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2008 年度 研究成果報告書

回路技術とアーキテクチャの協調による低消費電力高性能プロセッサの研究

研究課題

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研究課題/領域番号 18200002
研究種目

基盤研究(A)

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
研究機関東京大学

研究代表者

中村 宏  東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (20212102)

研究分担者 中村 宏  東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (20212102)
今井 雅  東京大学, 駒場オープンラボラトリー, 特任准教授 (70323665)
近藤 正章  電気通信大学, 大学院・情報システム学研究科, 准教授 (30376660)
宇佐美 公良  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (20365547)
研究期間 (年度) 2006 – 2008
キーワード低消費電力 / 動的リーク電力 / パワースイッチ / 命令実行制御
研究概要

本研究では、パワースイッチと呼ばれる回路技術を活用したパワーゲーティング手法を用いて、高性能プロセッサの低消費電力化を実現することを目指した研究を遂行した。回路技術とアーキテクチャ、コンパイラという異なる設計階層間の協調により電源制御を統合的に行なった点が特徴である。それぞれの階層間が協調して低電力化を達成するための基盤技術として、パワーゲーティングを有効活用するための命令レベルにおける制御手法、コードの解析によるソフトウェアからの指示に基づくパワーゲーティングを実現するコンパイラ手法、パワースイッチによる空間的・時間的なオーバーヘッドを低減する回路技術の開発を行なった。また、シミュレーション評価によりこれらの手法がプロセッサのリーク電力を大幅に削減可能であることを示した。

  • 研究成果

    (46件)

すべて 2009 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (6件) 学会発表 (40件)

  • [雑誌論文] トラクションコントロール実行 : CMP向けプロセス実行制御方式の提案2008

    • 著者名/発表者名
      近藤正章, 佐々木広, 中村宏
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌 コンピューティングシステム(ACS) Vol.1, No.2

      ページ: 111-123

  • [雑誌論文] モデリングに基づくWebサーバ用計算機クラスタの低消費電力化2008

    • 著者名/発表者名
      大谷貴胤, 佐々木広, 近藤正章, 中村宏
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌 コンピューティングシステム(ACS) Vol.1, No.1

      ページ: 120-132

  • [雑誌論文] CMP 向け動的電源電圧・周波数制御手法2007

    • 著者名/発表者名
      近藤正章, 中村宏
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌 Vol.48, No.SIG13(ACS19)

      ページ: 260-269

  • [雑誌論文] Delay Modeling and Critical-path Delay Calculation for MTCMOS Circuits, IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics2006

    • 著者名/発表者名
      N. Ohkubo and K. Usami
    • 雑誌名

      Communications and Computer Sciences Vol.E89-A, NO.12

      ページ: 3482-3490

  • [雑誌論文] Design Method of High Performance and Low Power Functional Units Considering Delay Variations2006

    • 著者名/発表者名
      K. Watanabe, M. Imai, M. Kondo, H. Nakamura, and Takashi Nanya
    • 雑誌名

      IEICE Trans on Fundamentals Vol.E89-A, No.12

      ページ: 3519-3528

  • [雑誌論文] 統計処理に基づく動的電源電圧制御手法2006

    • 著者名/発表者名
      佐々木広, 浅井雅司, 池田佳路, 近藤正章, 中村宏
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌 Vol.47, No.SIG18(ACS 16)

      ページ: 80-91

  • [学会発表] Cooperative Shared Resource Access Control for Low-Power Chip Multiprocessors2009

    • 著者名/発表者名
      N. Takagi, H. Sasaki, M. Kondo, and H. Nakamura
    • 学会等名
      15th International Symposium on Low Power Electronics and Design (ISLPED'09)
    • 発表場所
      (to appear)
    • 年月日
      20090800
  • [学会発表] ランタイムパワーゲーティングを適用した低電力乗算器の設計試作及び実測による性能評価2009

