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2014 Fiscal Year Research-status Report

転送ボトルネックフリー不揮発ロジックインメモリ多値VLSIの開発

Research Project

Project/Area Number 26630145
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

亀山 充隆  東北大学, 情報科学研究科, 教授 (70124568)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Keywords多値集積回路 / 差動対回路 / マイクロパケット転送 / 多値Xネット / 細粒度リコンフィギャラブルVLSI / ロジックインメモリアーキテクチャ / 電流源制御
Outline of Annual Research Achievements

ハードウェアリソースの稼働率を徹底的に向上させることにより,ロジックブロックとスイッチブロックの小型化,高性能化,低電力化を共に達成できる細粒度演算セル構成法に基づくリコンフィギャラブルVLSIアーキテクチャを考案した.また,マイクロパケット転送制御を導入することにより,コンフィグレーションメモリを大幅に減少できるロジックインメモリ構成技術を提案した.
1.細粒度リコンフィギャラブルVLSIのロジックブロック:任意の2値2変数関数や全加算器をプログラム可能なロジックブロックを,2値2線相補入力対で駆動する3段シリーズゲーティングソースカップルドロジックによる構成法を提案し, 電流駆動能力向上や低消費電力化に優れる.
2.多値Xネット:8近傍接続に基づくスイッチブロックと比較して,面積効率に優れる多値Xネットによるスイッチブロックの構成法では2方向からのロジックブロック電流出力の線形加算をXネット上で行うことにより配線リソースの有効活用が達成され,スイッチブロックの複雑性を大幅に改善し,低消費電力化にも有用となる.
3.ロジックインメモリアーキテクチャ:直接アロケーションにより,セル間転送の多くはXネットによる近傍データ転送としてマッピングできるが,グローバル転送もしばしば必要となる.木構造ダイナミック相互結合網を組み込むことにより,セル動作稼働率の大幅に向上できる構成法を示した.
4.マイクロパケット転送制御:マイクロパケットのアドレス比較によりデータロードなどの制御信号が自動的に生成されるため,コンフィグレーションサイズを大幅に削減できることを明らかにした.
5.自律パワーゲーティング:マイクロパケットデータには有効フラグが一体化されているため,電流源のオンオフ制御を容易に行える.これにより差動対回路は非稼働時に電流源をオフにすることで静的消費電力を大幅に削減できることを示した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

種々の利点を有する細粒度多値リコンフィギャラブルVLSIアーキテクチャの構想を順調に実現でき,その内容の一部は国際会議の招待講演においても発表予定であるため.

Strategy for Future Research Activity

ハードウェアリソースのより有効活用が可能となるユニバーサルな機能を付与したセル構成法について講究する.例えば,マルチプレクサロジックによる論理関数と記憶機能の切り替えに着目する方式などが構想にある.また,マイクロパケット転送による種々の利点をさらに追及し,その実用性を,多値リコンフィギャラブルVLSI上での評価をさらに深めることにより,実証する.
また,細粒度多値リコンフィギャラブルVLSIではデータ転送を隣接セル間に限定しているため,直接アロケーションを用いている.しかしながら,直接アロケーションを用いても長距離データ転送が必要な応用では,経由するセルによるCCMサイズや消費電力の増大が問題になってしまう.そのため,より長距離データ転送が少なくなるようなスケジューリング・アロケーションを検討する必要がある.
さらに,応用へのマッピングと総合的な評価を行い,本VLSIの利点がどのように発揮されるかを考察する.

Causes of Carryover

平成26年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である.

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成27年度においては,平成27年度請求額と当未使用額とを合わせて不揮発ロジックインメモリ新アーキテクチャ構成とその評価などをより一層充実させるための経費や,成果発表のための機会も増やすために使用する予定である.

  • Research Products

    (4 results)

All 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Multiple-Valued Fine-Grain Reconfigurable VLSI Using a Global Tree Local X-Net Network2014

    • Author(s)
      Xu Bai and Michitaka Kameyama
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Information & Systems

      Volume: Vol.E97-D, No.9 Pages: 2278-2285

    • DOI

      10.1587/transinf.2013LOP0006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Implementation of Voltage-Mode/Current-Mode Hybrid Circuits for a Low-Power Fine-Grain Reconfigurable VLSI2014

    • Author(s)
      Xu Bai and Michitaka Kameyama
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Electronics

      Volume: Vol.E97-C, No.10 Pages: 1028-1035

    • DOI

      10.1587/transele.E97.C.1028

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of a Logic-in-Memory Reconfigurable VLSI Based on a Bit-Serial Packet Data Transfer Scheme2014

    • Author(s)
      Shintaro Harada, Xu Bai, Michitaka Kameyama and Yoshichika Fujioka
    • Journal Title

      IEEE 44th International Symposium on Multiple-Valued Logic

      Volume: - Pages: 214-219

    • DOI

      10.1109/ISMVL.2014.45

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マイクロパケット転送方式に基づく多値リコンフィギャラブルVLSIの構成と評価2014

    • Author(s)
      原田伸太郎,亀山充隆, 藤岡与周
    • Organizer
      第37回多値論理フォーラム
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2014-09-13

URL: 

Published: 2016-05-27  

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