2022/03/17 更新

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カゴタニ ヒロト
籠谷 裕人
KAGOTANI Hiroto
所属
教育推進機構 准教授
職名
准教授
外部リンク

学位

  • 博士(工学) ( 東京工業大学 )

研究キーワード

  • VLSIシステム設計

  • 非同期式プロセッサ

  • 自動合成

  • 局所性緩和

  • 非同期式回路

  • ランダム割当て

  • 最適化

  • パイプライン

  • 非同期式VLSIシステム

  • スケジューリング

  • 非同期式回路テスト

  • 非同期式論理合成

  • パイプライン動作

  • グラフ変形

  • 演算器割当て

  • パイプライン機構

  • 2相動作

  • 2相非同期式回路

  • 依存性グラフ

  • マッチング問題

研究分野

  • 情報通信 / 計算機システム

経歴

  • 岡山大学   全学教育・学生支援機構   准教授

    2020年4月 - 現在

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  • 岡山大学   大学院自然科学研究科   講師

    2005年4月 - 2020年3月

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  • 岡山大学   工学部   講師

    1998年7月 - 2005年3月

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  • 岡山大学   工学部   助手

    1994年10月 - 1998年6月

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論文

  • 位数4の有理点を用いたCurve25519に対するサイドチャネル攻撃に関する考察

    谷田 翔吾, 上竹 嘉紀, 小椋 央都, 日下 卓也, 籠谷 裕人, 野上 保之

    DAシンポジウム2019論文集   ( 2019 )   69 - 74   2019年8月

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    記述言語:日本語  

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  • パイプライン化依存性グラフを簡単化するための効率的な等価性判定アルゴリズム

    籠谷 裕人, 杉山 裕二, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会論文誌 D   100 ( 6 )   616 - 626   2017年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

    依存性グラフに基づいた非同期式パイプライン制御回路の設計方法が提案されている.この設計法の最終段階においては,依存性グラフと縮小した依存性グラフの等価性を何度も繰返し判定することにより,簡単化した依存性グラフが得られる.しかし,この判定には多数の状態をもつオートマトンを扱うため,その計算量は極めて大きい.本論文では,この等価性判定のための新たな効率的なアルゴリズムを提案する.まず,基本操作の実行順序の半順序をコンパクトに表現するために,基本操作直結因果関係グラフ O˙ を定義する.次に,分岐系列ごとに O˙ の高々二つの部分グラフが一致するとき,かつそのときに限り,二つの依存性グラフが等価であることを証明する.更に,等価性の判定に必要な分岐系列のサイズと数が有限であることを証明する.最後に,上述の原理を用いたアルゴリズムの計算量が従来法に比べて大幅に小さいことを示す.

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  • 内部電流源による暗号回路のサイドチャンネル情報漏洩部特定の試み : AES回路を実装したFPGAに対する検討 (環境電磁工学)

    五百旗頭 健吾, 河田 直樹, 矢野 佑典, 籠谷 裕人, 豊田 啓孝

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   116 ( 253 )   79 - 84   2016年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

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  • 暗号回路におけるサイドチャネル情報漏洩挙動の内部電流源による分析

    五百旗頭 健吾, 田井 伸拓, 籠谷 裕人, 大西 紘之, 豊田 啓孝, 渡辺 哲史

    電気学会論文誌A(基礎・材料・共通部門誌)   136 ( 6 )   365 - 371   2016年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 電気学会  

    Cryptographic circuits were analyzed regarding their side-channel information leaking behavior based on internal current source. Cryptographic circuits were implemented in an FPGA with registers arranged to demonstrate three known side-channel information leaking behaviors; (1) leakage is reduced by making Hamming distance (HD) at registers constant, (2) leakage increases with signal-to-noise ratio of side-channel traces, and (3) unbalance of routing path from registers to load circuits produces leakage. The implemented circuits were measured in terms of voltage fluctuation in the power distribution network for FPGA core circuit where the circuits were implemented. The measured voltage fluctuations were converted into internal current sources that were exploited to analyze the information leaking behavior by applying a side-channel analysis, correlation power analysis (CPA). The analysis confirmed that internal current source clearly demonstrated the side-channel information leaking behaviors. This results suggests that internal current source would allow to understand what parts of encryption circuits largely contribute to leak information and how to develop an efficient and low-cost countermeasure against side-channel attacks.

    DOI: 10.1541/ieejfms.136.365

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  • FPGA Implementation of Various Elliptic Curve Pairings over Odd Characteristic Field with Non Supersingular Curves.

    Yasuyuki Nogami, Hiroto Kagotani, Kengo Iokibe, Hiroyuki Miyatake, Takashi Narita

    IEICE Trans. Inf. Syst.   99-D ( 4 )   805 - 815   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IEICE-INST ELECTRONICS INFORMATION COMMUNICATIONS ENG  

    Pairing-based cryptography has realized a lot of innovative cryptographic applications such as attribute-based cryptography and semi homomorphic encryption. Pairing is a bilinear map constructed on a torsion group structure that is defined on a special class of elliptic curves, namely pairing-friendly curve. Pairing-friendly curves are roughly classified into supersingular and non supersingular curves. In these years, non supersingular pairing-friendly curves have been focused on from a security reason. Although non supersingular pairing-friendly curves have an ability to bridge various security levels with various parameter settings, most of software and hardware implementations tightly restrict them to achieve calculation efficiencies and avoid implementation difficulties. This paper shows an FPGA implementation that supports various parameter settings of pairings on non supersingular pairing-friendly curves for which Montgomery reduction, cyclic vector multiplication algorithm, projective coordinates, and Tate pairing have been combinatorially applied. Then, some experimental results with resource usages are shown.

    DOI: 10.1587/transinf.2015ICP0018

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/journals/ieicet/ieicet99d.html#NogamiKIMN16

  • 内部等価電流源に基づくAES暗号回路の情報漏洩源としての挙動分析 (環境電磁工学)

    田井 伸拓, 五百旗頭 健吾, 籠谷 裕人, 大西 紘之, 前島 一仁, 豊田 啓孝, 渡辺 哲史

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 93 )   13 - 18   2014年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    我々は暗号IC内部で発生するスイッチング電流を等価電流源として同定している,内部等価電流源を調べることにより暗号ICのサイドチャネル攻撃に対する安全性を評価でき,効果的な安全設計実現を期待できる.本稿ではサイドチャネル攻撃対策を付加したAES回路と未付加の回路をFPGA実装し,暗号処理に伴って発生するスイッチング電流の情報漏洩源としての挙動を,内部等価電流源に基づき調べた.結果,レジスタ遷移より前に電流値の分散が小さくなる時間が存在し,その時刻において電流値と中間値HDとの相関が高くなり,情報漏洩が発生していることを確認した.内部等価電流源を利用することにより,暗号IC内部の情報漏洩源としての挙動をより詳細に分析できる可能性を示した.

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  • 複数の最大遅延ループを持つ非同期式回路のSDI遅延仮定を用いた縮小法 (リコンフィギャラブルシステム)

    田崎 智也, 籠谷 裕人, 杉山 裕二

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   113 ( 418 )   43 - 48   2014年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    非同期式パイプライン回路を設計する手法の一つとして,依存性グラフを用いた合成法が提案されている.この合成法は現実では起こりえない遅延変動も想定したQDI遅延モデルを採用しているため,回路規模が大きくなる問題があり,その解決策としてより現実的なSDI遅延モデルを採用し,最大遅延ループの性質を利用した規模縮小法が提案された.本稿では,最大遅延ループが複数ある場合にも適用できるようにこの手法を改良する.

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  • CUDAを用いた多倍長循環ベクトル乗算アルゴリズムの並列化実装 (リコンフィギャラブルシステム)

    原村 知志, 籠谷 裕人, 野上 保之, 杉山 裕二

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   113 ( 418 )   109 - 112   2014年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    近年,GPUを数値演算に用いるGPGPUの環境が整い,GPGPUを用いた暗号実装の研究が盛んに行われている.本稿では,ペアリング暗号のための拡大体上で乗算が効率よく行える循環ベクトル乗算アルゴリズムについて,素体の標数を256bitとしてGPUにより実装を行った.その中で,乗算剰余算を効率よく行うために,モンゴメリ乗算を適用した.NVIDIA GeForce GTX680への実装では,CPU(Core i7 3970X)に対して10倍以上遅いという結果になった.

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  • 電源線から侵入した外乱に起因するクロックグリッチによるFPGA誤動作事例

    五百旗頭 健吾, 前島 一仁, 渡辺 哲史, 籠谷 裕人, 野上 保之, 林 優一, 豊田 啓孝, 曽根 秀昭

    エレクトロニクス実装学術講演大会講演論文集   28 ( 0 )   63 - 66   2014年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人エレクトロニクス実装学会  

    バルク電流やバーストといった外乱注入により発生した暗号FPGAの誤動作に関して考察した。特に発生した誤動作の直接原因がクロックグリッチの場合について、まず、外乱によりFPGAのクロック配線にグリッチが重畳することを実験により検証した。次に、発生した誤動作をグリッチ付クロックをFPGAに直接与える構成において再現し、回路動作とグリッチの関係を検証した。以上の実験結果に基づき、外乱によりクロックグリッチが発生した場合の誤動作発生機構、および評価環境における誤動作発生確率を示した。

    DOI: 10.11486/ejisso.28.0_63

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  • Investigation in Burst Pulse Injection Method for Fault Based Cryptanalysis

    Kengo Iokibe, Kazuhiro Maeshima, Hiroto Kagotani, Yasuyuki Nogami, Yoshitaka Toyota, Tetsushi Watanabe

    2014 IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY (EMC)   743 - 747   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IEEE  

    This paper investigated about introduction of the burst pulse injection method standardized for immunity tests to a cryptanalysis using faulty ciphertexts. We investigated the potential of the burst injection method to induce faulty ciphertexts experimentally. Firstly, the standard burst pulse was injected through the power cable to a cryptographic module implementing the Advanced Encryption Standard (AES) on a field programmable gate array (FPGA). As a result, it was confirmed that the burst pulse injection might cause clock glitches on the module. Secondly, the clock glitch was varied in magnitude and timing by use of two pulse generators and transmitted to the AES circuit to clarify what types of clock glitch induce critical faulty ciphertexts suited for recovering the crypto-key successfully. Results confirmed that the clock glitch had potential to induce faulty ciphertexts when it exceeded the threshold and produced a clock interval shorter than the critical path delay in the target round. The two experimental results suggested that burst pulse injection to cryptographic modules through their power cables is a possible scenario of fault analysis attacks.

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  • Analysis on Equivalent Current Source of AES-128 Circuit for HD Power Model Verification

    Kengo Iokibe, Kazuhiro Maeshima, Hiroto Kagotani, Yasuvuki Nogami, Yoshitaka Toyota, Tetsushi Watanabe

    2014 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY, TOKYO (EMC'14/TOKYO)   302 - 305   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IEEE  

    We analyzed equivalent current source of cryptographic circuits implemented on a field programmable gate array (FPGA). The equivalent current source represented internal switching current behaviors in the cryptographic circuits during an Advanced Encryption Standard (AES) operation. In this work, the internal current was analyzed for extracting leakage functions and correlation coefficients from scatter diagrams of the Hamming Distance (HD) of AES intermediate values and the current magnitudes. The obtained leakage functions were confirmed a well-known assumption on the HD power model that magnitude of switching current due to transition of register states is proportional to HD of the register. The internal current was also investigated in terms of correlation with the HD model. Correlation coefficients increased as transforming the external power trace in the internal current because two types of noise were reduced by the transform; constant noise and overlap effect of successive rounds. The noise reduction inferred that the use of the internal current source would provide more precise verification of countermeasures.

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  • セレクト及びマージ頂点数の最小化によるパイプライン化依存性グラフの簡単化

    籠谷 裕人, 杉山 裕二, 岡本 卓爾, MA Bin, CHNG Eng Siong, LI Haizhou

    電子情報通信学会論文誌. D, 情報・システム = The IEICE transactions on information and systems (Japanese edition)   95 ( 5 )   1206 - 1215   2012年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    非同期式制御回路の合成のための依存性グラフのパイプライン化アルゴリズムは既に提案されているが,このために複製されたセレクト及びマージの頂点数が多数存在するので,しばしば,パイプライン化依存性グラフの構成が複雑になる.本論文では,複製された頂点のうち冗長な組を単一化することによる依存性グラフの簡単化手法を提案する.まず,基本操作の頂点におけるトークン移動の並列性を損なうことなく,複製されたセレクト及びマージの頂点が単一化できる条件を導出している.次に,この条件を有限オートマトンの等価性により判定する方法を明らかにしている.最後に,この手法によりパイプライン化依存性グラフにおけるセレクト及びマージの頂点数を最小化するための手続きを与えている.

    DOI: 10.1587/transinf.E95.D.1206

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  • D-6-3 依存性グラフの最大遅延ループを用いた非同期式回路の規模縮小法(D-6.コンピュータシステムA(アーキテクチャ),一般セッション)

    吉武 央智, 籠谷 裕人, 杉山 裕二

    電子情報通信学会総合大会講演論文集   2012 ( 1 )   64 - 64   2012年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

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  • D-1-1 CUDAを用いた分枝限定法の実装と評価(D-1.コンピュテーション,一般セッション)

    入江 豪, 籠谷 裕人, 杉山 裕二

    電子情報通信学会総合大会講演論文集   2012 ( 1 )   1 - 1   2012年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

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  • 循環ベクトル乗算アルゴリズムの省メモリ実装

    高橋 龍介, 根角 健太, 高井 悠輔, 野上 保之, 籠谷 裕人, 成田 隆

    電子情報通信学会技術研究報告. SITE, 技術と社会・倫理 : IEICE technical report   111 ( 124 )   145 - 150   2011年7月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    著者らは標数と拡大次数に対して柔軟に対応できるような拡大体上乗算アルゴリズムとして,循環ベクトル乗算アルゴリズム(CVMA)を提案している.CVMAをハードウェア実装するために,SITA2010にて根角らは2重ループを1重ループ構造に改良したが,その実装には多くのメモリを使用するという問題点が生じている.そこで本稿では,その改良されたCVMAをより省メモリで実装する方法を提案する.

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  • 非同期式制御回路合成のための依存性グラフパイプライン化アルゴリズムの検証

    籠谷 裕人, 杉山 裕二

    電子情報通信学会論文誌. D, 情報・システム = The IEICE transactions on information and systems (Japanese edition)   93 ( 11 )   2343 - 2353   2010年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では,依存性グラフで与えられた非同期式プロセッサの仕様をもとに,パイプライン化された依存性グラフを生成するパイプライン化アルゴリズムの正当性と完全性を検証している.正当性については,アルゴリズムの適用によって計算結果の等しい等価な依存性グラフが生成されることをアルゴリズムの正当性と定義し,いくつかの中間的なグラフを導入して,等価性の推移律により証明している.完全性については,仕様上並列化してはならない依存性グラフ上の頂点対を明確にした上で,これら以外の頂点対がすべて並列化されることをアルゴリズムの完全性と定義し,動的な並列動作を静的に表現するためのグラフを導入することにより証明している.

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  • MRCPの分類とその素体上の乗算への循環ベクトル乗算アルゴリズムの適用

    高井 悠輔, 根角 健太, 野上 保之, 森川 良孝, 籠谷 裕人

    電子情報通信学会技術研究報告. IT, 情報理論   110 ( 137 )   19 - 24   2010年7月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    著者らは,拡大体上の汎用的な乗算アルゴリズムとして,循環ベクトル乗算アルゴリズム(Cyclic vector multiplication algorithm:CVMA)を提案してきた.最近,GrangerらがMinimal Redundancy Cyclotomic Primes(MRCPs)を考案し,これを法とする整数乗剰余算にCVMAが活用できることを示した.本稿では,MRCPsの条件を詳細化するとともに,それに基づいてCVMAを利用したMRCP乗算アルゴリズムについても詳細化する.

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  • 協同ソフトウェア資産管理のための Web アプリケーションの設計と開発

    戸取 暁俊, 籠谷 裕人, 杉山 裕二

    電子情報通信学会技術研究報告. NS, ネットワークシステム   108 ( 457 )   217 - 222   2009年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    大学や企業にとって,ソフトウェア資産の厳格な管理と適正な使用は社会的責務の一つである.本研究室においても,定期的にソフトウェア資産の調査を行って結果を大学に提出しているが,その方法は効率が悪く,誤りも混入しやすい.そこで本研究では,LAN内で効率的に誤りなくソフトウェア資産調査と管理を行うことのできるWebアプリケーションを設計し開発する.提案システムでは,研究室の各構成員がWebブラウザからシステムにログインし,PC情報とインストール済ソフトウェアの情報を登録する.また,これらの情報を手動で調べることによる手間と誤りを削減するために,ワンクリックで自動調査と登録を済ませられる機能などを実装した.開発したシステムを用いて,研究室の構成員によるソフトウェア資産調査を行い,評価アンケートを実施した結果,ユーザ・インタフェースの改善の余地はあるものの,提案システムの有用性が評価された.

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  • 仮想マシンモニタ "Xen" を用いたスケーラブルな Web サーバシステムの提案

    小路 朋也, 井上 勇樹, 舩曵 信生, 中西 透, 籠谷 裕人

    電子情報通信学会技術研究報告. NS, ネットワークシステム   108 ( 286 )   105 - 108   2008年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    近年,計算機資源利用の効率化,システム管理の容易化などの利点から,サーバ構築に仮想化技術が用いられている.また,仮想サーバを用いたサーバクラスタシステムの構築手法も提案されている.本稿では,仮想化技術を用いた安全でスケーラブルなWebサーバシステムを提案する.提案システムでは,プラットフォームおよびシステム内データ通信路の安全性を確保するため,SSL認証による各Webサーバホストの正当性検証と暗号化通信を実現する.また,システム管理を容易とするために,システム管理ツールの採用により,OS,Webサーバなど実行環境の自動更新機能を実現する.システム管理ツールPuppet,システム監視・管理ライブラリRuby SNMP,仮想マシンモニタXenを用いて提案システムの実装を行った.本システムの評価実験の結果,短時間でWebサーバシステムの拡張が可能であることが明らとなった.

