複合算術演算のハードウェアアルゴリズム及び回路実現に関する研究

音声信号処理、画像信号処理においては、処理のさらなる高速化が求められており、これを実現するためには、高性能の算術演算回路の開発が不可欠である。高い算術演算性能を実現するためには、加算や乗算、除算、比較などの基本演算の高速化とともに、計算に頻繁に現れ、現在いくつかの基本演算の組み合わせで実現されている複合算術演算のための専用回路を開発することが重要であると考えられる。このためには、算術演算のための優れたハードウェアアルゴリズムを開発することが必要である。本年度では、以下の研究成果を得た。1 昨年度までに、三次元ベクトルのユークリッドノルムの逆数計算のためのハードウェアアルゴリズム、及び、このアルゴリズムに基づく回路の設計、評価を行ってきた。本年度では、提案回路を導入することにより、一連のグラフィックス処理がどの程度向上するかを明らかにした。三角形ポリゴンの法線ベクトルを求める処理を繰り返した場合、提案回路を用いることにより、得られる法線ベクトルの数、及び、他に実行できる乗算の数が増加することを示した。成果を論文にまとめ、電子情報通信学会英文論文誌に採録が決定した。2 昨年度までに、算術演算の専用回路のための減算シフト型ハードウェアアルゴリズムの自動合成について考察した。今年度では、この考察に基づく、減算シフト型アルゴリズムの自動合成ツールを構築した。このツールでは、漸化式、基数、桁集合などを与え、人手で設計することが困難な、アルゴリズムのための桁選択関数を生成する。本ツールにより、除算、開平、平方根の逆数計算、立方根計算などのアルゴリズムの生成を支援することができる。

音声信号処理、画像信号処理においては、処理のさらなる高速化が求められており、これを実現するためには、高性能の算術演算回路の開発が不可欠である。高い算術演算性能を実現するためには、加算や乗算、除算、比較などの基本演算の高速化とともに、計算に頻繁に現れ、現在いくつかの基本演算の組み合わせで実現されている複合算術演算のための専用回路を開発することが重要であると考えられる。このためには、算術演算のための優れたハードウェアアルゴリズムを開発することが必要である。本年度では、以下の研究成果を得た。1 昨年度までに、三次元ベクトルのユークリッドノルムの逆数計算のためのハードウェアアルゴリズム、及び、このアルゴリズムに基づく回路の設計、評価を行ってきた。本年度では、提案回路を導入することにより、一連のグラフィックス処理がどの程度向上するかを明らかにした。三角形ポリゴンの法線ベクトルを求める処理を繰り返した場合、提案回路を用いることにより、得られる法線ベクトルの数、及び、他に実行できる乗算の数が増加することを示した。成果を論文にまとめ、電子情報通信学会英文論文誌に採録が決定した。2 昨年度までに、算術演算の専用回路のための減算シフト型ハードウェアアルゴリズムの自動合成について考察した。今年度では、この考察に基づく、減算シフト型アルゴリズムの自動合成ツールを構築した。このツールでは、漸化式、基数、桁集合などを与え、人手で設計することが困難な、アルゴリズムのための桁選択関数を生成する。本ツールにより、除算、開平、平方根の逆数計算、立方根計算などのアルゴリズムの生成を支援することができる。