JP2007166377A - Reconfigurable arithmetic operation circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディジタル回路に関し、特に省電力化を実現する再構成可能な演算処理回路に関する。 The present invention relates to a digital circuit, and more particularly to a reconfigurable arithmetic processing circuit that realizes power saving.
外部からのデータによって回路を再構成できる再構成可能論理回路(リコンフィギュラブル・ロジック)においては、本来機能である回路変更の容易性と合わせ、高速化と省電力化が検討されてきている。
図5は、第1従来例の再構成可能な演算処理回路の構成図である。
再構成可能な演算処理回路は、再構成可能論理回路1、再構成データメモリ2、クロック生成部3で構成されており、再構成可能論理回路1は複数のProcessor Element(以下PEと言う)10で構成されている。
クロック生成部3は、各PEに各々異なるクロックS1を供給する。
再構成データメモリ2は、各PE各々異なる再構成データS2を供給する。
各PEは、再構成データS2に基づき各々異なった回路を構成する。
また、クロック生成部3は、各PEが回路を再構成する時に、各PEの再構成回路に適したクロック周波数を決定し各々供給できるように構成されている。(例えば、特許文献1参照)。
このようにして、各PEを最適なクロック周波数で動作させることで、消費電力を低減できるのである。
In a reconfigurable logic circuit (reconfigurable logic) in which a circuit can be reconfigured by data from the outside, speeding up and power saving have been studied together with the ease of circuit change, which is the original function.
FIG. 5 is a configuration diagram of a reconfigurable arithmetic processing circuit of the first conventional example.
The reconfigurable arithmetic processing circuit includes a
The
The reconfiguration data memory 2 supplies different reconfiguration data S2 for each PE.
Each PE forms a different circuit based on the reconfiguration data S2.
The
In this way, power consumption can be reduced by operating each PE at an optimal clock frequency.
図6は、第2従来例の再構成可能な演算処理回路の構成図である。
再構成可能な演算処理回路は、再構成可能論理回路1、再構成データメモリ2、回路展開制御部30、電源電圧制御部31で構成されている。
また、再構成可能論理回路1は、高閾値電圧トランジスタ領域16と低閾値電圧トランジスタ領域15とで構成されている。高閾値電圧トランジスタ領域16は高速動作が必要な場合、また低閾値電圧トランジスタ領域15はリーク電流が小さいので消費電力を抑えたいときに使用される。
ここで、回路展開制御部30は、再構成データメモリ2から再構成データS2が入力されると、低閾値電圧トランジスタ領域15または高閾値電圧トランジスタ領域16のいずれで動作させるかを決定する。
電源電圧制御部31は、回路展開制御部30からの指令に従って、使用されるトランジスタ領域のみに電源電圧の印加する。
具体的には、高性能な回路を実現するときは、低閾値電圧トランジスタ領域で回路展開し、高閾値電圧トランジスタ領域への電源供給を遮断する。逆に、消費電力を抑えた回路を実現するときには、高閾値電圧トランジスタ領域で回路展開し、低閾値電圧トランジスタ領域への電源供給を遮断する。(例えば、特許文献2参照)。
このようにして、使わない領域での電源を遮断することで消費電力を削減するとともに、用途に応じた高性能化をも実現するものである。
The reconfigurable arithmetic processing circuit includes a
The
Here, when the reconfiguration data S2 is input from the reconfiguration data memory 2, the circuit
The power supply
Specifically, when realizing a high-performance circuit, the circuit is developed in the low threshold voltage transistor region, and the power supply to the high threshold voltage transistor region is shut off. Conversely, when realizing a circuit with reduced power consumption, the circuit is developed in the high threshold voltage transistor region, and the power supply to the low threshold voltage transistor region is shut off. (For example, refer to Patent Document 2).
In this way, the power consumption is reduced by shutting off the power supply in the unused area, and high performance according to the application is realized.
従来例では、各PEを最適なクロック周波数で動作させるか、また再構成可能論理回路の使用しない回路へ電源を遮断する方法をとって消費電力を低減していた。しかしながら、該当する再構成論理回路内で部分的に消費電力を低減できないという問題があった。
また、従来例では、再構成可能論理回路に連続したクロックを供給しており、クロックのゲーティングを最適に制御できないという問題があった。また、再構成可能論理回路内で電力を消費する回路部分の規模を小さくできないという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、再構成可能論理回路が演算処理をしている時だけでなく演算処理していない時まで含めて消費電力を低減する再構成可能な演算処理回路を提供することを目的とする。さらに言えば、電力を消費する回路部分の規模を抑えることができる再構成可能な演算処理回路を提供することをも目的とする。
In the conventional example, the power consumption is reduced by operating each PE at an optimal clock frequency or by shutting off the power to a circuit not using the reconfigurable logic circuit. However, there is a problem that power consumption cannot be partially reduced in the corresponding reconfigurable logic circuit.
In the conventional example, a continuous clock is supplied to the reconfigurable logic circuit, and there is a problem that clock gating cannot be optimally controlled. There is also a problem that the scale of the circuit portion that consumes power in the reconfigurable logic circuit cannot be reduced.
The present invention has been made in view of such problems, and can be reconfigured to reduce power consumption not only when the reconfigurable logic circuit is performing arithmetic processing but also when it is not performing arithmetic processing. It is an object to provide a simple arithmetic processing circuit. Furthermore, another object of the present invention is to provide a reconfigurable arithmetic processing circuit capable of suppressing the scale of a circuit portion that consumes power.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、複数のProcessor Element(PE)で構成される再構成可能論理回路(1)と、前記再構成可能論理回路に再構成データを供給する再構成データメモリとを備えた再構成可能な演算処理回路において、外部からの起動要因を入力とし、クロック制御信号と順序回路起動信号を生成するスケジューラと、クロックと前記クロック制御信号を入力とし、ゲーテッドクロックを生成するクロック生成部と、前記ゲーテッドクロックと前記順序回路起動信号を入力とし、起動信号と選択信号を生成する再構成可能順序回路と、を備え、前記再構成可能順序回路が、順序回路と、前記順序回路に順序回路用再構成データを供給する順序回路用再構成データメモリとを備え、前記PEが、組合せ回路と前記組合せ回路の出力を記憶するレジスタとを備え、前記再構成可能順序回路が、前記順序回路用再構成データによって前記順序回路の状態遷移順序を再構成するとともに、前記状態遷移毎に更新する選択信号を決定し、前記再構成可能論理回路が、前記起動信号で起動され、前記選択信号で選択された再構成データにより前記組合せ回路と前記PE間接続を再構成し、前記組合せ回路が、前記再構成データが無い場合には組合せ回路の論理出力を固定し、前記レジスタが、前記ゲーテッドクロックにより必要な期間のみ動作するものである。
また、請求項2に記載の発明は、前記組合せ回路が、前記再構成データで入出力の関連付けを決定し、複数の入力信号を前記関連付けに従って処理し、前記再構成データが無い場合には出力の論理を固定する第1のスイッチと、前記再構成データの内容で演算回路を決定し、前記第1のスイッチの出力と前記複数の入力信号を入力として演算処理する第1のALUと、前記再構成データで入出力の関連付けを決定し、前記第1のALUの出力を前記関連付けに従って処理し、前記再構成データが無い場合には出力の論理を固定する第2のスイッチと、前記再構成データの内容で演算回路を決定し、前記第1のALUの出力を入力とし、前記レジスタに演算結果を出力する第2のALUと、を備えるものである。
また、請求項3に記載の発明は、前記スイッチが、複数の出力選択部を備え、前記出力選択部が、入力と再構成データの内容との論理積演算を行なう複数のANDと、前記再構成データの内容で論理が決定され、前記複数のAND出力を入力としビット演算を行なうビット演算素子と、を備えるものである。
また、請求項4に記載の発明は、前記スケジューラが、複数の起動要因を入力として前記起動要因に従った要因信号を生成し、前記クロック生成部と前記再構成可能順序回路が、前記要因信号選択された動作を行うものである。
また、請求項5に記載の発明は、前記クロック生成部が、前記要因信号を受けてクロック周波数を変化させ、前記再構成可能順序回路が、複数の順序回路用再構成データメモリを備え、前記要因信号で前記順序回路用再構成データメモリをして,前記順序回路の状態遷移再構成および選択信号の生成を行うものである。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
The invention described in
According to a second aspect of the present invention, the combinational circuit determines an input / output association with the reconfiguration data, processes a plurality of input signals according to the association, and outputs when there is no reconfiguration data. A first switch that fixes the logic of the first ALU, an arithmetic circuit is determined based on the content of the reconfiguration data, and the first ALU that performs arithmetic processing using the output of the first switch and the plurality of input signals as inputs, A second switch for determining an input / output association based on the reconfiguration data, processing an output of the first ALU according to the association, and fixing an output logic when there is no reconfiguration data; and the reconfiguration A second ALU that determines an arithmetic circuit based on data contents, receives the output of the first ALU, and outputs a calculation result to the register.
According to a third aspect of the present invention, the switch includes a plurality of output selection units, and the output selection unit performs a logical product operation between the input and the contents of the reconstructed data, and the re-selection unit. A logic unit that determines logic based on the contents of the configuration data, and includes a bit operation element that performs bit operations with the plurality of AND outputs as inputs.
Further, in the invention according to claim 4, the scheduler generates a factor signal according to the activation factor with a plurality of activation factors as inputs, and the clock generator and the reconfigurable sequential circuit include the factor signal. The selected operation is performed.
Further, in the invention according to claim 5, the clock generation unit receives the factor signal to change a clock frequency, the reconfigurable sequential circuit includes a plurality of sequential circuit reconfiguration data memories, The sequential circuit reconfiguration data memory is used as a cause signal to reconfigure the state transition of the sequential circuit and generate a selection signal.
請求項1に記載の発明によると、再構成可能論理回路の組合せ回路の論理出力を固定することで、不要なスイッチング動作による電力消費が低減できる。
また、再構成可能論理回路および再構成可能順序回路を、ゲーテッドクロックで必要な期間だけ動作させることができるため、この回路での消費電力の低減ができる。
また、再構成可能順序回路で再構成可能論理回路の再構成を制御し、同一回路で異なる処理を続けて実行させることにより、小さな回路で大きな処理ができるので、動作する回路規模を小さくすることができる。あわせて,規模の大きな回路で実行することに比べて無駄に電力を消費する部分を抑えられるため,消費電力を抑えることができる。
請求項2に記載の発明によると、前記組合せ回路において、ALUの前段にスイッチを設けてこのスイッチの出力論理を固定することで、組合せ回路のスイッチング動作の可否を制御できる。
請求項3に記載の発明によると、前記スイッチにおいて、ANDを使用して再構成データでスイッチングを制御できようにすることで、請求項3の要求であるスイッチの動作可否の制御ができる。また、ビット演算素子でAND出力のマスキングを行えることから、ALUの数を増やしたと同等の効果がある。
請求項4に記載の発明によると、スケジューラが複数の起動要因入力と新たな要因信号出力を有し、起動要因の種類によって異なる要因信号を出すことができるので、クロック生成部と再構成可能順序回路にこの要因信号に従って異なる動作を実行させることができる。
請求項5に記載の発明によると、要因信号の内容によって、クロック生成部はクロック周波数を変化させ、また再構成可能順序回路は順序回路用再構成データメモリを選択し,順序回路の状態遷移の再構成および選択信号を生成して動作を実行できる。そのため,要因に適合する処理を、適合するクロック周波数で実行できるので、システムに最適な電力消費を実現できる。
According to the first aspect of the present invention, by fixing the logic output of the combinational circuit of the reconfigurable logic circuit, power consumption due to unnecessary switching operation can be reduced.
Further, since the reconfigurable logic circuit and the reconfigurable sequential circuit can be operated only for a necessary period using the gated clock, power consumption in this circuit can be reduced.
In addition, by controlling the reconfiguration of the reconfigurable logic circuit with the reconfigurable sequential circuit and continuously executing different processes on the same circuit, a large process can be performed with a small circuit, thereby reducing the operating circuit scale. Can do. In addition, the power consumption can be reduced because the portion that consumes power wastefully can be suppressed as compared with the case of executing with a large-scale circuit.
According to the second aspect of the present invention, in the combinational circuit, whether or not the switching operation of the combinational circuit can be performed can be controlled by providing a switch in front of the ALU and fixing the output logic of the switch.
According to a third aspect of the present invention, the switch can be operated or not, which is a request of the third aspect, by enabling the switch to control the switching with the reconfiguration data using AND. In addition, since the AND operation can be masked by the bit arithmetic element, there is an effect equivalent to increasing the number of ALUs.
According to the fourth aspect of the present invention, the scheduler has a plurality of activation factor inputs and a new factor signal output, and can generate different factor signals depending on the types of activation factors. The circuit can be made to perform different operations according to this factor signal.