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  • 依存性グラフを利用した非同期式パイプライン合成のための制御回路の構成法

    籠谷 裕人, 杉山 裕二, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会論文誌. D, 情報・システム = The IEICE transactions on information and systems (Japanese edition)   91 ( 2 )   402 - 412   2008年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では依存性グラフによるパイプラインの仕様から非同期式パイプライン制御回路を構成する方法を提案している.そのために,依存性グラフの各ノードを制御モジュールとして実現し,これを依存性グラフのノード接続関係に従って制御チャネルによって接続するという方針を採用している.制御チャネルの実現方法として,非ゼロ復帰型とゼロ復帰型の2種類を検討し,それぞれの場合の各制御モジュールの入出力仕様を発見的に信号遷移グラフで記述した後,petrifyにより論理合成を行っている.また,2種類の制御モジュールセットの比較により,遅延ではゼロ復帰型が,回路量と消費電力では非ゼロ復帰型が有利であることを示す.

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  • 制御フローグラフを用いた非同期式パイプライン合成

    籠谷 裕人, 杉山 裕二, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会論文誌. D, 情報・システム = The IEICE transactions on information and systems (Japanese edition)   90 ( 5 )   1167 - 1177   2007年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では制御フローグラフの一種である依存性グラフを用いた非同期式プロセッサ設計のためのパイプライン合成手法を提案している.本手法では,まず,CHP形式で与えた仕様をシーケンシャルな依存性グラフで表現し,これを実行順序制約のあるマイクロ操作(基本操作)対のみの実行順序を表す最小依存性グラフ集合に変換する.次に,最小依存性グラフからパイプライン化依存性グラフを合成する.本合成法によれば,Teifelらが提案している合成手法に比べて,データパスにおけるレジスタ数が大幅に軽減できる.

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  • VNCプロクシのネットワーク負荷分散性能の評価

    松本 康平, 籠谷 裕人, 甲本 卓也, 舩曵 信生

    電子情報通信学会技術研究報告. NS, ネットワークシステム   106 ( 355 )   51 - 54   2006年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本研究グループでは,VNC (Virtual Network Computing)を多数のクライアントが接続する環境で使用する場合に生じるネットワーク・CPU負荷の増加とクライアント間の識別の問題を解決する手段としてVNCプロクシを開発している.本稿では,実環境での実験を通して,VNCプロクシのネットワーク負荷分散性能を評価する.実験ではネットワークのトポロジを考慮してプロクシを配置し,転送量と遅延を測定する.実験結果から,プロクシを用いたことによる大きな遅延も無く,ネットワーク負荷を分散できていることを確認した.

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  • 制御フローグラフを用いた非同期式パイプライン合成

    籠谷 裕人, 杉山 裕二, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会技術研究報告. CPSY, コンピュータシステム   106 ( 199 )   1 - 6   2006年7月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では制御フローグラフの一種である依存性グラフを用いた非同期式プロセッサ設計のためのパイプライン合成手法を提案している。本手法では、まず、CHP形式で与えた仕様をシーケンシャルな依存性グラフで表現し、これを実行順序制約のあるマイクロ操作(基本操作)対のみの実行順序を表す最小依存性グラフ集合に変換する。次に、最小依存性グラフからパイプライン化依存性グラフを合成する。本合成法によれば、Teifelらが提案している合成手法に比べて、データパスにおけるレジスタ数が大幅に軽減できる。

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  • VNCにおける負荷分散と操作権限制御を目的としたプロクシの提案

    松本 康平, 籠谷 裕人, 甲本 卓也, 舩曵 信生

    電子情報通信学会技術研究報告. NS, ネットワークシステム   106 ( 41 )   57 - 60   2006年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    VNC(Virturl Network Computing)はインターネットを介してサーバのデスクトップ画面を手元のクライアントに表示し,その遠隔操作を可能にするアプリケーションである.VNCでは,クライアント数に比例してサーバからの転送量が増加すること,クライアントごとにサーバの操作権限を割り当てることができないといった問題点がある.これらの問題点は特に多数のクライアント間でVNCを利用する場合に顕著となる.そこで,本論文ではこれらの問題点の解決法として,VNCプロクシを提案する.本VNCプロクシでは,前者にはデスクトップ画面情報の中継処理を行うことでネットワーク負荷を分散し,後者にはパスワードによるクライアントごとの操作権限制御を行う.

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  • 1次元処理に分解することにより実現したアフィン変換の高速化 : 並列データパスを持つDSPの利用を前提として

    太田 寛志, 尾崎 亮, 籠谷 裕人, 橋本 禮治, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会技術研究報告. IE, 画像工学   105 ( 689 )   27 - 32   2006年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では,動画像に対する高速アフィン変換手法について述べる.この手法では,並列データパスとデータバッファのためのローカルメモリとを備えたDSPの利用を前提としている.アフィン変換は,水平方向と垂直方向とに分解して得られる2つの連続した1次元処理として実行される.主メモリ(MM)およびローカルメモリ(LM)は,この処理を高速化するために,それぞれ,動画像をフレーム単位で格納するリングバッファ構成およびフレーム画像を部分画像単位で格納するリングバッファ構成で利用される.並列データパス数は,MM-LM間における(フレーム画像の)部分画像の転送時間とそれに対する(並列データパスによる)内挿処理時間とがほぼ等しくなるように選ぶことが望ましい.実験の結果,本手法によるアフィン変換の処理速度が従来法の約5倍となることを確認している.

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  • Superconductive logic circuits constructed by the use of two thresholds of SQUID.

    Masahiro Kawai, Yoichiro Sato, Hiroto Kagotani, Takuji Okamoto

    Systems and Computers in Japan   36 ( 2 )   42 - 50   2005年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/scj.20136

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  • 非同期式パイプライン制御回路の論理合成法

    大西 陽三, 籠谷 裕人, 杉山 裕二, 岡本 卓爾

    情報処理学会研究報告. SLDM, [システムLSI設計技術]   117   191 - 196   2004年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人情報処理学会  

    本論文では,依存性グラフと依存関係の組で与えた仕様から,非同期式プロセッサのパイプライン制御回路を合成する手法を提案している.この手法により,依存性グラフと依存関係にしたがって各ノードに対応する制御モジュールを適宜ハンドシェーク接続するだけで制御回路を実現させることができる.特に,制御の流れを稼働相と休止相に分け,それらを並列に動作させることにより,パイプラインの高速化を図っている.また,この手法により,従来の手法よりもハードウェア量が小さくなると考えられる.

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  • 非同期式パイプライン制御回路の論理合成法

    大西 陽三, 籠谷 裕人, 杉山 裕二, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会技術研究報告. DC, ディペンダブルコンピューティング   103 ( 482 )   121 - 126   2004年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では,依存性グラフと依存関係の組で与えた仕様から,非同期式プロセッサのパイプライン制御回路を合成する手法を提案している.この手法により,依存性グラフと依存関係にしたがって各ノードに対応する制御モジュールを適宜ハンドシェーク接続するだけで制御回路を実現させることができる.特に,制御の流れを稼働相と休止相に分け,それらを並列に動作させることにより,パイプラインの高速化を図っている.また,この手法により,従来の手法よりもハードウェア量が小さくなると考えられる.

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  • 非同期式プロセッサのパイプライン化アルゴリズム : 条件分岐のない場合

    籠谷 裕人, 杉山 裕二, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会技術研究報告. VLD, VLSI設計技術   104 ( 321 )   9 - 14   2004年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では、非同期式プロセッサのスループット向上のためのパイプラインを自動的に合成する手法を提案する。この手法によれば、仕様をプロセッサ内の演算(基本操作)間の依存関係の集合として与えることによって、非同期式プロセッサにおける基本操作の処理手順を表現したパイプライン化依存性グラフを得ることができる。本論文は、条件分岐のない仕様のみを対象とする。

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  • Model analysis of coronary hemodynamics incorporating autoregulation.

    Mitsuyasu Kagiyama, Hiroyuki Michinishi, Hiroto Kagotani, Takuji Okamoto, Yasuo Ogasawara, Fumihiko Kajiya

    Systems and Computers in Japan   35 ( 14 )   21 - 31   2004年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/scj.10709

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  • SQUIDの二つのしきい値を利用した超伝導論理回路の構成法

    河合 雅弘, 佐藤 洋一郎, 籠谷 裕人, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会論文誌. D-I, 情報・システム, I-情報処理 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. D-I   86 ( 12 )   855 - 862   2003年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では,超伝導量子干渉素子(SQUID:Superconducting QUantum Interference Device)のもつ二つのしきい値を積極的に利用した超伝導論理回路の構成法を提案している.ここではまず,複数の入力をもつSQUIDの入出力特性が2しきい値論理関数として表現できることを示している.次に,すべての入力電流の重みが等しく,かつ,ジョセフソン接合の特性を変更することなくしきい値を変更できるようなSQUIDの構成を示している.各入力への重み付けは人力電流値ではなく内部インダクタンスの値の調整によって行い,SQUIDのしきい値の変更は付加した一つの人力に与えた定電流の値によって行っている.最後に,このSQUIDを用いて2〜4変数論理関数を実現した場合,一つのSQUIDで実現可能な論理関数の数が従来に比して大幅に増加し,しかも,動作領域もさほど低威しないことを明らかにしている.

