| 講演名 | 2007-01-26 パイプライン化したビットシリアル単一磁束量子マイクロプロセッサの開発(ディジタル・一般) 田中 雅光, 山梨 裕希, 入江 直樹, 朴 熙中, 岩崎 真悟, 武富 一博, 藤巻 朗, 吉川 信行, 寺井 弘高, 萬 伸一, |
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| 抄録(和) | われわれは、パイプライン化した単一磁束量子マイクロプロセッサCORElβの設計を行い、その動作をオンチップでの高速試験で実証した。このマイクロプロセッサでは、16bitの命令と8bitのデータをビットシリアル方式で扱い、単一磁束量子回路の高いスループット特性を利用することで高い性能/消費電力比を達成している。われわれは、複雑なパイプライン処理を効果的に実装するために、ビットシリアル処理と命令実行のためのクロック信号とを分離し、ワンホットエンコーディングによるコントローラや読み書きが独立に行えるレジスタファイル、タイミング調整を容易にするためのバッファなどいくつかの要素回路を開発した。また、CORElβは10,000接合を超える大規模回路となるため、バイアス供給線を超伝導層で完全に被覆したセルライプラリと8mm角のチップを採用し、バイアス電流の供給に伴う磁場の影響を排除した。試作したCORElβは命令とデータのビット操作について最大25GHz,17GHzのクロックで動作し、消費電力は3.4mWであった。ピーク性能は1400MOPS(million operations per second)と見積もられる。 |
| 抄録(英) | A pipelined single-flux-quantum microprocessor, called CORElβ has been designed and its perfect operations have been demonstrated by on-chip high-speed testing. High performance-to-power consumption ratio is achieved in this microprocessor, because bit-serial processing is employed for 16-bit instructions and 8-bit data and the high-throughput nature of single-flux-quantum circuit is utilized. In order to realize a complex pipeline processing effectively, we separated the clock signals for bit operations and instruction execution, and developed several component circuits including a controller designed with use of one-hot encoding, a register file which can be written and read independently, buffers for ease of the timing design. The CORElβ is a large-scale circuit made up of over 10,000 junctions. We eliminated the harmful effects due to the large bias current supplying by introducing fully superconductively-shielded cell library and an 8-mm square chip. The designed CORElβ has operated correctly up to 25GHz and 17GHz for bit operations of instructions and data, respectively, consuming 3.4mW powers. The peak performance has been estimated to be 1400 million operations per second (MOPS). |
| キーワード(和) | 超伝導デバイス / 単一磁束量子回路 / SFQ / マイクロプロセッサ |
| キーワード(英) | Superconductive Device / Single-Flux-Quantum Logic / SFQ / Microprocessor |
| 資料番号 | SCE2006-33 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | SCE |
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| 開催期間 | 2007/1/19(から1日開催) |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | |
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| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Superconductive Electronics (SCE) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | パイプライン化したビットシリアル単一磁束量子マイクロプロセッサの開発(ディジタル・一般) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Development of Pipelined Bit-Serial Single-Flux-Quantum Microprocessors |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 超伝導デバイス / Superconductive Device |
| キーワード(2)（和/英） | 単一磁束量子回路 / Single-Flux-Quantum Logic |
| キーワード(3)（和/英） | SFQ / SFQ |
| キーワード(4)（和/英） | マイクロプロセッサ / Microprocessor |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 田中 雅光 / Masamitsu TANAKA |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 名古屋大学 Nagoya University |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 山梨 裕希 / Yuki YAMANASHI |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学 Yokohama National University |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 入江 直樹 / Naoki IRIE |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 名古屋大学 Nagoya University |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 朴 熙中 / Hee-joung PARK |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学 Yokohama National University |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 岩崎 真悟 / Shingo IWASAKI |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 名古屋大学 Nagoya University |
| 第 6 著者 氏名（和/英） | 武富 一博 / Kazuhiro TAKETOMI |
| 第 6 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学 Yokohama National University |
| 第 7 著者 氏名（和/英） | 藤巻 朗 / Akira FUJIMAKI |
| 第 7 著者 所属（和/英） | 名古屋大学 Nagoya University |
| 第 8 著者 氏名（和/英） | 吉川 信行 / Nobuyuki YOSHIKAWA |
| 第 8 著者 所属（和/英） | 横浜国立大学 Yokohama National University |
| 第 9 著者 氏名（和/英） | 寺井 弘高 / Hirotaka TERAI |
| 第 9 著者 所属（和/英） | 情報通信研究機構 NICT |
| 第 10 著者 氏名（和/英） | 萬 伸一 / Shinichi YOROZU |
| 第 10 著者 所属（和/英） | 日本電気株式会社 NEC Corporation |
| 発表年月日 | 2007-01-26 |
| 資料番号 | SCE2006-33 |
| 巻番号（vol） | vol.106 |
| 号番号（no） | 503 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |