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公開番号2024076484
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-06
出願番号2022188036
出願日2022-11-25
発明の名称演算装置および演算方法
出願人富士通株式会社
代理人弁理士法人真田特許事務所,個人
主分類G06F 7/548 20060101AFI20240530BHJP(計算;計数)
要約【課題】複数の演算器からアクセス要求が生じる場合においても性能低下を抑制できるようにする。
【解決手段】複数の角度の各々に対応する余弦値を記憶する第一テーブルを演算器3の数に応じた数で等分して生成した複数の分割第一テーブル9をそれぞれ格納する複数の余弦値用バンクと、複数の角度の各々に対応する正弦値を記憶する第二テーブルを演算器3の数に応じた数で等分して生成した複数の分割第二テーブル9をそれぞれ格納する複数の正弦値用バンクと、複数の演算器3のそれぞれから入力される角度値を第一調停角度値と第二調停角度値とに分割するとともに、複数の演算器3のそれぞれから入力される角度値に対応する第一調停角度値が、異なる余弦値用バンクおよび正弦値用バンクになるように設定する調停部5とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
複数の演算器と、
複数の角度の各々に対応する余弦値を記憶する第一テーブルを前記演算器の数に応じた数で等分して生成した複数の分割第一テーブルをそれぞれ格納する複数の余弦値用バンクと、
複数の角度の各々に対応する正弦値を記憶する第二テーブルを前記演算器の数に応じた数で等分して生成した複数の分割第二テーブルをそれぞれ格納する複数の正弦値用バンクと、
前記複数の演算器のそれぞれから入力される角度値を第一調停角度値と第二調停角度値とに分割するとともに、前記複数の演算器のそれぞれから入力される角度値に対応する第一調停角度値が、異なる前記余弦値用バンクおよび前記正弦値用バンクになるように設定する調停部と、
前記第一調停角度値に基づいて前記分割第一テーブルを参照して、前記第一調停角度値の余弦値を取得し、前記第一調停角度値に基づいて前記分割第二テーブルを参照して、前記第一調停角度値の正弦値を取得し、前記第二調停角度値に基づいて前記第二調停角度値の余弦値と前記第二調停角度値の正弦値とを取得する取得部と、
前記第一調停角度値の余弦値と、前記第二調停角度値の余弦値と、前記第一調停角度値の正弦値と、前記第二調停角度値の正弦値とに基づいて、前記複数の演算器から入力される角度値に対応する余弦値および正弦値の少なくとも一部を生成する出力生成部と
を有することを特徴とする、演算装置。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記調停部が、
前記演算器から入力される角度値から前記余弦値用バンクもしくは前記正弦値用バンクの幅の整数倍の値を減算した値が、前記演算器に対応する前記余弦値用バンクもしくは前記正弦値用バンクの角度範囲未満である場合に、
前記演算器から入力される角度値から前記余弦値用バンクもしくは前記正弦値用バンクの幅の整数倍の値を減算した値を前記第一調停角度値として設定し、
前記余弦値用バンクもしくは前記正弦値用バンクの幅の前記整数倍の値を、前記第二調停角度値として設定する
ことを特徴とする、請求項1に記載の演算装置。
【請求項3】
前記演算器の数に応じた数が、前記複数の演算器から前記角度値が同時に入力されうる入力数の最大値である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の演算装置。
【請求項4】
前記演算器の数に応じた数が、前記複数の演算器の数である
ことを特徴とする、請求項3に記載の演算装置。
【請求項5】
前記第二調停角度値の値に応じた余弦値および正弦値を出力するロジック回路を備え、
前記取得部が、
前記第二調停角度値を前記ロジック回路に入力することで、前記第二調停角度値の余弦値および正弦値を取得する
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の演算装置。
【請求項6】
前記第二調停角度値の値に応じた余弦値および正弦値を予め記録した参照情報を備え、
前記取得部が、
前記第二調停角度値に基づいて前記参照情報を参照することで、前記第二調停角度値の余弦値および正弦値を取得する
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の演算装置。
【請求項7】