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  • 冠循環血流動態シミュレーション

    小笠原 康夫, 道西 博行, 籠谷 裕人, 岡本 卓爾, 梶谷 文彦

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス   103 ( 376 )   45 - 45   2003年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

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  • 自動調節機能を考慮した冠循環血流動態のモデル論的解析

    鍵山 光庸, 道西 博行, 籠谷 裕人, 岡本 卓爾, 小笠原 康夫, 梶谷 文彦

    電子情報通信学会論文誌. D-II, 情報・システム, II-パターン処理 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. D-II   86 ( 10 )   1502 - 1510   2003年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では,冠循環における自動調節機能をモデル化し,拍動時における冠循環血流動態の解析を行っている.自動調節機能は,冠動脈平均圧が変化した場合でも,細動脈の平均血流量が心筋内の酸素消費量で決まるほぼ一定の値となるように,血管トーヌスに対応する血管特性の一部を制御することにより実現している.ここではこの機能を既存の3層冠循環血流動態モデルに組み込んだ上で,冠動脈圧波形の形状が正常な場合と収縮期高血圧となる場合の細動脈血流動態をシミュレーションによって解析している.

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    その他リンク: http://search.jamas.or.jp/link/ui/2004070791

  • 描画時合成方式と表示時合成方式の併用によるスムーズ操作が可能なマルチウィンドウシステム

    佐藤 洋一郎, 横平 徳美, 籠谷 裕人, 岡本 卓爾, 茅野 功

    電子情報通信学会論文誌. D-I, 情報・システム, I-情報処理 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. D-I   86 ( 9 )   650 - 660   2003年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では,描画時合成方式と表示時合成方式とを併用することにより,移動,リサイズ,スクロール等のウィンドウ操作をスムーズに実行することのできるマルチウィンドウシステムを提案している.このシステムには,ウィンドウ操作の対象となるウィンドウ(操作対象ウィンドウ)の画像を格納するためのメモリと,他のすべてのウィンドウの画像を描画時合成方式により合成した画像を格納するためのメモリとが設けられている.実画面に表示される画像は,両者のメモリから並列に読み出した画像を表示時合成方式によりマルチウィンドウ合成して得られる.640画素×480画素の表示装置を対象とした試作試験により,操作対象ウィンドウの更新に際して,表示画面上にちらつきが現れないことを確かめた.また,この試作試験の結果から,1280画素×1024画素の表示装置に対しても,スムーズなウィンドウ操作の実行が可能であろうことを示唆した.

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  • 自動調節機能を考慮した冠循環血流動態の解析

    鍵山 光庸, 道西 博行, 籠谷 裕人, 岡本 卓爾, 小笠原 康夫, 梶谷 文彦

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス   102 ( 597 )   17 - 20   2003年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では,冠循環における自動調節機能をモデル化し,拍動時における冠循環激流動態の解析を行っている。自動調節機能は,冠動脈平均圧が変化した場合でも,細動脈の平均血流量が心筋内の酸素消費量で決まるほぼ一定の値となるように,血管トーヌスに対応する血管エラスタンスの一部を制御することにより実現している。冠循環血流動態はこの機能を既存の3層冠循環血流動態モデルに組込んだ上で,シミュレーションによって解析している。

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    その他リンク: http://search.jamas.or.jp/link/ui/2003184015

  • Asynchronous PipeRench: Architecture and Performance Estimations.

    Hiroto Kagotani, Herman Schmit

    11th IEEE Symposium on Field-Programmable Custom Computing Machines (FCCM 2003)(FCCM)   121   2003年

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IEEE Computer Society  

    DOI: 10.1109/FPGA.2003.1227248

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/fccm/fccm2003.html#KagotaniS03

  • CMOS Dフリップフロップのカスケード接続により構成したシンクロナイザの性能評価式

    山外 芳伸, 佐藤 洋一郎, 籠谷 裕人, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会論文誌. D-1, 情報・システム 1-情報処理   84 ( 10 )   1484 - 1492   2001年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では, エッジトリガ型CMOS D フリップフロップ(以下, DFFと略記)のカスケード接続により構成されるシンクロナイザを対象に, メタステーブル動作に基づく誤動作の評価式を与えている.まず, カスケード接続の段数(以下, 単に段数という)が1のシンクロナイザを対象に, DFFの二つの入力が変化する時刻の差とDFFの伝搬遅延時間との関係を利用して, クロックパルスの周期, DFFに内臓されるMOSFETのプロセスパラメータ等の4種の設計パラメータを変数とする関数として評価式を導出している.次に, この評価式2以上のシンクロナイザに拡張している.全体の性能に対する初段を除く各段の寄与分を, 2段目以降のDFFの入力波形と初段のそれとの相違に応じて, 段数1の評価式を修正することにより表現している.そして, 段数2以上のシンクロナイザに対する評価式を, 各段の寄与分の積として与えている.最後に, この評価式に含まれる係数は, 部分的な設計パラメータ値の組合せに対して決定されている.更に, この評価式が, 他のパラメータの値の組合せに対しても, たかだか5%程度の誤差で評価指数の値を算出できることを示している.

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  • Synthesis of four-phase asynchronous control circuits from pipeline dependency graphs.

    Hiroto Kagotani, Takuji Okamoto, Takashi Nanya

    Proceedings of ASP-DAC 2001, Asia and South Pacific Design Automation Conference 2001(ASP-DAC)   425 - 430   2001年

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:ACM  

    DOI: 10.1145/370155.370439

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/aspdac/aspdac2001.html#KagotaniON01

  • 2相式非同期回路における2相制御モジュールの削減法

    籠谷 裕人, 岡本 卓爾, 南谷 崇

    第60回全国大会講演論文集   2000 ( 1 )   103 - 104   2000年3月

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  • Systematic reducing of metastable operations in CMOS D flip-flops.

    Yoichiro Sato, Yoshinobu Yamasoto, Masanori Saito, Hiroto Kagotani, Takuji Okamoto, Masahiro Kawai

    Systems and Computers in Japan   31 ( 3 )   20 - 28   2000年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/(SICI)1520-684X(200003)31:3<20::AID-SCJ3>3.0.CO;2-5

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  • A method of affine transformation for rectangular video image.

    Hiroto Kagotani, Yoichiro Sato, Yoshimichi Takahara, Takuji Okamoto

    Systems and Computers in Japan   31 ( 7 )   75 - 85   2000年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/(SICI)1520-684X(200007)31:7<75::AID-SCJ9>3.0.CO;2-P

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  • CMOSにより構成したシンクロナイザの性能評価式

    山外 芳伸, 佐藤 洋一郎, 籠谷 裕人, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会技術研究報告. CPSY, コンピュータシステム   99 ( 6 )   97 - 104   1999年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本研究では, エッジトリガ型CMOS D フリップフロップ(DFF)のカスケード接統により構成されるシンクロナイザを対象に, メタステーブル動作にもとづく誤動作に対する性能評価式を導出している. シンクロナイザの性能評価指数(誤動作の時間間隔の平均とその分散)は, クロックパルスの周期とデューティー比, カスケード接続の段数, DFFの特性, 同期化の対象となる入力の反転頻度(入力反転頻度)に依存する. ここでは, まず, これら5種のパラメータの評価指数に対する影響を定性的に検討し, これらのパラメータが, クロックパルスの周期とカスケード接続の段数, DFFの特性とクロックパルスのデューティー比および入力反転頻度という比較的独立性の高い3つのグループに分けられることを示している. 次に, 各グループ毎に評価指数に対する影響を定量的に解析し, これらの結果を統合することにより, 評価指数の算出式を導出している. この算出式の妥当性を検討した結果によれば, 本研究の算出式を用いることにより, 高々7%程度の誤差で, 評価指数を算出することができる.

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  • 同期式回路スケジューリング法に基づいた非同期式回路設計のための依存性グラフ作成法

    籠谷 裕人, 岡本 卓爾, 南谷 崇

    電子情報通信学会論文誌. A, 基礎・境界   82 ( 2 )   239 - 246   1999年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では, 回路で利用可能な演算器数の制約を課した上で, 同期式回路のスケジューリング法をCDFGに適用した結果を仕様として, 極力実行時間の短い非同期式回路を合成するための依存性グラフ作成法を提案する. まず, 本方法では, 演算器の共有による演算の実行順序制約が極力増加しないように, 各演算に演算器を割り当てる. 特に, 仕様に条件分岐が含まれる場合は, その分岐確率も考慮に入れる. 次に, この割当て結果から, 各演算間の実行順序制約とグラフの整合性を考慮しつつ, ハードウェアに直接マッピング可能な依存性グラフを生成する. 実験結果から, 実際のディジタルフィルタの仕様及びランダムに生成された仮想的な仕様のいずれにおいても, 提案法が有効に機能することが明らかになった.

