細粒度パワーゲーティング機構を備えた自己同期型パイプラインとその実装評価

宮城 桂  岩田 誠  三宮 秀次  西川 博昭  

誌名
電子情報通信学会論文誌 A   Vol.J97-A   No.8   pp.554-564
発行日: 2014/08/01
Online ISSN: 1881-0195
DOI: 
論文種別: 特集論文 (回路とシステム論文小特集)
専門分野: 
キーワード: 
自己同期型パイプライン,  省電力システム,  リーク電力,  実時間細粒度パワーゲーティング,  

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あらまし: 
本論文は,真に情報処理中の回路にのみ電力消費が極限される自己同期型パイプラインSTP(Self-Timed Pipeline)におけるパイプライン段単位の細粒度パワーゲーティング機構の実装法とその評価について述べている.STPは,大域的なクロックを必要とせずに,隣接するパイプライン段間でのみデータ転送制御信号を授受して動作する自律的なパイプラインであるため,アクティブでないパイプライン段ではスイッチング電力を全く消費しない.本研究は,このSTPの転送信号を活用して,必要最小限の追加回路で自律的な細粒度パワーゲーティングを実現することによって,リーク電力削減も同時に達成するものである.提案機構を備えた40段の環状STPパイプラインLSIチップをe-shuttle 65nmで試作し,通信処理の大部分を占める待機時を想定した実測評価を行った.その結果,パワーゲーティング機構を備えていないSTP回路と比較して,待機時電力を約26%削減できることを確認した.これによって,本来ダイナミック電力に関して省電力であるSTPを更に超低消費電力化できる技術の確立に見通しが得られた.