According to the fifth aspect of the present invention, the clock generator changes the clock frequency according to the contents of the factor signal, the reconfigurable sequential circuit selects the sequential circuit reconfiguration data memory, and the state transition of the sequential circuit is changed. Operations can be performed by generating reconfiguration and selection signals. Therefore, processing suitable for the factor can be executed at a suitable clock frequency, so that optimum power consumption for the system can be realized.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1実施例を示す再構成可能な演算処理回路の構成図である。
図1において、再構成可能な演算処理回路は、再構成可能論理回路1、再構成データメモリ2、クロック生成部3、スケジューラ4、再構成可能順序回路5、CPU6で構成される。以下に各部の機能を説明する。
再構成可能論理回路1は、複数のPE11で構成され、PEは組合せ回路111とレジスタ112で構成される。再構成可能論理回路1は、図1ではPEが4個としているが、図1と異なっても構わない。
再構成データメモリ2では、各PE毎に再構成データ領域を備えている。また、各PE毎の再構成データ領域は複数の再構成データを有しており、後述する選択信号で切り替えて出力する。
再構成可能順序回路5には、順序回路52と順序回路用再構成データメモリ51を備えている。順序回路52は、順序回路用再構成データメモリ51から順序回路用再構成データを読み込み、状態遷移の順序を再構成する。
本発明が特許文献1や特許文献2と異なる点は、クロック生成部3、スケジューラ4、再構成可能順序回路5を備えた部分、および後述する再構成可能論理回路内の組合せ回路のスイッチング動作を再構成データで制御する部分である。
以下に、各部の動作を説明する。
スケジューラ4は、再構成可能順序回路5の起動やCPU6の起動を管理する機能を有する。スケジューラ4の起動は起動要因S8により行われる。この起動要因S8は、CPUによって制御される出力デバイス等から指令される信号であり、再構成可能な演算処理回路全体のトリガとなる。ここで、起動要因S8で起動してクロック制御信号S3と順序回路起動信号S4を生成する。
クロック生成部3は、図示していないクロック発生器からのクロックS1をクロック制御信号S3でゲーティングして、ゲーテッドクロックS11を生成する。
再構成可能順序回路5は、順序回路起動信号S4をゲーテッドクロックS11で同期して取り込み、動作を開始する。初めに、順序回路52が順序回路用再構成データメモリ51に記憶しているデータを読み込み、状態遷移順番などを再構成する。続いて、順序回路52は、最初の状態についての処理を行い、この状態に対応した選択信号S18a,S6b,S6c,S6dを出力し、同時に起動信号S6を出力する。
次に、再構成可能論理回路1の動作を説明する。
再構成可能論理回路1では、まず、再構成可能順序回路5起動信号S6を受けて、選択信号S18で選択された再構成データS2を読み込み、組合せ回路111の回路を再構成する。この再構成では、組合せ回路111の再構成とあわせてPE間の接続が決定される。続いて、再構成された組合せ回路111で演算処理が行われ、その結果がレジスタ112で記憶される。再構成可能論理回路1では、この演算処理が終了すると応答信号S7を出力する。
再構成可能順序回路5は、応答信号S7を受けると、順序回路応答信号S5を出力する。
スケジューラ4は、順序回路応答信号S5を受けると、一つの演算処理が終了したと判断し、CPU割り込みS10を生成する。
CPU6は、CPU割り込みS10を受けると、データバスS9を通して再構成可能論理回路1での演算結果の読み出しを行なう。なお、データバスS9は、再構成可能順序回路5、再構成データメモリ2に対しても、データメモリへのアクセスのために使用される。
再構成可能順序回路5は、上記の最初の状態の処理が終了した後、状態遷移順に従って処理し、各状態毎に更新した選択信号S18a,S6b,S6c,S6dを出力し、同時に起動信号S6を出力する。ここで、選択信号S6a,S6b,S6c,S6dの内容が変更される毎に、再構成データS2が切り替わり、この更新された再構成データで組合せ回路111が再構成され、再構成された回路にて演算処理をされる。このようにして、再構成可能順序回路5からの指示により、組合せ回路111の再構成と演算処理が繰り返し行われる。このように同一回路で異なる処理を続けて実行することにより、小さな回路で大きな処理ができるので、動作する回路規模を小さくする効果がある。
一方、クロック生成部3からのゲーテッドクロックS11をレジスタ112に供給することで、必要な期間だけ動作するので、消費電力を大幅に低減できる。同様に、再構成可能順序回路も必要な期間だけゲーテッドクロックで動作させることで消費電力を低減できる。
FIG. 1 is a configuration diagram of a reconfigurable arithmetic processing circuit showing a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a reconfigurable arithmetic processing circuit includes a
The
In the reconfiguration data memory 2, a reconfiguration data area is provided for each PE. In addition, the reconstruction data area for each PE has a plurality of reconstruction data, which are switched and output by a selection signal described later.
