最適構成理論に基づく高安全知能自動車用VLSIプロセッサチップファミリの開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555119
• 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)
• 研究分担者: 張山 昌論 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (10292260)
• キーワード: リアルワールド応用知能集積システム / ハイレベルシンセシス / スケジューリング / アロケーション / 低消費電力VLSIプロセッサ / ロジックインメモリアーキテクチャ / 高安全知能自動車

研究概要

高安全知能自動車用VLSIプロセッサのためのアーキテクチャと最適構成理論・ハイレベルシンセシスを考察した。
1.高安全知能自動車用VLSIプロセッサチップファミリの形成
ステレオビジョン,オプティカルフロー抽出,確率推論に基づく軌道予測などのVLSI向きアルゴリズムとそのVLSIプロセッサアーキテクチャを検討した。また,現在のFPGAの性能をはるかに超えるフィールドプログラマブルVLSIの開発も行った。
2.VLSIプロセッサの構成理論の確立
近年のVLSIにおいては、配線に起因する遅延や電力消費などの問題が深刻になっている。メモリと演算部との間の配線による性能ボトルネックを解決するため、記憶と演算を一体化させたロジックインメモリアーキテクチャに基づくVLSIプロセッサの構成法を提案し、その有用性を実証した。まず、リニアアレーやバス構造などの簡単な相互結合回路網を有するロジックインメモリアーキテクチャモデルにおいて、ハードウェア量制約下での処理時間電力最小化問題の解法を考察した。モジュール間転送時間はアロケーションに依存するため、アロケーションとスケジューリングは互いに不可分の関係にある。可能解のクロックステップ数の下限はクリティカルパスから求められることに着目した分枝限定法に基づく探索法を提案している。また,前述の大規模問題に対する解法として遺伝的アルゴリズムを考察している。アロケーション情報は個体に与え、スケジューリングはデータ依存関係を満たしながら最も早いクロックステップへ割当てることにより、交叉による致死遺伝子の発生を抑制できることを示している。次に,ハードウェア量制約と処理時間制約の下での動的消費電力最小化問題への拡張も検討した。

研究成果

• [文献書誌] Naotaka Ohsawa, Masanori Hariyama, Michitaka Kameyama: "High-Performance Field Programmable VLSI Processor Based on a Direct"IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI (ISVLSI 2002). 95-100 (2002)
• [文献書誌] Masanori Hariyama, Michitaka Kameyama: "Optical Flow Extraction Based on Reuse of Intermediate Results and VLSI Implementation"Proc. SICE2002. 2366-2369 (2002)
• [文献書誌] Naotaka Ohsawa, Masanori Hariyama, Michitaka Kameyama: "Architecture of a Field-Programmable VLSI Processor Using Memory-Based Cells"Proc. SICE2002. 2370-2373 (2002)
• [文献書誌] Michitaka Kameyama, Masanori Hariyama: "VLSI Computing and System Integration for Real-World Applications"2002 International Symposium on New Paradigm VLSI Computing. 13-16 (2002)
• [文献書誌] 大澤尚学, 張山昌論, 亀山充隆: "コントロール/データフローグラフの直接アロケーションに基づくフィールドプログラマブルVLSIプロセッサ"電子情報通信学会論文誌. Vol.J85-C, No.5. 384-392 (2002)
• [文献書誌] 大澤尚学, 張山昌論, 亀山充隆: "ビットシリアル演算セルに基づくフィールドプログラマブルVLSIプロセッサの構成"信学技報. ICD2002-64. 1-6 (2002)
• [文献書誌] 青山哲也, 張山昌論, 亀山充隆: "遺伝的アルゴリズムに基づく低消費電力VLSIプロセッサのハイレベルシンセシス"信学技報. ICD2002-111. 25-31 (2002)
• [文献書誌] 周隆之, 亀山充隆: "分散制御に基づくロジックインメモリ形超並列VLSIプロセッサの構成"電気関係学会東北支部連合大会. 1D-14. 130 (2002)
• [文献書誌] 佐々木明夫, 張山昌論, 亀山充隆: "軌道予測に基づく捕球ロボットの動作実験"電気関係学会東北支部連合大会. 2A23. 37 (2002)
• [文献書誌] 高田雅士, 亀山充隆: "高安全知能自動車用確率推論VLSIプロセッサの構成"電気関係学会東北支部連合大会. 1D-14. 126 (2002)
• [文献書誌] 柄澤匡彦, 張山昌論, 亀山充隆: "分枝限定法に基づくVLSIプロセッサのハイレベルシンセシス"電気関係学会東北支部連合大会. 1D-17. 129 (2002)
• [文献書誌] 大澤尚学, 張山昌論, 亀山充隆: "データフローグラフの規則性に基づくフィールドプログラマブルVLSIプロセッサ用ハイレベルシンセシス"電気情報通信学会秋季ソサイエティ大会. C-12-5. 81 (2002)
• [文献書誌] 三浦清志, 張山昌論, 亀山充隆: "再帰的計算に基づくステレオマッチングとそのVLSI化"電気情報通信学会秋季ソサイエティ大会. C-12-14. 80 (2002)
• [文献書誌] 大澤尚学, 張山昌論, 亀山充隆: "リアルワールド応用フィールドプログラマブルVLSIプロセッサの構成とその開発環境"第45回自動制御連合講演会. 2P2-B6. 489-492 (2002)
• [文献書誌] 高田雅士, 亀山充隆: "ベイジアンネットワークに基づく軌道予測とそのVLSI化"第45回自動制御連合講演会. 2P2-B3. 481-482 (2002)
• [文献書誌] 山口通智, 羽生貴弘, 亀山充隆: "適応的電源電圧制御に基づく低消費電力VLSIプロセッサの構成"第45回自動制御連合講演会. 2P2-B7. 493-494 (2002)
• [文献書誌] 藤岡与周, 亀山充隆, 苫米地宣裕: "ネットワークを介したロボット制御システム用再構成可能並列VLSIプロセッサの構成"第45回自動制御連合講演会. 2P2-B4. 483-484 (2002)