3次元統合化脳診断支援システムのための3次元データ圧縮・伸張プロセッサ研究開発

用于3D集成脑诊断支持系统的3D数据压缩/解压缩处理器的研发

• 批准号: 15700040
• 负责人: 佐野 健太郎
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15700040/
• 关键词: ベクトル量子化; コードブック設計; シストリックアレイ; 機能メモリ; データ圧縮; VLSIアーキテクチャ; FPGA; コードブックメモリ

本研究では、3次元データ圧縮の基本となるベクトル量子化(VQ)のための並列アルゴリズムを提案すると共に、これに基づく専用プロセッサ(VQプロセッサ)を設計し、それらの評価を行った。以下、平成16年度の研究実績について概要を述べる。MMPDCL(最大部分歪低減競合学習)アルゴリズムを基に並列コードブック生成アルゴリズムを設計し、1)競合のための歪み演算における細粒度並列性,2)入力ベクトルとコードワードを単位とする粗粒度並列性のそれぞれを利用する並列処理方式を確立した。1)を利用する並列アルゴリズムはVQプロセッサ内部で行う計算のためのものであり、競合学習におけるコードワードの更新に遅延を許容することにより、高い並列性を引き出すことに成功している。2)を利用する並列アルゴリズムは大規模なコードブック生成を複数の小さなコードブック生成問題に分割するものであり、VQプロセッサを複数並べて並列処理を行う場合に適している。次に、シストリックメモリアーキテクチャに基づき 1)の並列MMPDCLアルゴリズムを処理するVQプロセッサ設計を行った。本アーキテクチャは、シストリックアレイによる超並列演算と、演算回路近傍にメモリを配置する機能メモリの広帯域データ参照の2つの特長を併せ持つ。設計したVQプロセッサは、ハードウェアコストを削減するために固定小数点演算を用い、また演算を簡略化しているが、量子化誤差の点で遜色の無いコードブックを生成可能であることが、ソフトウェアシミュレーションにより明らかとなった。また、FPGAを用いた試作により、シストリックメモリの超並列性が汎用プロセッサと比べて高い速度向上を与えることを確認できた。以上要するに、3次元データを圧縮・伸張するための超高速な処理系を与えるこの研究成果は、3次元脳診断統合化支援システムの実用化を目指す上で非常に有益かつ重要である。

In this study, the design and evaluation of the basic and three-dimensional quantization (VQ) system were carried out. The following is a summary of the research results of Heisei 16. MMPDCL(Maximum Parity Reduction and Coopetition Learning): 1) Fine-grained parallelism of base parallel generation; 2) Coopetition of base parallel generation; 3) Coarse-grained parallelism of base parallel generation; 4) Parallel processing of base parallel generation. 1) Use of parallel to parallel. 2) Use of parallel processing to generate large numbers of small numbers of small numbers of large numbers of small numbers of large numbers of small numbers of small numbers of large numbers of small numbers The second is the parallel MMPDCL. The function of this algorithm is to configure the domain data reference of the algorithm and to maintain it. The design of VQ is based on fixed decimal point calculation, simplified calculation, quantization error, and non-zero decimal point generation. The FPGA is used to test and verify the parallelism of the system. The above research results are very useful and important for the implementation of the integrated diagnosis support system for three-dimensional diagnosis.

项目成果

A Distributed Register File Architecture for Executing Scientific Applications

用于执行科学应用的分布式寄存器文件架构

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Information 7・2
• 作者: 百瀬 真太郎;Takeshi Miura;Kentaro Sano;Kentaro Sano;Kentaro Sano;Kentaro Sano;Kentaro Sano;Shintaro Momose;Takeshi Miura;Shintaro Momose;高木知陽;Mutsuo Ito;Clecio Donizete Lima
• 通讯作者: Clecio Donizete Lima

Fast Codebook Design for Vector Quantization on Partitioned Space

分区空间矢量量化的快速码本设计

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of the 2nd IEEE International Conference on Information Technology and Applications(ICITA2004) (CDROM)
• 作者: 百瀬 真太郎;Takeshi Miura;Kentaro Sano;Kentaro Sano;Kentaro Sano;Kentaro Sano;Kentaro Sano;Shintaro Momose;Takeshi Miura;Shintaro Momose
• 通讯作者: Shintaro Momose

Simulating Fine-Grain Thermal Behaviors on VLSIs

模拟 VLSI 上的细粒度热行为

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of Internatioanl Workshops on Thermal Investigations of ICs and Systems(THERMINIC2004)
• 作者: 百瀬 真太郎;Takeshi Miura;Kentaro Sano;Kentaro Sano;Kentaro Sano;Kentaro Sano;Kentaro Sano;Shintaro Momose;Takeshi Miura;Shintaro Momose;高木知陽;Mutsuo Ito
• 通讯作者: Mutsuo Ito

High-Speed Codebook Design by the Multipath Competitive Learning on a Systolic Memory

脉动存储器上的多路径竞争学习的高速码本设计

• 发表时间: 2004
• 期刊: WSEAS Transactions on Circuits and Systems 10・3
• 作者: 百瀬 真太郎;Takeshi Miura;Kentaro Sano
• 通讯作者: Kentaro Sano

Differential coding scheme for efficient parallel image composition on a PC cluster system

• DOI: 10.1016/j.parco.2003.11.001
• 发表时间: 2004-02
• 期刊: Parallel Comput.
• 作者: K. Sano;Y. Kobayashi;Tadao Nakamura