講演抄録/キーワード |
講演名 |
2019-01-23 13:30
単一磁束量子ゲートレベルパイプラインマイクロプロセッサに向けた30GHzデータパスの開発 ○長岡一起(名大)・畑中湧貴(三菱電機)・松井裕一(名大)・石田浩貴(九大)・田中雅光・佐野京佑・山下太郎(名大)・小野貴継・井上弘士(九大)・藤巻 朗(名大) SCE2018-30 |
抄録 |
(和) |
我々はCMOSマイクロプロセッサを凌駕する高スループットを実現することを目的として、単一磁束量子(SFQ)マイクロプロセッサの開発に着手した。現在までに動作実証されたSFQマイクロプロセッサは全て、データ処理方式にビットシリアル処理を採用していた。これは、回路の複雑さを低減して設計を容易にすることを狙ったものだが、反面、スループット性能を制限することに繋がる。CMOSマイクロプロセッサを超える高いスループットを得るためには、ビットパラレル処理の導入が不可欠となる。我々はビットパラレル処理を用い、論理ゲート毎にパイプラインステージを構成するゲートレベルパイプライン構造を用いることで、高スループット化を行った。本研究では、ビットパラレルSFQマイクロプロセッサ実現のために、大規模要素回路でタイミング設計の困難なデータパスの設計と高周波動作の評価を行った。算術論理演算回路(ALU)とレジスタファイルを統合してレイアウトを行うことで、高周波動作を可能にした。データパス上での加算命令実行ならびに減算命令実行の正常動作を確認し、演算結果の書き込み先レジスタでは、部分動作ではあるが約30GHzまでの高周波動作を確認した。 |
(英) |
We have started development of high-throughput single-flux-quantum (SFQ) microprocessors with the aim of higher throughput performance beyond CMOS microprocessors. All of the demonstrated microprocessors based on SFQ logic employed bit-serial processing. The bit-serial processing leads to reduction of complexity and ease of design, but it limits throughput. It is necessary to introduce bit-parallel processing for obtaining higher throughput beyond CMOS microprocessors. We can expect significant improvement in the throughput performance by introducing bit-parallel processing and a gate-level pipelined structure, in which pipeline processing is performed logic gate by logic gate. In this study, to realize bit-parallel SFQ microprocessors, we designed and evaluated a datapath that was the most complex circuit in a microprocessor. We integrated an arithmetic logic unit (ALU) and a register file to increase the operation frequency. We confirmed correct operation of addition and subtraction instructions and part of write-back operation of the register file up to approximately 30GHz. |
キーワード |
(和) |
SFQ回路 / マイクロプロセッサ / ゲートレベルパイプライン / ビットパラレル処理 / / / / |
(英) |
SFQ circuit / Micorprocessor / Gate-level-pipeline / Bit-parallel processing / / / / |
文献情報 |
信学技報, vol. 118, no. 415, SCE2018-30, pp. 29-34, 2019年1月. |
資料番号 |
SCE2018-30 |
発行日 |
2019-01-16 (SCE) |
ISSN |
Print edition: ISSN 0913-5685 Online edition: ISSN 2432-6380 |
著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) |
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