The reconfigurable sequential circuit 5 includes a sequential circuit 52 and a sequential circuit reconfiguration data memory 51. The sequential circuit 52 reads the sequential circuit reconfiguration data from the sequential circuit reconfiguration data memory 51 and reconfigures the state transition sequence.
The present invention is different from
The operation of each part will be described below.
The scheduler 4 has a function of managing activation of the reconfigurable sequential circuit 5 and activation of the
The
The reconfigurable sequential circuit 5 receives the sequential circuit activation signal S4 in synchronization with the gated clock S11 and starts operation. First, the sequential circuit 52 reads the data stored in the sequential circuit reconfiguration data memory 51 and reconfigures the state transition order. Subsequently, the sequential circuit 52 performs processing for the first state, outputs selection signals S18a, S6b, S6c, and S6d corresponding to this state, and simultaneously outputs a start signal S6.
Next, the operation of the
The
When receiving the response signal S7, the reconfigurable sequential circuit 5 outputs the sequential circuit response signal S5.
When the scheduler 4 receives the sequential circuit response signal S5, the scheduler 4 determines that one arithmetic processing is completed, and generates a CPU interrupt S10.
When the
The reconfigurable sequential circuit 5 performs processing according to the state transition order after the processing of the first state is completed, and outputs the selection signals S18a, S6b, S6c, S6d updated for each state, and at the same time, the start signal S6. Is output. Here, every time the contents of the selection signals S6a, S6b, S6c, and S6d are changed, the reconfiguration data S2 is switched, and the combinational circuit 111 is reconfigured with the updated reconfiguration data, and the reconfigured circuit is changed. Are processed. In this way, in accordance with an instruction from the reconfigurable sequential circuit 5, the reconfiguration and arithmetic processing of the combinational circuit 111 are repeatedly performed. By continuously executing different processes in the same circuit in this way, a large process can be performed with a small circuit, which has the effect of reducing the operating circuit scale.
On the other hand, by supplying the gated clock S11 from the
再構成可能論理回路1において、組合せ回路111が再構成されない場合、すなわち再構成データS2がない場合には、組合せ回路111の論理出力はある論理(例えば0)に固定される。組合せ回路111では、入力データが変化すると回路遅延だけ遅れて出力データが変化する。つまり、入力データが変化すると回路を構成するトランジスタ素子のスイッチングが発生しここで電力を消費する。よって、組合せ回路111の論理出力を固定することで、不要なスイッチングによる電力消費を抑えることができるのである。
In the
図2は、本発明の第2実施例を示す組合せ回路の構成図である。ここに示す組合せ回路は、図1に示すPE11の具体例である。
図において、組合せ回路は、スイッチ1111が2個、ALU1112が4個で構成され、レジスタ112はFF1113が2個で構成されている。ここで、ALUは算術論理演算ユニット、FFはフリップフロップの略称である。これらの個数は図2と異なる構成でも構わない。また、入出力の本数も、図2と異なってもよい。
本発明が特許文献1や特許文献2と異なる部分は、ALUの前段にスイッチを備えた点と、再構成データを利用してこのスイッチの入出力の関連付けを行い、再構成データが無い場合には出力論理を固定する点である。
FIG. 2 is a block diagram of a combinational circuit showing a second embodiment of the present invention. The combinational circuit shown here is a specific example of PE11 shown in FIG.
In the figure, the combinational circuit includes two switches 1111 and four
The difference between the present invention and
以下、図によって各部の動作を説明する。
スイッチ1111a は、再構成データS2に従って入出力の関連付けを行い、これに従って4つの入力(入力1 〜入力4 )をゲーティングし、4つの出力を生成する。この出力は、ALU1112a とALU1112b に入力される。
ALU1112aとALU1112bの後段にはスイッチ1111b が配置され、またスイッチ1111bの後段にはALU1112cとALU1112dが配置される。このように、スイッチとALUが続けて配置される構成の場合、スイッチ1111bは、前段のALUの出力と入力1〜入力4を入力とし、再構成データS2を利用して入出力の関連付けを行うとともに、4つの出力を生成する。この出力は、ALU1112cとALU1112dへ入力される。
ALU1112cとALU1112dの出力は、FF1113aとFF1113bに入力され、ここで記憶される。
再構成データS2が無い場合には、スイッチ1111aとスイッチ1111bともに、その論理出力は固定される。このように、論理出力を固定することにより、この回路での消費電力を抑えることができる。
The operation of each part will be described below with reference to the drawings.