    • 著者名/発表者名
      中田光貴, 白井利明, 武田清大, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
    • 発表場所
      (vol.108, no.478, VLD2008-162)(213-218)
    • 年月日
      20090300
  • [学会発表] オンチップ・リークモニタの65nmプロセスでの実装設計と評価2009

    • 著者名/発表者名
      小山慧, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
    • 発表場所
      (vol.108, no.478, VLD2008-163)(219-224)
    • 年月日
      20090300
  • [学会発表] 太L-パワースイッチが消費電力と遅延に及ぼす影響2009

    • 著者名/発表者名
      増田大樹, 白井利明, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会2009 総合大会, A-3-1
    • 年月日
      20090300
  • [学会発表] 低電圧パワーゲーティング回路の遅延ばらつき解析2009

    • 著者名/発表者名
      白井利明, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会2009 総合大会, A-3-2
    • 年月日
      20090300
  • [学会発表] スタティックタイミング解析を可能にするパワースイッチの時間的共有化手法2009

    • 著者名/発表者名
      山本辰也, 抱山冴子, 白井利明, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会2009 総合大会, A-3-3
    • 年月日
      20090300
  • [学会発表] 命令レベル並列アーキテクチャを有するCPUにおけるパワーゲーティングの有効性に関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      武藤徹也, 白井利明, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会2009 総合大会, D-6-4
    • 年月日
      20090300
  • [学会発表] Design and Implementation of Fine-grain Power Gating with Ground Bounce Suppression2009

    • 著者名/発表者名
      K.Usami, T.Shirai, T.Hashida, H.Masuda, S.Takeda, M.Nakata, N.Seki, H.Amano, M.Namiki, M.Imai, M.Kondo, and H.Nakamura
    • 学会等名
      22nd International Conference on VLSI Design (VLSI Conference'09)
    • 発表場所
      (381-386)
    • 年月日
      20090100
  • [学会発表] Hybrid Design of Dual Vth and Power Gating to Reduce Leakage Power under Vth Variations2008

    • 著者名/発表者名
      T.Shirai and K.Usami
    • 学会等名
      International SoC Design Conference 2008(ISOCC'08)
    • 発表場所
      (310-313)
    • 年月日
      20081100
  • [学会発表] マルチ閾値電圧トランジスタを用いた2線2相式非同期式回路のリーク電力削減手法2008

    • 著者名/発表者名
      高田幸永, 今井雅, 中村宏, 南谷崇
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
    • 発表場所
      (VLD-2008-90)(183-188)
    • 年月日
      20081100
  • [学会発表] リーク電力削減のためのコンパイラによるスリープ制御の初期検討2008

    • 著者名/発表者名
      薦田登志矢, 佐々木広, 近藤正章, 中村宏
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告ARC-180
    • 発表場所
      (33-38)
    • 年月日
      20081000
  • [学会発表] CMPの統計的モデリングによる実行時最適化手法2008

    • 著者名/発表者名
      佐々木広, 近藤正章, 中村宏
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告ARC-179
    • 発表場所
      (31-36)
    • 年月日
      20080800
  • [学会発表] ヘテロ構成を考慮したWebサーバ用クラスタシステムの性能と電力のモデリング2008

    • 著者名/発表者名
      大谷貴胤, 佐々木広, 近藤正章, 中村宏
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告ARC-179
    • 発表場所
      (157-162)
    • 年月日
      20080800
  • [学会発表] Power-Switch Clustering Method for Static Timing Analysis2008

    • 著者名/発表者名
      T.Hashida, K.Usami
    • 学会等名
      23rd International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications (ITC-CSCC'08)
    • 発表場所
      (217-220)
    • 年月日
      20080700
  • [学会発表] Power Reduction Technique for Dynamic Reconfigurable Processors with Dynamic Assignment of Dual Supply Voltages2008

    • 著者名/発表者名
      Y.Umahashi, Y.Kambayashi, M.Kato, Y.Hasegawa, H.Amano, and K.Usami
    • 学会等名
      23rd International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications (ITC-CSCC'08)
    • 発表場所
      (213-216)
    • 年月日
      20080700
  • [学会発表] Design and Analysis of On-chip Leakage Monitor using an MTCMOS circuit2008

