再構成型デバイスと信号処理向けプロセッサによるリコンフィギャブルシステムの開発

使用可重构设备和处理器进行信号处理的可重构系统的开发

• 批准号: 13750311
• 负责人: 田中 康一郎
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750311/
• 关键词: リコンフィギャブルシステム; FPGA; DSP; PCIカード; JPEGエンコーダ; システムレベル設計言語; ブロックベース設計; ハードウェアソフトウェアトレードオフ; Reconfigurable Computing; 信号処理

本研究では,代表的な再構成型デバイスであるFPGAと,信号処理向けプロセッサであり,8命令並列実行が可能であるDSPを用いたシステムを構築し,高柔軟性を有すシステムに関する研究を実施した.FPGAはメモリ技術を応用により内部構造を変更できるため,対象アプリケーション向け非冗長回路を常にその内部に実現でき,アプリケーションの並列性をハードウェアレベルの並列処理を可能とする.一方,DSPは信号処理アプリケーションで重要となる積和演算において高い処理性能を示す.本研究を要点の一つに各デバイスの特性把握がある.そこで,それらのデバイス群を実装したハードウェアプラットフォームとして,FPGA, DSP,および大規模メモリモジュールを実装したPCIカードであるRYUOHの開発した.各デバイスの基本性能を評価するために,RYUOHの各々のデバイスに対して,JPEGエンコーダを実装した.JPEGエンコーダの処理は,色空間変換,離散コサイン変換,量子化,およびハフマン符号化の4つに大別でき,それらはそれぞれ特性が異なる.このうち,処理時間に大きな差の生じた処理は,符号化であった.FPGAにおける符号化の処理時間は,4倍の動作クロックを用いたDSPと比べ,約1/15であった.この原因は,符号化は多くのビットシフト操作であった.ビットソフト操作は,FPGAでは多くのマルチプレクサで最適回路を実現できるが,DSPでは多くの分岐命令を要するため,命令レベルの並列度が低下する.また,上記の研究実施において,それらの開発環境に関する問題点が生じた.そこで,デバイス(システム)アーキテクチャの研究を行うと共に,システムレベル設計言語環境やブロックベース設計環境を利用した開発環境に関する研究にも着手し,それらに対する問題点や改善方法の提案を行った.

This research is to implement the research on FPGA, which represents the reconfiguration of DSP technology, signal processing, signal The parallel processing of the solution is possible. On the one hand,DSP signal processing is important for product and algorithm performance. The main points of this study are to grasp the characteristics of each species. RYUOH is developed by FPGA, DSP, and other large-scale software developers. The basic performance of RYUOH is evaluated, and the characteristics of RYUOH are different.JPEG is processed, color space transformation, discrete color transformation, quantization, symbolization, etc. The processing time of FPGA is 4 times that of DSP, about 1/15 of DSP. The reason for this is that the symbolization is not enough. When the FPGA is operating smoothly, the FPGA is required to implement the optimal loop, and the DSP is required to implement the multi-branch command, which reduces the parallelism of the command. The above mentioned problems arise from the implementation of the research and development environment. The research on design language environment, design environment, utilization of development environment and related research on problems and improvement methods should be carried out.

项目成果

岩谷祐一: "FPGA/DSP搭載システムによる信号処理"Electric Design and Solution Fair2002ユニバーシティプラザ. 31-39 (2002)

Yuichi Iwatani：“使用基于 FPGA/DSP 的系统进行信号处理”电气设计和解决方案博览会 2002 年大学广场 31-39 (2002)。

櫻木 誠: "ブロックベースシステム開発環境による固定小数点DSP設計に関する一考察"電気関係学会九州支部大会. 595 (2002)

Makoto Sakuragi：“使用基于块的系统开发环境进行定点 DSP 设计的研究”日本电气工程师学会九州分会会议 595（2002）。

Koichiro Tanaka: "The Development and Evaluation of SHOKE2000 : The PCI-Based FPGA Card"Systems and Computers in Japan. 33・9. 50-57 (2002)

Koichiro Tanaka：“SHOKE2000 的开发和评估：基于 PCI 的 FPGA 卡”日本系统和计算机 33・9 (2002)。

田中 康一郎: "FPGA/DSP搭載システムを用いたハードウェア・ソフトウェア設計教育"情報処理学会DAシンポジウム2002. 187-192 (2002)

Koichiro Tanaka：“使用配备 FPGA/DSP 的系统的硬件/软件设计教育”日本信息处理协会 DA 研讨会 2002. 187-192 (2002)

橋本 耕太郎: "HW/SW協調動作に対するブロックダイアグラム環境利用に関する一評価"情報科学技術フォーラム. 195-196 (2002)

Kotaro Hashimoto：“硬件/软件协作操作的框图环境的使用评估”信息科学技术论坛 195-196 (2002)。