The switch 1111a performs input / output association according to the reconstruction data S2, and gates four inputs (
A switch 1111b is disposed downstream of the
The outputs of ALU 1112c and
When there is no reconfiguration data S2, the logical output of both the switch 1111a and the switch 1111b is fixed. Thus, by fixing the logic output, power consumption in this circuit can be suppressed.
図3は、本発明の第3実施例を示すスイッチの構成図である。ここに示すスイッチは、図2に示すPE11の具体例である。
図において、スイッチ1111は、複数の出力選択部100で構成されている。
出力選択部100は、複数のAND105(AND演算素子)とビット演算素子109で構成される。出力選択部100への入力は4本で構成しているが、これらの本数は図3と異なる構成でも構わない。
本発明が特許文献1や特許文献2と異なる部分は、スイッチをANDとその後段にビット演算素子を配置し、再構成データS2の内容によってAND出力を固定できる構成とした部分である。
ここでは出力選択部100aで代表して、以下に動作を説明する。
まず、各AND105では、一方の入力に入力1から4がそれぞれ入力され、他方の入力に再構成データS2が入力され、その論理積が出力となりビット演算素子109に入力される。
ここで、再構成データS2がない場合、すなわち入力を利用しない場合、AND105の出力は0に固定される。これにより、この回路での消費電力を抑えることができる。
ビット演算素子109は、再構成データS2の内容により論理積や論理和をとるように構成され、前段のAND出力が入力となり、このビット演算素子109の出力がALUの一方の入力となる。
ビット演算素子109では、再構成データで機能を設定しビット演算を行う。ここでは、特定のビットに対してマスク処理の機能を有する。このような処理はALUで行なう機能の一部であるので、このビット演算素子によりALUを増やしたと同等の効果がある。また、ALUで行なう場合に比べて全体の演算時間を短縮できる。
FIG. 3 is a block diagram of a switch showing a third embodiment of the present invention. The switch shown here is a specific example of PE11 shown in FIG.
In the figure, the switch 1111 includes a plurality of output selection units 100.
The output selection unit 100 includes a plurality of ANDs 105 (AND operation elements) and bit operation elements 109. The number of inputs to the output selection unit 100 is four, but the number of these may be different from that in FIG.
The present invention differs from
Here, the operation will be described below as a representative of the output selection unit 100a.
First, in each AND 105,
Here, when there is no reconstruction data S2, that is, when the input is not used, the output of the AND 105 is fixed to 0. Thereby, power consumption in this circuit can be suppressed.
The bit operation element 109 is configured to take a logical product or a logical sum depending on the contents of the reconfiguration data S2, and the AND output of the previous stage is an input, and the output of the bit operation element 109 is one input of the ALU.
In the bit operation element 109, a function is set by the reconfiguration data and bit operation is performed. Here, it has a mask processing function for a specific bit. Since such processing is a part of the function performed by the ALU, there is an effect equivalent to increasing the ALU by this bit arithmetic element. Also, the overall calculation time can be shortened as compared with the case of using ALU.
このようにして、再構成データS2の内容によって論理出力を固定できるので、このスイッチ1111を組合せ回路111に適用することで、組合せ回路111のトランジスタのスイッチングを制御できるようになる。 In this way, since the logic output can be fixed according to the contents of the reconfiguration data S2, the switching of the transistors of the combinational circuit 111 can be controlled by applying the switch 1111 to the combinational circuit 111.
図4は、第4実施例を示す再構成可能な演算処理回路の構成図である。
図4において図1と異なる点は、以下のとおりである。すなわち、スケジューラ4が、複数の起動要因を入力として処理し、追加された要因信号S31を生成する。この要因信号S31は、クロック生成部3と再構成可能順序回路5に供給される。また、再構成可能順序回路5は、順序回路用再構成データメモリ51を複数備え、要因信号S31によって選択される。
なお、図4では起動要因を3本としているが、この入力数は異なっていても構わない。また、図4では順序回路用再構成データメモリ51を4個としているが、これと異なってもかまわない。
本発明が特許文献1や特許文献2と異なる部分は、複数の起動要因を入力とするスケジューラを備えた部分である。
以下に、各部の動作を説明する。
スケジューラ4は、いずれかの起動要因が入力されると、これに従った処理を行い要因信号S31を生成する。
クロック生成部3では、要因信号S31の内容によって、クロック周波数を変化させる制御を行う。このクロック周波数の可変制御では、例えば、処理時間がかかってもよい演算処理を実行させる起動要因の場合には、クロックS1を1/2nに分周したクロックを利用してゲーテッドクロックS11を生成する。
また,再構成可能順序回路は、要因信号S31の内容によって順序回路用再構成データメモリを選択する。以降の動作は実施例1と同じである。
FIG. 4 is a configuration diagram of a reconfigurable arithmetic processing circuit according to the fourth embodiment.