    • 著者名/発表者名
      S.Koyama, S.Takeda, and K.Usami
    • 学会等名
      23rd International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications (ITC-CSCC'08)
    • 発表場所
      (205-208)
    • 年月日
      20080700
  • [学会発表] 走行時パワーゲーティングのための命令実行制御手法の提案2008

    • 著者名/発表者名
      近藤正章, 高木紀子, 中村宏
    • 学会等名
      第6回先進的計算基盤システムシンポジウムSACSIS 2008
    • 発表場所
      (73-80)
    • 年月日
      20080600
  • [学会発表] トラクションコントロール実行 : CMP向けプロセス実行制御方式の提案2008

    • 著者名/発表者名
      近藤正章, 佐々木広, 中村宏
    • 学会等名
      第6回先進的計算基盤システムシンポジウム SACSIS 2008
    • 発表場所
      (265-272)
    • 年月日
      20080600
  • [学会発表] 共有資源の優先度制御によるチップ・マルチプロセッサの省電力化手法2008

    • 著者名/発表者名
      椎名公康, 近藤正章, 今井雅, 中村宏, 南谷崇
    • 学会等名
      第6回先進的計算基盤システムシンポジウム SACSIS 2008
    • 発表場所
      (317-324)
    • 年月日
      20080600
  • [学会発表] 2電源電圧手法による動的リコンフィギャラブル・プロセッサの低消費電力化2008

    • 著者名/発表者名
      馬橋雄祐, 神林侑希, 宇佐美公良, 加東勝, 長谷川揚平, 天野英晴
    • 学会等名
      電子情報通信学会2008総合大会, D-18-4
    • 年月日
      20080300
  • [学会発表] パワーゲーティング手法によるCPUのレジスタファイルの消費電力低減化技術2008

    • 著者名/発表者名
      大木亮, 高木一光, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会2008総合大会, A-3-11
    • 年月日
      20080300
  • [学会発表] スタティックタイミング解析を可能にするパワースイッチ共有化手法2008

    • 著者名/発表者名
      橋田達徳, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会2008総合大会, A-3-10
    • 年月日
      20080300
  • [学会発表] パワースイッチの実現方式が速度と消費電力に及ぼす影響の研究2008

    • 著者名/発表者名
      会田真弘, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会2008総合大会, A-3-9
    • 年月日
      20080300
  • [学会発表] MTCMOS回路を利用したオンチップ・リークモニタの設計と評価2008

    • 著者名/発表者名
      小山慧, 武田清大, 宇佐美公良
    • 学会等名
      信学技報
    • 発表場所
      (vol.107, no.507, VLD2007-146)(13-18)
    • 年月日
      20080300
  • [学会発表] ランタイムパワーゲーティングを適用したMIPS R3000 プロセッサの実装設計と評価2008

    • 著者名/発表者名
      白井利明, 香嶋俊裕, 武田清大, 中田光貴, 宇佐美公良, 長谷川揚平, 関直臣, 天野英晴
    • 学会等名
      信学技報
    • 発表場所
      (vol.107, no.414, VLD2007-112)(43-48)
    • 年月日
      20080100
  • [学会発表] ランタイムパワーゲーティングを適用した回路での検証環境と電力見積もり手法の構築2008

    • 著者名/発表者名
      中田光貴, 白井利明, 香嶋俊裕, 武田清大, 宇佐美公良, 関直臣, 長谷川揚平, 天野英晴
    • 学会等名
      信学技報
    • 発表場所
      (vol.107, no.414, VLD2007-111)(37-42)
    • 年月日
      20080100
  • [学会発表] 走行時パワーゲーティングを適用した低消費電力乗算器の試作による電力評価2007

    • 著者名/発表者名
      香嶋俊裕, 武田清大, 白井利明, 大久保直昭, 宇佐美公良
    • 学会等名
      信学技報
    • 発表場所
      (vol.107, no.195, ICD2007-80)(63-68)
    • 年月日
      20070800
  • [学会発表] トラクションコントロール実行 : CMP向け実行制御方式の検討2007

