適応的遺伝的アルゴリズムのための専用プロセッサアーキテクチャに関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12838008
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 若林 真一 広島大学, 工学部, 助教授 (50210860)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小出 哲士 東京大学, 大規模集積システム設計教育研究センター, 助教授 (30243596)
• Keywords: 遺伝的アルゴリズム / 専用プロセッサ / RISC / ハードウェア設計 / LSI / 命令セット

Research Abstract

並列処理を前提とした適応的GAに対し,プロセッサ間の協調動作によるGAパラメータの適応的調整手法を開発した.また,開発したパラメータの適応的調整手法を汎用並列処理GAソフトウェアPVM_GALOPPSに組み込み,通常の並列処理GAと比較して提案手法の有効性を検証した.
さらに,GA専用プロセッサ(DLX-GAと呼ぶ)のハードウェア設計を行った.まず,DLX-GAの仕様を決定した.DLX-GAはRISCベースであり,RISC部分の命令セットについてはDLXアーキテクチャ(Hennessy ＆ Patterson,1990)に準拠した(たたし浮動小数点命令を除く).さらに,GAに特有のビット演算や乱数発生のための命令を加えた.並列処理を実現するための割込み機能も装備した.仕様を決定した後,ハードウェア記述言語Verilog-HDLを用いてハードウェア設計を行った.
設計された結果をRTLレベルでシミュレーションし,仕様どおりの動作をするかどうかを確認した.さらに論理合成を行って,ゲートレベル回路に変換し,ゲートレベルシミュレーションによりハードウェアとしての性能を評価した.この結果,試作チップは100MHzのクロック周波数で動作可能であることを確認した.また,試作チップのソフトウェア開発環境として,コンパイラとアセンブラを開発した.最後に,レイアウト設計を行い,チップのマスクデータを作成した.作成したマスクデータを東京大学大規模集積システム設計教育研究センター(VDEC)に提出し,デザインルール0.35μmのスタンダードセル(4.93mm角)によるチップ試作を依頼した.試作チップは平成13年7月に納入の予定である.

Research Products

• [Publications] 小泉慎哉: "遺伝的アルゴリズムの高速実行に適した命令セットを持つRISCプロセッサDLX-GA"情報処理学会計算機アーキテクチャ研究会研究報告. ARC141-12. 65-70 (2001)
• [Publications] 若林真一: "交差突然変異をマイクロプログラム制御で実現する遺伝的アルゴリズム専用ハードウェアの開発"情報処理学会第61回全国大会講演論文集(1). 5E-7. 1-139-1-140 (2000)
• [Publications] 小泉慎哉: "遺伝的アルゴリズムの高速実行に適した命令セットを持つRISCプロセッサの開発"情報処理学会第61回全国大会講演論文集(1). 5E-8. 1-141-1-142 (2000)
• [Publications] 利根直佳: "遺伝パラメータの適応的調整を複数の個体集合間で行う並列遺伝的アルゴリズム"平成12年度電気・情報関連学会中国支部第51回連合大会講演論文集. 032314. 90-91 (2000)
• [Publications] 秦純一: "遺伝的アルゴリズムアリセラレータGAA-IIの評価ボードの開発"平成12年度電気・情報関連学会中国支部第51回連合大会講演論文集. 032315. 92-93 (2000)