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  • 競合処理用ジョセフソンフリップフロップの一構成法

    佐藤 洋一郎, 河合 雅弘, 籠谷 裕人, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会論文誌. D-1, 情報・システム 1-コンピュータ   82 ( 2 )   441 - 445   1999年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では, 直流電源で動作する競合処理用ジョセフソンフリップフロップを提案している. このフリップフロップは, 直流電源で動作する既存のジョセフソンフリップフロップにラッチアップを回避するためのSQUIDゲートと正帰還路とを付加することにより構成される.

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  • 同一構造の二つの機能ブロックを用いた長方形動画像用アフィン変換器

    高原 祥充, 籠谷 裕人, 佐藤 洋一郎, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会技術研究報告. CPSY, コンピュータシステム   98 ( 323 )   59 - 66   1998年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本研究では, 2種類の変換手順に基づいて長方形動画像をアフィン変換するアフィン変換器の構成法を提案している.本変換器は, 1フレーム分の画像を2フレームの時間でアフィン変換できる同一構造の機能ブロックを二つ並列に接続した構成をもち, それぞれは2種類のモジュールの組み合わせからなる.また, これらのモジュールの構成例も示している.特に, モジュール内では, 2種類の手順に対応するために複雑なアドレスの生成が必要となるが, 比較的単純な回路で構成できることも示している.このアフィン変換器は, 従来のものに比して, 動作速度を落とすことなくハードウェア量が減少している.

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  • CMOS D フリップフロップにおけるメタステーブル動作の組織的軽減法

    佐藤 洋一郎, 山外 芳伸, 斎藤 将徳, 籠谷 裕人, 岡本 卓爾, 河合 雅弘

    電子情報通信学会論文誌. D-1, 情報・システム 1-コンピュータ   81 ( 9 )   1090 - 1098   1998年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では, エッジトリガ型CMOS Dフリップフロップ(EDFF)とマスタスレーブ型CMOS Dフリップフロップ(MDFF)を対象に, メタステーブル(MS)動作の軽減法を組織的に検討している.まず, 計算機シミュレーションの結果から, EDFFとMDFFに内蔵される各フリップフロップ(FF)のMS動作発生機構を三つのタイプに大別し, この結果を利用してMS動作の軽減方針を示している.次に, これら三つのMS動作の一つをしきい値差法(FFのしきい値電圧と後続する素子のそれとに差を設け, MS動作の伝搬を阻止する方法)により完全に抑制し, 残りの二つをフィードバック法(付加的フィードバックによりMS動作持続期間を短縮する方法)により軽減するという統一的なMS動作軽減策を与えている.また, これらの方法を施す際に用いる回路の一部についても新たに提案している.最後に, 上述したMS動作軽減策により, EDFFとMDFFいずれにおいても, 入力位相差(クロックパルスの変化時刻と入力の変化時刻との差)に対するMS動作持続期間の増加割合が約1/4に, MS動作が生起する入力位相差の範囲が約1/3に低減されることを計算機シミュレーションによって示している.

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  • 信号変化生起条件判定のためのシンプレックスの高速化

    大西 淳, 籠谷 裕人, 杉山 裕二

    電子情報通信学会論文誌. D-1, 情報・システム 1-コンピュータ   81 ( 4 )   417 - 427   1998年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    非同期式論理回路のタイミング検証法として, 信号変化が生起するための条件を外部入力変化時刻や素子遅延に関する連立1次不等式で表し, その解の存否判定を行うという方法が提案されている.本論文ではこの解の存否判定高速化のために, シンプレックス法による判定過程において上述の連立1次不等式の係数行列の変換が繰り返されても, 行列要素が常に0, ±1に保たれることを明らかにし, この性質を利用するシンプレックス法の高速化法を提案している.また, いくつかの条件判定について比較を行い, 本方法が, 他の高速判定法と同程度にまでシンプレックス法を高速化していることを示している.

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  • シクロナイザの一性能評価法

    佐藤 洋一郎, 山外 芳伸, 籠谷 裕人, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会論文誌. D-1, 情報・システム 1-コンピュータ   81 ( 3 )   292 - 302   1998年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    シンクロナイザにおいては, 内蔵されるフリップフロップのメタステーブル動作に起因した誤動作が生起し得る.本論文では, この種の誤動作を統一的かつ高速に評価できる方法を提案している.まず, 統一的な評価を可能とするために, 非同期的な入力の変化時刻と同期式システムのクロックパルスの変化時刻とを比較・保持する機能をもつセルのカスケード接続により, シンクロナイザを構成している.次に, クロックパルスの変化時刻近傍での各セルの入力の振舞を表す3種の動作モードの1次元配列によりシンクロナイザの状態を表し, 状態推移を解析することにより, この状態推移が単純マルコフ連鎖であることを示している.また, メタステーブル動作に関連する状態推移確率については, 計算機シミュレーションにより比較的短時間で算出でき, 他のものについては解析結果から直ちに算出できることを示している.最後に, これらの解析結果を用いて, 誤動作発生間隔の平均(MTBF)と分散の算出式を状態推移確率の関数として与えると共に, これによる誤動作の評価例を示している.この結果によれば, 評価のための所要時間が, 既存の方法に比して, 大幅に短縮できる.

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  • 長方形動画像のための1アフィン変換法

    籠谷 裕人, 佐藤 洋一郎, 高原 祥充, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会論文誌. D-1, 情報・システム 1-コンピュータ   81 ( 1 )   11 - 20   1998年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では, 長方形動画像のための1アフィン変換法を提案している。この方法では, 入力された長方形動画像の各フレームを小正方形部分画像に分割し, これらを別々のメモリに格納した上で, 各部分画像に対して90度回転と1次元の幾何学変換とを交互に2回繰り返すことによってアフィン変換を実行している。この方法に基づくアフィン変換器の実現可能性については, 90度回転および1次元の幾何学変換のそれぞれに対応して2種類の機能モジュールを設け, これらの組合せとして構成したブロック図を与えることによって示している。また, 部分画像の適度なサイズの算出法と, 分割に伴うメモリ動作速度の緩和の程度についても明らかにしている。この方法ほ, 2種類の機能モジュールの組合せを変更するだけで, 異なるサイズの動画像に対しても容易に適用できる。

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  • 同期式回路スケジューリング法に基づいた非同期式回路設計のための依存性グラフ作成法

    籠谷 裕人, 岡本 卓爾, 南谷 崇

    電子情報通信学会技術研究報告. FTS, フォールトトレラントシステム   97 ( 224 )   47 - 54   1997年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本論文では、CDFGによって与えられた動作仕様をもとに、演算器数の制約の範囲内で、極力実行時間の短い非同期式回路を合成するための依存性グラフ作成法を提案する。本方法では、まず、与えられたCDFGに対して、同期式回路のスケジューリング法を適用する。そして、その結果を利用して、演算間の実行順序関係を極力削減するように、すなわち、演算器の共有による待合せがなるべく生じないように、演算器を割当てる。このとき、条件分岐が含まれる場合は、その分岐確率も考慮に入れる。次に、この割当てによって得られた共有関係をCDFGに付加した上で、グラフの整合性を考慮しながら、ハードウェアに直接マッピング可能な依存性グラフを生成する。

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  • 機能モジュールを用いた動画像用アフィン変換器

    籠谷 裕人, 高原 祥充, 浅井 智, 佐藤 洋一郎, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会技術研究報告. CPSY, コンピュータシステム   96 ( 231 )   47 - 54   1996年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    ディジタル動画像のアフィン変換は, 90度回転(RR)とX軸方向の1次元アフィン変換(XT)とを, この順に2回行うことにより実現できる. 本研究では, このためのRRとXTの機能を, 機能メモリモジュールの配列とその行ごとに設けた内挿モジュールにより実現する方法について述べる. 機能メモリモジュールはDRAM構造の低速2次元メモリセルアレーとその入出力側に付加したラインバッファを有する. そして, 内蔵された特殊なアドレス生成器による制御と内挿モジュールとの協調によって, 動画像の各フレームごとに, 正方形部分画像のRRとXTを並列に実行する. 機能メモリモジュールの最適規模は主としてDRAMセルの速度により決まる.

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  • 相互排他処理機能の依存性グラフ表現とその2相式非同期回路による実現

    籠谷 裕人, 小幡 聡徳, 岡本 卓爾, 南谷 崇

    電子情報通信学会論文誌. D-1, 情報・システム 1-コンピュータ   79 ( 5 )   237 - 244   1996年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    依存性グラフは, 条件分岐, ループ, 複雑な並列動作などを含むシステムを記述するための道具であり, 容易に2相式非同期回路に変換することができる. しかし, アービタによる相互排他処理機能を表現できないという問題があった. 本論文では, これを解決するため, 依存性グラフの拡張として, 相互排他処理機能を表すノードの追加を提案する. また, このノードからマッピングされる2相式非同期回路ブロックとして, 非同期式アービタとQモジュールによる構成を示す. 更に, 自掃モジュールによる高速化手法を適用できるように, 付加回路の挿入場所を決定するための競合関係を再定義する. 最後に, 相互排他処理機能を含むシステムの例として, 割込み制御システムと複数資源共用システムの記述と実現を示す.

