and Tomoaki Ukezono
    • 学会等名
      24th IEEE Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Correcting Sign Calculation Errors in Configurable Approximations2019

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Sato and Tomoaki Ukezono
    • 学会等名
      15th IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On Applications of Configurable Approximation to Irregular Voltage2019

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Sato and Tomoaki Ukezono
    • 学会等名
      5th IEEE Nordic Circuits and Systems Conference
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tolerating Aging-Induced Timing Violations via Configurable Approximations2019

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Sato and Tomoaki Ukezono
    • 学会等名
      8th IEEE Global Conference on Consumer Electronics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Approximate Multiply-Accumulate Unit with Low Power and Reduced Area2019

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Toshinori Sato, and Tomoaki Ukezono
    • 学会等名
      IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 動的電力制御によるサイドチャネル対策の検討2019

    • 著者名/発表者名
      請園智玲
    • 学会等名
      電子情報通信学会ハードウェアセキュリティ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Design of a Low-Power and Small-Area Approximate Multiplier Using First the Approximate and Then the Accurate Compression Method2019

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Tomoaki Ukezono, and Toshinori Sato
    • 学会等名
      29th ACM Great Lakes Symposium on VLSI
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Low-Power Approximate Multiply-Add Unit2019

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Toshinori Sato, and Tomoaki Ukezono
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Devices, Circuits and Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カラー画像を対象とした近似加算器を用いた画像先鋭化ハードウェアの評価2019

    • 著者名/発表者名
      請園智玲, 福田結菜, 佐藤寿倫
    • 学会等名
      情報処理学会 第81回全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 手書き数字認識ニューラルネットワークにおける近似乗算器の評価2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤寿倫, 請園智玲
    • 学会等名
      情報処理学会 第81回全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] An Error Corrector for Dynamically Accuracy-Configurable Approximate Adder2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Ukezono
    • 学会等名
      6th International Workshop on Computer Systems and Architectures
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Approximate Adder Generation for Image Processing Using Convolutional Neural Network2018

    • 著者名/発表者名
      Ryuta Ishida, Toshinori Sato, and Tomoaki Ukezono
    • 学会等名
      15th International SoC Design Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploiting Configurability for Correct Sign Calculation in an Approximate Adder2018

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Sato and Tomoaki Ukezono
    • 学会等名
      15th International SoC Design Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Low-Power and Small-Area Multiplier for Accuracy-Scalable Approximate Computing2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Baba, Tongxin Yang, Masahiro Inoue, Kaori Tajima, Tomoaki Ukezono and Toshinori Sato
    • 学会等名
      IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Low-Power Yet High-Speed Configurable Adder for Approximate Computing2018

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Tomoaki Ukezono, and Toshinori Sato
    • 学会等名
      51st International Symposium on Circuits and Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CMAを用いた画像先鋭化回路の低消費電力化2018

    • 著者名/発表者名
      田島加織, 井上晶仁, 馬場裕之, Tongxin Yang, 請園智玲, 佐藤寿倫
    • 学会等名
      電子情報通信学会 VLD研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A Low-Power High-Speed Accuracy-Controllable Approximate Multiplier Design2018

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Tomoaki Ukezono, and Toshinori Sato
    • 学会等名
      23rd Asia and South Pacific Design Automation Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Research on Accuracy-Configurable Architecture for Applications and Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Toshinori Sato
    • 学会等名
      Student Research Forum at 23rd Asia and South Pacific Design Automation Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Low-Power Configurable Adder for Approximate Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Tomoaki Ukezono, and Toshinori Sato
    • 学会等名
      19th International Symposium on Quality Electronic Design
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Carry-Predicting Full Adder for Accuracy-Scalable Computing2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Baba, Tongxin Yang, Masahiro Inoue, Kaori Tajima, Tomoaki Ukezono, and Toshinori Sato
    • 学会等名
      Workshop on Synthesis and System Integration of Mixed Information Technologies
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Research on Accuracy-Configurable Architecture for Applications and Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Toshinori Sato
    • 学会等名
      Ph.D Forum at 21st Design, Automation and Test in Europe Conference and Exhibition
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-Power and High-Speed Approximate Multiplier Design with a Tree Compressor,2017

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, Tomoaki Ukezono, and Toshinori Sato
    • 学会等名
      35th International Conference on Computer Design
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 動的な桁上げマスクを可能にする近似加算器の特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      Tongxin Yang, 請園智玲, 佐藤寿倫
    • 学会等名
      電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ/NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ガウシアンカーネルの近似値化によるハードウェア単純化の検討2017

    • 著者名/発表者名
      井上晶仁, 田島加織, Tongxin Yang, 請園智玲, 佐藤寿倫
    • 学会等名
      第70回 電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 近似乗算器の内部構成に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      井上晶仁, 田島加織, 馬場裕之, Tongxin Yang, 請園智玲, 佐藤寿倫
    • 学会等名
      電子情報通信学会 VLD研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] センサフュージョン技術の開発と応用事例2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤寿倫, Tongxin Yang, 請園智玲, 他
    • 総ページ数
      528
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047367
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] システムアーキテクチャ研究室

    • URL

      https://uarch.jimdofree.com/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] Systems Architecture Laboratory

    • URL

      https://uarch.wordpress.com/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] Toshinori Sato

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Toshinori-Sato-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Tomoaki Ukezono

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Tomoaki-Ukezono

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Toshinori Sato

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Toshinori_Sato

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] Tomoaki Ukezono

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Tomoaki_Ukezono

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] システムアーキテクチャ研究室

    • URL

      https://uarch.jimdo.com/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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