ニアスレッショルド回路の演算効率を最大化する近似コンピューティング基盤の創出

创建近似计算平台，最大限度地提高近阈值电路的计算效率

• 批准号: 20K19768
• 负责人: 塩見 準
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka University (2021-2022)Kyoto University (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K19768/
• 关键词: 計算機システム; 省エネルギー; 低消費電力化; ニアスレッショルドコンピューティング; 近似コンピューティング

定格値の半分以下の電源電圧で集積回路を稼働させるニアスレッショルドコンピューティングと、多少の計算誤りを許容する近似コンピューティングを融合させた高効率コンピューティング基盤について、本年度は以下の3課題に取り組んだ。(1) 低電圧領域ではオンチップメモリに部分的な動作故障が発生する。エッジ向け脳型コンピュータアーキテクチャの一種であるHyperDimensional Computingシステムに対して、予め適切な学習を施すことで、動作故障に起因する計算誤りを吸収して推論できることを示した。具体的には、従来手法と比べて推論精度をほぼ落とすことなく電源電圧を約25%下げることができ、結果として消費エネルギーをほぼ半減できることを明らかにした。国際会議で1件、国内研究会で1件の発表を行い、1件の受賞があった。現在、さらなる設計改良を重ね論文誌に投稿している。(2) 集積回路に与えられた要求動作速度を満たしつつ、消費エネルギーを最小化する電源電圧とバックゲート電圧の最適化システムを前年度に設計した。この成果をまとめた内容が論文誌で採択された。65-nmプロセスにおいて、電圧最適化に必要な遅延が1 msから13 usに短縮できた。ミリ秒オーダの応答性が求められる組込システムに適用できる見込みをつけた。(3) ゼロ要素を多く処理する応用を前提に、ゼロを記憶したビットセルを検知し、自律的に当該セルにパワーゲーティングを施すスタンダードセルメモリ構造を提案した。ゼロを記憶したビットセルのみにパワーゲーティングを行うため、オンチップメモリとしての機能性を損なわずにリーク電力を削減できる。55-nmプロセスでの実験の結果、オンチップメモリにほぼゼロが書き込まれる場合、すべて1が書き込まれる時と比較して、33%のリーク電力を削減できることを示した。国際会議にて1件の発表を行った。

Focus on the following half of the total number of power source power supply power supply loops. The following is the following 3 projects for this year. (1) the failure of the operation in the field of low power plant is caused by failure in the field of low power plant. The reason for the malfunction is that the reason for the failure is to calculate the error calculation, to calculate the error calculation, to calculate the error, to calculate the error, and to explain the cause of the action failure. This is the first time that you have a problem with HyperDimensional Computing. The accuracy of the specific method is compared with that of the computer. The accuracy of the calculation is lower than that of the source of electricity. The accuracy is about 25%. The results show that the accuracy of the calculation is very accurate. One case will be awarded by the National Council, one by the domestic Research Association, and one by the National Research Association. At present, the design of the design is improved, and there is a review of the articles, contributions and contributions. (2) the speed of operation is required to reduce the operating speed of integrated circuit equipment and equipment. To minimize the cost of electrical power supply, to minimize the cost of electrical power supply, to reduce the cost of electrical power supply, to minimize the operating speed, and to minimize the operating speed of the The results, the contents, the text, the results, the contents, the contents. It is necessary to extend 1 ms to 13 us for the most advanced equipment of 65-nm and electric power. In a few seconds, we need to know how to respond. We need to know how to use the information to help you. (3) the key elements should be used in many ways, such as the premise, the record, the knowledge, and the self-discipline. Please do not know what to do. Please do not know what to do. Please do so. The results of the 55-nm test results, the results of the results, the results of the results, the results and the results. At the International Conference, one piece of the table will be issued.

项目成果

Zero-Aware Fine-Grained Power Gating for Standard-Cell Memories in Voltage-Scaled Circuits

• DOI: 10.1109/socc56010.2022.9908116
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: 2022 IEEE 35th International System-on-Chip Conference (SOCC)
• 作者: Jun Shiomi;Shogo Terada;T. Ishihara;H. Onodera

Approximation-Based Implementation for a Minimum Energy Point Tracking Algorithm over a Wide Operating Performance Region

在广泛的操作性能区域内基于近似的最小能量点跟踪算法的实现

• 发表时间: 2022
• 作者: Shoya Sonoda;Jun Shiomi;Hidetoshi Onodera
• 通讯作者: Hidetoshi Onodera

DependableHD: A Hyperdimensional Learning Framework for Edge-Oriented Voltage-Scaled Circuits

DependableHD：面向边缘的电压缩放电路的超维学习框架

• 发表时间: 2023
• 作者: Dehua Liang;Hiromitsu Awano;Noriyuki Miura;Jun Shiomi
• 通讯作者: Jun Shiomi

Approximation-Based System Implementation for Real-Time Minimum Energy Point Tracking over a Wide Operating Performance Region

基于近似的系统实现，可在广泛的运行性能区域内进行实时最小能量点跟踪

• DOI: 10.1587/transfun.2022vlp0006
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences
• 作者: SONODA Shoya;SHIOMI Jun;ONODERA Hidetoshi
• 通讯作者: ONODERA Hidetoshi

幅広い動作性能領域で最小エネルギー動作点を追跡するアルゴリズムの近似演算に基づく高効率実装

基于算法的近似计算的高效实施，在广泛的操作性能范围内跟踪最小能量操作点

• 发表时间: 2021
• 作者: 園田翔也;塩見準;小野寺秀俊
• 通讯作者: 小野寺秀俊