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  • 非同期式プロセッサ設計のための依存性グラフのパイプライン化アルゴリズム

    籠谷 裕人, 岡本 卓爾, 南谷 崇

    電子情報通信学会技術研究報告. ICD, 集積回路   96 ( 20 )   9 - 16   1996年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    プロセッサ等のシステムの仕様を記述した依存性グラフから、回路プロックのネットワークへのマッピングによって、容易に非同期式回路が実現できる。しかし、このような手法では、与えられた仕様からパイプラインのための非同期式回路を合成することはできない。本論文では、処理の繰り返し実行を表現した依存性グラフをパイプライン表現に変換することのできるアルゴリズムを提案する。本アルゴリズムによれば、(1)すべてのバイプライン動作可能な処理の対を探索し、(2)これらの対を結ぶパスにパイプライン化変換というグラフ変換をほどこすことによって、パイブライン化された依存性グラフが得られる。

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  • 信号変化生起条件判定のための高速シンプレックス法

    大西 淳, 籠谷 裕人, 杉山 裕二

    電子情報通信学会技術研究報告. ICD, 集積回路   96 ( 20 )   1 - 8   1996年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    非同期式回路のタイミング検証法として,検証対象の信号変化が生起するための条件を外部入力変化時刻や素子遅延に関する連立一次不等式で表し,その解の存否をシンプレックス法により判定するという方法が提案されている.本稿ではこの種の検証の高速化のために,シンプレックス法において上述の連立一次不等式の係数行列の変換が続り返されても,行列要素が常に0,±1に保たれることを明らかにし,この性質を利用したシンプレックス法の高速化法を提案している.本方法を比較的規模の大きい係数行列に適用したところ,検証時間が従来法の十数分の一に短縮されるという結果が得られている.

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  • マイクロ操作の分解による非同期式プロセッサの高速化について

    安江 一仁, Morizawa Rafael K., 籠谷 裕人, 南谷 崇

    電子情報通信学会技術研究報告. ICD, 集積回路   96 ( 20 )   17 - 23   1996年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本稿では、依存性グラフを用いた非同期式プロセッサの合成手法において、より高速化されたプロセッサを得る手法を提案する。従来の依存性グラフではレジスタ間での値の転送をマイクロ操作と呼び、これを処理の最小単位として考えていた。本手法では従来のマイクロ操作における処理を、レジスタから値を読み出し組み合わせ回路で演算を行う部分と演算結果をレジスハニ書き込む部分の2つに分割し、分割したそれぞれの処理間での依存関係に基づいてグラフを並列化することによって処理の高速化を行う。また、本手法による高速化に伴う回路量の増加はほとんど起こらない。

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  • 高速非同期式プロセッサ設計のための依存性グラフ並列化アルゴリズムの提案

    籠谷 裕人, 杉本 雅彦, 岡本 卓爾, 南谷 崇

    電子情報通信学会総合大会講演論文集   1996 ( 1 )   86 - 86   1996年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    非同期式回路は、超高速プロセッサの実現に有効なアプローチとして期待され、その多くの設計法が研究されている。その一つとして、籠谷らは、依存性グラフによってプロセッサの動作仕様を与え、そのグラフの各ノートから回路ブロックへ直接マッピングすることによって非同期式回路を得る手法を示した。しかし、複数の操作を直列に配置した依存性グラフからは、たとえそれらに依存性が存在しなくても、直列に実行する回路しか生成されないという問題がある。同期式回路設計においては、同種の問題を、仕様によって与えられた操作間の依存性を解析することにより、コントロールデータフローグラフの(CDFG)を構築し、利用できる資源の範囲内で並列な動作を可能にするという設計方法が提案されている。しかし、CDFGは、ある一定数のクロック信号の後には、操作が確実に完了しているという前提を利用した構造になっているため、遅延時間の予測できない非同期式回路にはそのまま適用することができない。そこで本稿では、非同期式回路にマッピング可能という性質を保持したまま、依存性グラフに一つの変換規則を繰り返し適用することによって、徐々に並列性を高めていくという、並列化アルゴリズムを提案する。

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  • Performance enhancement of two-phase quasi-delay-insensitive circuits.

    Hiroto Kagotani, Takashi Nanya

    Systems and Computers in Japan   27 ( 5 )   39 - 46   1996年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/scj.4690270504

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  • 描画時合成方式と表示時合成方式とを併用したマルチウィンドウ合成方式

    綱島 伸明, 佐藤 洋一郎, 横平 徳美, 籠谷 裕人, 岡本 卓爾

    電子情報通信学会技術研究報告. CPSY, コンピュータシステム   95 ( 210 )   9 - 16   1995年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本報告では、ウィンドウの移動、リサイズ、スクロールの各々の連続的な実行(以下、連続的操作と呼ぶ)を、少ないハードウェア量でスムーズに行うことのできるマルチウィンドウ合成方式を提案している。連続的操作の対象となるウィンドウの画像を1つの画像メモリに、他のすべてのウィンドウの画像を描画時合成方式の原理に従って別の画像メモリにそれぞれ格納し、さらに、両者から並列に読み出した画像を表示時合成方式の原理に従って合成している。ここでは、特に、2種類のDMA転送を利用して、2つの画像メモリへのCPUからの画像の転送量を軽減することにより、連続的操作の対象となるウィンドウを変更するための所要時間を低減している。

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  • 相互排他処理機能の依存性グラフ表現とその2相式非同期回路による実現

    籠谷 裕人, 小幡 聡徳, 岡本 卓爾, 南谷 崇

    電子情報通信学会技術研究報告. FTS, フォールトトレラントシステム   95 ( 87 )   57 - 64   1995年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    依存性グラフは、条件分岐、ループ、複雑な並列動作などを含むシステムを記述するための道具であって、容易に2相式非同期回路に変換することができる。しかし、アービタによる相互排他処理機能を表現できないとう問題があった。本論文では、これを解決するため、依存性グラフの拡張として、相互排他処理機能を表すノードの追加を提案する。また、このノードからマッピングされる2相式非同期回路ブロックとして、非同期式アービタとQモジュールによる構成を示し、さらに、自掃モジュールによる高速化手法を適用するために、付加回路の挿入場所を決定するための競合関係を再定義する。最後に、相互排他処理機能を含むシステムの例として、割り込み制御システムと複数資源共用システムの記述と、その実現を示す。

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  • 2相式非同期回路の高速化

    籠谷 裕人, 南谷 崇

    電子情報通信学会論文誌. D-1, 情報・システム 1-コンピュータ   78 ( 4 )   416 - 423   1995年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    2相式非同期回路は,稼働相と休止相の交互の繰返しによってデータパスを制御する.このような2相の制御はMartinのQモジュールを用いたハンドシェークによって実現でき,制御回路の構成が容易となる.しかしその反面,稼働相とほぼ同じ時間を消費する休止相が直列に実行されるため,回路動作速度では非常に不利であった.本論文では,休止相の実行中に次段の稼働相の開始を可能とする自掃モジュール(ASM)の使用を提案する.基本操作間の依存関係に応じて休止相の開始や完了を確認する回路を付加することにより,どの基本操作も自掃モジュールを使用して並列性を高めることができる.更に本手法の効果を単純な乗算回路のシミュレーションによって評価した.その結果,ゲート数を増加させることなく58%の速度向上が確認された.

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  • 依存性グラフで表現された調停動作の2相式同期回路への変換方法

    籠谷 裕人, 小幡 聡徳, 岡本 卓爾, 南谷 崇

    電子情報通信学会総合大会講演論文集   1995 ( 1 )   283 - 283   1995年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    クロック信号を用いない非同期式回路が、現在の同期式回路の様々な問題点を解決するものと期待され、盛んに研究されている。籠谷らは、依存性グラフによってプロセッサの動作仕様を与え、そのグラフの各ノードから回路ブロックへ直接マッピングすることによって非同期式回路を得る手法を示した。しかし、この手法では調停動作が表現できないため、割込みなどの機能を実現できない。そこで本稿では、依存性グラフの拡張による調停動作の表現方法と、その記述から回路へのマッピング方法を提案する。

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  • Synthesis of two-phase quasi-delay-insensitive circuits from dependency graphs.

    Hiroto Kagotani, Takashi Nanya

    Systems and Computers in Japan   26 ( 4 )   11 - 19   1995年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/scj.4690260402

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  • 依存性グラフを用いた2相式非同期回路の合成

    籠谷 裕人, 南谷 崇

    電子情報通信学会論文誌. D-I, 情報・システム, I-コンピュータ = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers   77 ( 8 )   548 - 556   1994年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    従来,認識されてきた非同期式回路の有用性が,近年の論理素子の高速化に伴い再び注目を集めている.本論文では,論理素子遅延や配線遅延の上限が予測できないという厳しい遅延仮定のもとに,非同期式回路を合成する基本的な手法を提案する.本手法は,レジスタ間の転送や演算といった基本的な操作の間に成り立つべき依存関係を仕様とし,それを信号遷移の因果関係に直接写像することによって非同期式回路を実現する.具体的にはまず基本操作間の依存関係からなるグラフを仕様として与える.この依存性グラフから正しく回路が合成できるための条件としてsafenessなどを定義する.次にこれをもとに,その機能ノードを対応した回路素片に置換し,これらを接続することで制御回路を合成する.この制御回路はハンドシェークによって2相方式でデータパス部の制御を行う.本手法は,並列性を仕様中に容易に記述でき,論理合成のコストが低いという特徴がある.