4 differs from FIG. 1 as follows. That is, the scheduler 4 processes a plurality of activation factors as inputs, and generates an added factor signal S31. The factor signal S31 is supplied to the
In FIG. 4, the number of activation factors is three, but the number of inputs may be different. In FIG. 4, the sequential circuit reconfiguration data memory 51 is four, but it may be different from this.
The part where the present invention is different from
The operation of each part will be described below.
When any activation factor is input, the scheduler 4 performs processing according to this and generates a factor signal S31.
The
The reconfigurable sequential circuit selects the sequential circuit reconfigurable data memory according to the content of the factor signal S31. Subsequent operations are the same as those in the first embodiment.
このように、スケジューラ4が複数の起動要因によって要因信号を制御できるので、クロック生成部がクロックを制御したり、再構成可能順序回路が順序回路を再構成して状態遷移順などを変更したりすることができる。また、各起動要因について、処理内容を自由に設定することもできる。 Thus, since the scheduler 4 can control the factor signal by a plurality of activation factors, the clock generation unit controls the clock, or the reconfigurable sequential circuit reconfigures the sequential circuit to change the state transition order, etc. can do. Further, the processing contents can be freely set for each activation factor.
1 再構成可能論理回路
2 再構成データメモリ
3 クロック生成部
4 スケジューラ
5 再構成可能順序回路
51 順序回路用再構成データメモリ(51a、51b、51c)
52 順序回路
6 CPU
11 Processor Element(PE)(11a、11b、11c、11d)
111 組合せ回路(111a、111b、111c、111d)
112 レジスタ(112a、112b、112c、112d)
1111 スイッチ(1111a、1111b)
1112 ALU(1112a、1112b、1112c、1112d、1112e、1112f)
1113 FF(1113a、1113b)
100 出力選択部(100a、100b)
105 AND(105a、105b、105c、105d)
109 ビット演算素子
15 低閾値電圧トランジスタ領域
16 高閾値電圧トランジスタ領域
30 回路展開制御部
31 電源電圧制御部
S1 クロック
S2 再構成データ(S2a、S2b、S2c、S2d)
S3 クロック制御信号
S4 順序回路起動信号
S5 順序回路応答信号
S6 起動信号
S7 応答信号
S8 起動要因
S9 データバス
S10 CPU割り込み
S11 ゲーテッドクロック
S12 入力1
S13 入力2
S14 入力3
S15 入力4
S16 出力1
S17 出力2
S18 選択信号(S18a、S18b、S18c、S18d)
S31 要因信号
S81 起動要因1
S82 起動要因2
S83 起動要因3
DESCRIPTION OF
52
11 Processor Element (PE) (11a, 11b, 11c, 11d)
111 combinational circuits (111a, 111b, 111c, 111d)
112 registers (112a, 112b, 112c, 112d)
1111 switch (1111a, 1111b)
1112 ALU (1112a, 1112b, 1112c, 1112d, 1112e, 1112f)
1113 FF (1113a, 1113b)
100 output selector (100a, 100b)
105 AND (105a, 105b, 105c, 105d)
109 bit
S3 clock control signal S4 sequential circuit activation signal S5 sequential circuit response signal S6 activation signal S7 response signal S8 activation factor S9 data bus S10 CPU interrupt S11 gated
S13 input 2
S15 input 4
S17 Output 2
S18 selection signal (S18a, S18b, S18c, S18d)
S31 Factor signal
S82 Activation factor 2
Claims (5)
前記再構成可能論理回路に再構成データを供給する再構成データメモリとを備えた再構成可能な演算処理回路において、
外部からの起動要因を入力とし、クロック制御信号と順序回路起動信号を生成するスケジューラと、
クロックと前記クロック制御信号を入力とし、ゲーテッドクロックを生成するクロック生成部と、
前記ゲーテッドクロックと前記順序回路起動信号を入力とし、起動信号と選択信号を生成する再構成可能順序回路とを備え、
前記再構成可能順序回路が、順序回路と、前記順序回路に順序回路用再構成データを供給する順序回路用再構成データメモリとを備え、
前記PEが、組合せ回路と前記組合せ回路の出力を記憶するレジスタとを備え、
前記再構成可能順序回路が、前記順序回路用再構成データによって前記順序回路の状態遷移順序を再構成するとともに、前記状態遷移毎に更新する選択信号を決定し、
前記再構成可能論理回路が、前記起動信号で起動され、前記選択信号で選択された再構成データにより前記組合せ回路と前記PE間接続を再構成し、
前記組合せ回路が、前記再構成データが無い場合には組合せ回路の論理出力を固定し、
前記レジスタが、前記ゲーテッドクロックにより必要な期間のみ動作することを特徴とする再構成可能な演算処理回路。 A reconfigurable logic circuit composed of a plurality of processor elements (hereinafter referred to as PE);
In a reconfigurable arithmetic processing circuit comprising a reconfigurable data memory for supplying reconfigurable data to the reconfigurable logic circuit,
A scheduler that receives an external activation factor as input and generates a clock control signal and a sequential circuit activation signal;
A clock generation unit that receives the clock and the clock control signal and generates a gated clock;
The gated clock and the sequential circuit start signal as inputs, and a reconfigurable sequential circuit that generates a start signal and a selection signal,