前記出力生成部が、前記第一調停角度値の余弦値と、前記第二調停角度値の余弦値と、前記第一調停角度値の正弦値と、前記第二調停角度値の正弦値とに基づいて、加法定理を用いて前記余弦値および前記正弦値の少なくとも一部を生成する
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の演算装置。
【請求項8】
複数の演算器と、
複数の角度の各々に対応する余弦値を記憶する第一テーブルを前記演算器の数に応じた数で等分して生成した複数の分割第一テーブルをそれぞれ格納する複数の余弦値用バンクと、
複数の角度の各々に対応する正弦値を記憶する第二テーブルを前記演算器の数に応じた数で等分して生成した複数の分割第二テーブルをそれぞれ格納する複数の正弦値用バンクと、
を有する演算装置が、
前記複数の演算器のそれぞれから入力される角度値を第一調停角度値と第二調停角度値とに分割するとともに、前記複数の演算器のそれぞれから入力される角度値に対応する第一調停角度値が、異なる前記余弦値用バンクおよび前記正弦値用バンクになるように設定し、
前記第一調停角度値に基づいて前記分割第一テーブルを参照して、前記第一調停角度値の余弦値を取得し、前記第一調停角度値に基づいて前記分割第二テーブルを参照して、前記第一調停角度値の正弦値を取得し、前記第二調停角度値に基づいて前記第二調停角度値の余弦値と前記第二調停角度値の正弦値とを取得し、
前記第一調停角度値の余弦値と、前記第二調停角度値の余弦値と、前記第一調停角度値の正弦値と、前記第二調停角度値の正弦値とに基づいて、前記複数の演算器から入力される角度値に対応する余弦値および正弦値の少なくとも一部を生成する
処理を実行することを特徴とする、演算方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、演算装置および演算方法に関する。
続きを表示(約 1,200 文字)【背景技術】
【0002】
並列演算装置として、複数の演算器が行列状に配置された演算アレイを有する、シストリックアレイが知られている。シストリックアレイにおいては、一般的に、演算器としてPE(Processing Unit)が用いられる。PEは、例えば、積和演算器であってよい。
【0003】
シストリックアレイは、FPGA(Field Programmable Gate Array)より汎用性が劣るが、演算性能は高いという特性を有する。
【0004】
このようなシストリックアレイにおいては、sinやcos等の特殊関数の演算には、cosの値を有するLUT(Look Up Table)と、sinの値を有するLUTとを参照して値を取得する手法が多く用いられる。
【0005】
また、シストリックアレイにおいては、複数のLUTを並列に持たせたいという要求がある。例えば、16並列のPEの出力を入力とする16並列LUTを備えることが期待される。しかしながら、三角関数のLUTは、ビット幅が広がると大きくなるので、LUTを並列に持たせることで、LUTの規模が大きくなり回路面積を圧迫する。
【0006】
そこで、LUTのサイズを小さくすることが求められている。例えば、入力の角度情報のビット領域ごとにテーブル引きを行なうことで、テーブル自体を小さくする手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、90度分の三角関数テーブルと加法定理とを用いてsin,cosを求めることで、三角関数テーブルのビット幅を減らす手法も知られている(例えば、特許文献2参照)。さらに、三角関数の計算結果を矩形波で近似し、近似した2つの角度から加法定理で新の値を求める手法も知られている(例えば、特許文献3参照)。
【0007】
また、これらの手法の他に、複数のPEからのアクセス要求に対してLUTを格納するメモリのサイズを小さくする手法が考えられる。
【0008】
図10は従来の並列演算装置におけるLUTを示す図である。
【0009】
この図10に示す構成においては、2つのPE#0,#1と4つのメモリ(バンク#0~#3)とが全結合されている。
【0010】
LUT(変換テーブル)は90度分の変換テーブルを22.5度(90度の1/4)ずつの4つの部分に分割され、バンク#0~#3に分散して格納されている。バンク#0には0度以上22.5度未満の変換テーブルが、バンク#1には22.5度以上45度未満の変換テーブルが、バンク#2には45度以上67.5度未満の変換テーブルが、バンク#3には67.5度以上90度未満の変換テーブルが、それぞれ格納される。
(【0011】以降は省略されています)

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