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  • 非同期式プロセッサTITACの設計と評価

    上野洋一郎, 高村 明裕, 小澤 邦彦, 籠谷 裕人, 桑子 雅史, 南谷 崇

    信学技報   95 - 102   1994年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    本稿では修正DIモデルに基づいて設計された非同期式汎用プロセッサであるTITACの構成と設計,評価について述べる.このTITACは非同期式システムが設計・製作可能であることの実証と,遅延非依存性や消費電力等に評価のために作成された評価用プロセッサである.そのためTITACは2つの制御回路を持つ事を除けば非常に簡単なアーキテクチャである.このTITACを特徴づける2つの制御回路は,結線論理制御回路とマイクロプログラム制御回路という全く異なる設計法で設計されている.

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  • TITAC: Design of A Quasi-Delay-Insensitive Microprocessor.

    Takashi Nanya, Yoichiro Ueno, Hiroto Kagotani, Masashi Kuwako, Akihiro Takamura

    IEEE Des. Test Comput.   11 ( 2 )   50 - 63   1994年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/54.282445

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  • 2相式非同期回路高速化のための基本制御モジュールとその応用

    籠谷 裕人, 南谷 崇

    電子情報通信学会技術研究報告. FTS, フォールトトレラントシステム   93 ( 303 )   73 - 80   1993年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    非同期式回路のデータパスを稼動相と休止相の2相で動作させる場合に、次の動作に進む前に本来の機能ではない休止相の完了を待つことは無駄である。本稿では休止相を待たずに次に進むことを許す基本制御モジュールを提案し、従来の制御モジュールをこれに置換することによる高速化を議論する。単純な置換ができない箇所は、依存性グラフの解析により明らかになる。このような箇所においても、付加的な回路を使用することで、ゲートの遅延に依存せずに休止相のほとんどを隠蔽することが可能になる。論理シミュレーションにより、本手法でゲート数の増大なしに大幅な速度向上が可能なことが実証された。

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  • 依存性グラフを用いた非同期式回路合成システム

    籠谷 裕人, Hong Minh.Nhut, 南谷 崇

    全国大会講演論文集   46 ( 0 )   135 - 136   1993年3月

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    記述言語:日本語  

    近年の素子技術はスイッチング遅延が1ピコ秒にせまる高速なデバイスを実現しつつある。しかし従来の同期式プロセッサ回路はチップ全体へのクロック分配が必要であり、配線遅延の相対的な増大によるクロックスキューのため、こうした素子を活用できるような高速のクロックを用いることができない。素子の高速性を有効に活用する一つの方法は、プロセッサを非同期式回路で構成することである。非同期式回路は、同期式回路の設計にあるような論理設計とチップ設計の相互依存を排除でき、また、回路を拡張する場合のタイミング設計のやり直しも不要となり拡張性に富むといった利点を持つ。我々は文献で、非同期式制御回路の自動合成手法を提案した。本稿ではまずその概要について述べた後、データバスにおけるレジスタや演算回路の接続を合成する手順を示す。またこの手法を用いた合成システムを試作したので、その構成の概要について述べる。

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  • プロセス記述による非同期式制御回路合成システム

    籠谷 裕人, Nhut HongMinh, 南谷 崇

    全国大会講演論文集   44 ( 0 )   159 - 160   1992年2月

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    記述言語:日本語  

    近年の素子技術はスイッチング遅延が1ピコ秒にせまる高速なデバイスを実現しつつある。しかし従来の同期式プロセッサ回路はチップ全体へのクロック分配が必要であり、配線遅延の相対的な増大によるクロックスキューのため、こうした素子を活用できるような高速のクロックを用いることができない。素子の高速性を有効に活用する一つの方法は、プロセッサを非同期式に構成することである。非同期式回路は、同期式回路の設計にあるような論理設計とチップ設計の相互依存性を排除でき、また、回路を拡張する場合のタイミング設計のやり直しも不要となり拡張性に富むといった利点を持つ。我々は文献[6]で、非同期式制御回路の自動合成手法を提案した。本稿では、この手法を用いた自動合成システムのプロトタイプの作成に関して述べる。まず設計の対象とする非同期回路のモデルについて述べ、次に仕様の記述と合成方式の概要、さらにシステムの構成について述べる。

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  • 非同期式プロセッサ制御回路合成の一手法

    籠谷 裕人, 土居 仁士, 南谷 崇

    全国大会講演論文集   42 ( 0 )   144 - 145   1991年2月

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    記述言語:日本語  

    近年の素子技術はスイッチング遅延が1ピコ秒にせまる高速なデバイスを実現しつつある。しかし従来のプロセッサ回路はチップ全体へのクロック分配が必要であり、配線遅延が相対的に大きくなるためこうした素子を活用できるような高速のクロックを用いることができない[1]。素子の高速性を有効に活用する一つの方法は、プロセッサを非同期式に構成することである。非同期回路は、同期式回路の設計にあるような論理設計とチップ設計の相互依存性を排除でき、また、回路を拡張する場合のタイミング設計のやり直しも不要となり拡張性に富むといった利点を持つ。しかしながら、これまでのところ非同期式プロセッサの設計方法は充分には研究されていない。最近、非同期式プロセッサ設計手法として、プロセッサの各機能モジュールを他のモジュールと通信する独立したプロセスとして記述し、このプロセス記述からMullerのC素子を含むゲートレベルの制御回路を合成する手法が提案されている[3]。しかしこの方法には、生成される回路の自由度が大きすぎ合成やその最適化にコストがかかる、任意の関数が素子として実現できないとMullerモデルの遅延仮定の下では正しく動作しないなどの問題点がある。また合成ためのアルゴリズムが定式化されていない。本稿では、あらかじめ正しく動作することが保証されている基本回路を結合することで、非同期式プロセッサの各機能モジュール制御回路を簡単なアルゴリズムにより合成する一手法を述べる。

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MISC

  • A synthesis method of quasi-delay-insensitive processors based on dependency graph

    KAGOTANI H.

    Asia-Pacific Conference on Hardware Description Languages (APCHDL), 1994   1994年

共同研究・競争的資金等の研究

  • IoT時代の遠隔操作型・自律型移動システムにおける安全かつ高信頼な通信の実現

    研究課題/領域番号:16H01723  2016年04月 - 2019年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    野上 保之, 日下 卓也, 五百旗頭 健吾, 荒木 俊輔, 籠谷 裕人, 前山 祥一, 中西 透, 亀川 哲志, 上原 聡

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    配分額:39390000円 ( 直接経費:30300000円 、 間接経費:9090000円 )

    本研究では、自律走行・自動運転可能な電気自動車や遠隔操作・駆動系ロボットなど具体的な駆動システムを用い、その制御ネットワークに最先端および先駆的なセキュリティ技術(データ認証、機器認証、鍵更新機能)を施した場合に、どの程度リアルタイム性に影響を与えるか検証することで、問題なく実現できるセキュリティレベルを明確にした。具体的には、CANシステムに対し、AES・乱数・軽量暗号を用いたデータ認証機能を搭載し、リアルタイム処理が実現できることを示した。また、サイドチャネル攻撃の脅威も実証実験し、その対策としての鍵更新機能を、楕円ペアリング暗号を用いて現実的な処理時間で実現できることを示した。

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  • 制御フローグラフを用いた非同期式パイプラインの最適設計法

    研究課題/領域番号:24500065  2012年04月 - 2016年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    籠谷 裕人

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    配分額:4940000円 ( 直接経費:3800000円 、 間接経費:1140000円 )

    クロック信号を使用しないことにより消費電力や電磁波放射が低減されると期待される非同期式回路の性能を向上させるには、パイプライン構成が有効である。制御フローグラフを利用したパイプライン化は、回路量の削減に効果があるが、それでもなお冗長な回路により制御回路が増大する傾向にあるため、パイプライン化後の制御フローグラフから冗長なノードを除去するための簡単化アルゴリズムを開発した。またこのアルゴリズムを改良し、簡単化のための計算量の削減を行った。

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  • 非同期式プロセッサ設計における演算器資源割当ての最適化法

    研究課題/領域番号:11780225  1999年 - 2000年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 奨励研究(A)  奨励研究(A)

    籠谷 裕人

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    配分額:2300000円 ( 直接経費:2300000円 )