    • 著者名/発表者名
      近藤正章, 佐々木広, 中村宏
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告ARC-174
    • 発表場所
      (79-84)
    • 年月日
      20070800
  • [学会発表] CMPにおけるリソース競合に着目した性能の解析とモデリング2007

    • 著者名/発表者名
      佐々木広, 近藤正章, 中村宏
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告 ARC-174
    • 発表場所
      (85-90)
    • 年月日
      20070800
  • [学会発表] Overview on Low Power SoC Design Technology2007

    • 著者名/発表者名
      K.Usami
    • 学会等名
      IEEE/ACM Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC'07)
    • 発表場所
      (invited paper)(634-636)
    • 年月日
      20070700
  • [学会発表] パワースイッチを共有したMTCMOS回路の遅延時間解析手法2007

    • 著者名/発表者名
      伊藤総一, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会講演論文集
    • 発表場所
      (Vol.2007年 基礎・境界(20070307))(98)
    • 年月日
      20070300
  • [学会発表] LSIの動的スリープ制御における高速復帰技術2007

    • 著者名/発表者名
      白井利明, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会講演論文集
    • 発表場所
      (Vol.2007年基礎・境界(20070307))(103)
    • 年月日
      20070300
  • [学会発表] FPGAを利用した動的スリープ制御信号の動作解析2007

    • 著者名/発表者名
      桐原啓介, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会講演論文集
    • 発表場所
      (Vol.2007年基礎・境界(20070307))(104)
    • 年月日
      20070300
  • [学会発表] 2電源を用いたFPGAにおける消費電力低減化技術2007

    • 著者名/発表者名
      秋元裕美, 野島俊孝, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会講演論文集
    • 発表場所
      (Vol.2007年基礎・境界(20070307))(105)
    • 年月日
      20070300
  • [学会発表] ランタイムパワーゲーティングを適用した乗算器を用いた消費電力に影響する要因の解析2007

    • 著者名/発表者名
      武田清大, 香嶋俊裕, 白井利明, 大久保直昭, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会VLD/ICD研究会
    • 発表場所
      (VLD2006-154)(81-85)
    • 年月日
      20070300
  • [学会発表] 走行時パワーゲーティングを適用した低消費電力乗算器のアーキテクチャ設計2006

    • 著者名/発表者名
      香嶋俊裕, 武田清大, 大久保直昭, 白井利明, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会研究会デザインガイア
    • 発表場所
      (VLD2006-73)(7-12)
    • 年月日
      20061100
  • [学会発表] 走行時パワーゲーティングを適用した低消費電力乗算器の物理設計と試作2006

    • 著者名/発表者名
      武田清大, 香嶋俊裕, 大久保直昭, 白井利明, 宇佐美公良
    • 学会等名
      電子情報通信学会研究会デザインガイア
    • 発表場所
      (VLD2006-74)(13-18)
    • 年月日
      20061100
  • [学会発表] リーク電力削減のための細粒度命令スケジューリング手法の検討2006

    • 著者名/発表者名
      近藤正章, 中村宏
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告
    • 発表場所
      (ARC-170)(49-54)
    • 年月日
      20061100
  • [学会発表] A Design Approach for Fine-grained Run-Time Power Gating using Locally Extracted Sleep Signals2006

    • 著者名/発表者名
      K.Usami and N.Ohkubo
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Computer Design (ICCD'06)
    • 発表場所
      (155-161)
    • 年月日
      20061000
  • [学会発表] 細粒度動的スリープ制御による動作時リーク電力低減手法2006

    • 著者名/発表者名
      大久保直昭, 宇佐美公良
    • 学会等名
      情報処理学会DAシンポジウム2006論文集, IPSJ Symposium Series
    • 発表場所
      (Vol.2006, No.7)(199-204)
    • 年月日
      20060700

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公開日: 2010-06-10   更新日: 2016-04-21  

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