    本研究では,与えられた仕様に基づき、使用可能な演算器数(すなわちコスト)に制約を与えた上で、極力高速な非同期式プロセッサが実現できるような静的演算器割当て法を得ることを目的に、昨年度に行った既存アルゴリズムの制約緩和に引き続いて、本年度は最適化法の局所性緩和を行った。
    従来の演算器割当て最適化法では、プロセッサの実行ステップごとに演算器の割当てを行う際、そのステップの直前の演算との依存関係にのみ着目して割当ての最適化を図った。しかし、各演算の実行時間が一定の確率分布にしたがって変動するという仮定下にある非同期式プロセッサでは、同じ実行ステップであっても,演算開始時刻の同期が取られるわけではない。このため、次ステップへの影響の大きい演算ほど、早く利用可能となる可能性の高い演算器を割り当てることが有効である。
    そこで、本研究では、このような割当てを導出する以下のようなアルゴリズムを開発した。まず、ステップi-1の割当てが完了するごとに、実行時間の確率分布を用いてそのステップまでの各演算の平均完了時刻を算出する。次に、ステップiの各演算について、それ以降のステップへの影響度として、ステップi+1の演算のうち、依存性のある演算の個数を求める。そして、ステップiの演算集合と演算器集合を結ぶ完全2部グラフを作成して、これらの指標をもとに各枝に重みを割り振り、最大重みマッチング問題を解くことによって、ステップiの割当てを決定する。
    この割当てアルゴリズムをいくつかのベンチマークに対して適用してみた。従来法では、ランダムな割当てを10000回試行した場合に、それよりよい割当てが10%前後得られていたのに対し、本方法では、それを上回るランダムな割当てはたかだか1-2個しか存在せず、繰り返しの試行をすることなく最適に近い割当てが得られ、効果が大きいことがわかった。

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  • パイプライン化された依存性グラフからの高速非同期式プロセッサの生成

    研究課題/領域番号:09780288  1997年 - 1998年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 奨励研究(A)  奨励研究(A)

    籠谷 裕人

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    配分額:1600000円 ( 直接経費:1600000円 )

    本研究では、パイプライン動作を表現した依存性グラフ(プロセッサ内で実行される部分処理(基本操作)間の実行順序や条件分岐などを記述した有向グラフ)から、効率的に動作する2相非同期式回路を生成する手段を得ることを目的とし、その基本アルゴリズムを開発した。
    まず、バイプライン動作を表す依存性グラフを、より効率的に作成するため、以前に開発した依存性グラフのパイプライン化アルゴリズムを抜本的に改良した。
    次に、以上の研究成果を用いてより一般的な依存性グラフを用いて試験した結果、前年度に開発したアルゴリズムでは、一定の条件を満たしたクラスの依存性グラフにしか適用できないことが判明した。そのため、やはり、条件分岐を含まない場合に限定し、アルゴリズムを改良した。改良したアルゴリズムでは、バイプライン動作を表現した依存性グラフが、動作ステージ間でループ構造を構成する点に着目し、これらのループ構造ごとに、ループの最初に実行される基本操作と最後に実行される基本操作の相を反転させるように、グラフを構成し直す。これによって、並列に動作すべき基本操作対において、稼動相どうしが並列に動作できる2相依存性グラフが生成できるようになった。本アルゴリズムが、上記前提のもとで正当であることについても、ループ構造ごとの繰り返し適用である点に着目し、そのループ構造の複雑度に関する帰納法を適用することで証明可能となった。
    本方法では、条件分岐を含まない場合に関しては、その目的を達成したが、条件分岐を含む場合のアルゴリズムは未完成である。この点は、条件分岐を含む依存性グラフの構造を、上述のように一般的な構成要素に分解することによって可能となると考えられる。

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  • 非同期式パイプライン型プロセッサの自動合成に関する研究

    研究課題/領域番号:08780287  1996年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 奨励研究(A)  奨励研究(A)

    籠谷 裕人

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    配分額:900000円 ( 直接経費:900000円 )

    本研究では、パイプライン機構を備えた非同期式プロセッサの自動合成手法の開発を目的とし、依存性グラフ(プロセッサ内で実行される部分処理(基本操作)間の実行順序や条件分岐などを記述した有向グラフ)のパイプライン化手法を確立した。
    パイプラインとは、何度も繰り返される処理内の、繰り返し間にまたがる基本操作間の並列実行であると一般化できる。そこで、依存性グラフにおいて、最後に実行される基本操作と、次の繰り返し時に最初に実行される基本操作との間に依存関係がなければ、これらが並列に実行できるように依存性グラフの一部を変形すればよい。この変形は、二つの基本操作間の有向パスを複製し、各基本操作を異なるパスに配置することによって行われる。
    しかしこのとき、他の部分処理との依存関係から、変形を行っても並列には実行されない場合が存在し、その結果、与えられるグラフによっては、何度でも変形が可能となって手続きが停止しないことがあることが判明した。そこで、ある変形が実際に並列実行に有効かどうかを判定する手法を考案し、有効な場合のみ変形を適用するという条件を加えた。そして、以上のパイプライン化手続きが正当であることが証明された。
    本研究の成果により、パイプライン化された非同期式プロセッサが容易に設計できるようになると考えられる。
    本手法においては、極端な遅延も存在すると仮定しており、ほとんど同時に動作しないのに別々のハードウェアを割り当てなければならない場合があるなど、ハードウェア量が増大し得るという問題が残る。従って、今後、遅延の仮定に制約を設け、ハードウェア量と動作速度とのトレードオフを考慮した、スケジューリング法を確立していくことが必要となる。

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  • 超高速非同期式マイクロプロセッサの実現と評価に関する試験的研究

    研究課題/領域番号:07558036  1995年 - 1996年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    南谷 崇, 福間 雅夫, 籠谷 裕人, 上野 洋一郎, 米田 友洋, 藤原 英二, 山田 八郎

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    配分額:8700000円 ( 直接経費:8700000円 )

    実用レベルの機能と規模を持つ32ビットの非同期式マイクロプロセッサの設計・試作を行った。以下に、その要点を述べる。
    1)既存RISCアーキテクチャの採用: 同期式との性能比較の容易性、実用レベルの標準性、構成の簡明性を考慮して、MIPS社の32ビットRISCマイクロプロセッサR2000に準ずるアーキテクチャを採用した。
    2)比例変動遅延モデル(Scalable Delay Model)の提案: 使用するデバイス技術、論理設計方式、レイアウト/実装特性、稼働環境等を検討し、論理設計の前提として、大域的には「配線・素子の遅延上限値は未知」とするDI(Delay-Insensitive)モデル、また、局所的には「任意の2要素の遅延変動率の比の上限は既知」とする比例変動遅延モデル(Scalable Delay Model)を採用した。
    3)データ転送符号化方式: クロックを使わずにレジスタ間データ転送を高速に行うために、データ転送は基本的に「1ビットに対して2本の信号線を用い、稼働相と休止相を交番させる」2線2相方式とした。一方、チップ外部(同期式)とのインタフェースおよびキャッシュ用RAMは「任意ビット数のデータ線に対して1本の時間信号線を付加する」束データ方式とした。
    4)非同期式パイプライン: R2000と同様の5段パイプライン構成を、WRITEとREADの並行動作が可能な非同期式ラッチと事象駆動原理に基づく自律制御方式で実現した。
    5)非同期式基本モジュール:データパス及び制御回路における非同期基本モジュール(C素子、ア-ビタ、2線式全加算器等)のマクロをトランジスタレベルで開発した。
    6)性能指向レイアウト方式:平均信号伝播距離を最小化するレイアウト方式を開発し、比例変動遅延モデルの正当性を保証するフロア・プラニング及びレイアウト設計を行なった。
    7)チップ試作:0.5um-CMOS技術を用いたスタンダードセル+独自マクロ方式で試作した。
    8)チップ評価システム: 試作チップの速度性能、タイミング信頼性、電力消費の総合的評価を行なうための評価用ボードおよびソフトウェアを開発した。

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担当授業科目

  • コンピュータアーキテクチャA (2021年度) 第1学期  - 火1,火2,金5,金6

  • コンピュータアーキテクチャB (2021年度) 第2学期  - 火1,火2,金5,金6

  • コンピュータアーキテクチャⅡ (2021年度) 第2学期  - 火1,火2,金5,金6

  • コンピュータアーキテクチャI (2021年度) 第1学期  - 火1,火2,金5,金6

  • 数理・データサイエンスの基礎 (2021年度) 第3学期  - 月5~6

  • 数理・データサイエンスの基礎 (2021年度) 第3学期  - 月5~6

  • 計算機アーキテクチャⅡ (2021年度) 第2学期  - 火1,火2,金5,金6

  • 計算機アーキテクチャ特論 (2021年度) 前期  - 火7,火8

  • 計算機アーキテクチャI (2021年度) 第1学期  - 火1,火2,金5,金6

  • コンピュータアーキテクチャA (2020年度) 第1学期  - 水1,水2

  • コンピュータアーキテクチャB (2020年度) 第2学期  - 火1,火2,金5,金6

  • コンピュータアーキテクチャⅡ (2020年度) 第2学期  - 火1,火2,金5,金6

  • コンピュータアーキテクチャI (2020年度) 第1学期  - 水1,水2

  • 数理・データサイエンスの基礎 (2020年度) 第1学期  - 金1,金2

  • 数理・データサイエンスの基礎 (2020年度) 第3学期  - 月5,月6

  • 数理・データサイエンスの基礎 (2020年度) 第3学期  - 月5,月6

  • 数理・データサイエンスの基礎 (2020年度) 第2学期  - 月7,月8

  • 計算機アーキテクチャⅡ (2020年度) 第2学期  - 火1,火2,金5,金6

  • 計算機アーキテクチャ特論 (2020年度) 前期  - 火7,火8

  • 計算機アーキテクチャI (2020年度) 第1学期  - 水1,水2

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