The reconfigurable sequential circuit includes a sequential circuit, and a sequential circuit reconfiguration data memory for supplying sequential circuit reconfiguration data to the sequential circuit,
The PE includes a combinational circuit and a register that stores an output of the combinational circuit,
The reconfigurable sequential circuit reconfigures the state transition order of the sequential circuit based on the sequential circuit reconfiguration data, and determines a selection signal to be updated for each state transition,
The reconfigurable logic circuit is activated by the activation signal, and reconfigures the connection between the combinational circuit and the PE by the reconfiguration data selected by the selection signal;
When the combinational circuit has no reconfiguration data, the logic output of the combinational circuit is fixed,
A reconfigurable arithmetic processing circuit, wherein the register operates only for a necessary period by the gated clock.
前記再構成データで入出力の関連付けを決定し、複数の入力信号を前記関連付けに従って処理し、前記再構成データが無い場合には出力の論理を固定する第1のスイッチと、
前記再構成データの内容で演算回路を決定し、前記第1のスイッチの出力と前記複数の入力信号を入力として演算処理する第1のALUと、
前記再構成データで入出力の関連付けを決定し、前記第1のALUの出力を前記関連付けに従って処理し、前記再構成データが無い場合には出力の論理を固定する第2のスイッチと、
前記再構成データの内容で演算回路を決定し、前記第2のスイッチの出力を入力として演算処理する第2のALUと、
を備えることを特徴とする請求項1記載の再構成可能な演算処理回路。 The combinational circuit is
A first switch that determines an input / output association with the reconfiguration data, processes a plurality of input signals according to the association, and fixes an output logic in the absence of the reconfiguration data;
A first ALU that determines an arithmetic circuit based on the contents of the reconstructed data, and performs arithmetic processing using the output of the first switch and the plurality of input signals as inputs;
A second switch for determining an input / output association with the reconfiguration data, processing an output of the first ALU according to the association, and fixing an output logic when there is no reconfiguration data;
A second ALU that determines an arithmetic circuit based on the content of the reconstructed data and performs arithmetic processing using the output of the second switch as an input;
The reconfigurable arithmetic processing circuit according to claim 1, comprising:
前記出力選択部が、
入力と再構成データの内容との論理積演算を行なう複数のANDと、
前記再構成データの内容で論理が決定され、前記複数のANDの出力を入力としビット演算を行なうビット演算素子と、
を備えることを特徴とする請求項3記載の再構成可能な演算処理回路。 The switch includes a plurality of output selection units,
The output selection unit is
A plurality of ANDs for performing an AND operation between the input and the contents of the reconstructed data; and
A bit operation element that performs a bit operation using the output of the plurality of ANDs as input, the logic being determined by the content of the reconstructed data;
The reconfigurable arithmetic processing circuit according to claim 3, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005361650A JP2007166377A (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Reconfigurable arithmetic operation circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005361650A JP2007166377A (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Reconfigurable arithmetic operation circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007166377A true JP2007166377A (en) | 2007-06-28 |
Family
ID=38248742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005361650A Pending JP2007166377A (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Reconfigurable arithmetic operation circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007166377A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009147539A (en) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Mitsubishi Electric Corp | Dynamic reconfiguration device, semiconductor integrated circuit design support system, and program |
WO2010055706A1 (en) * | 2008-11-14 | 2010-05-20 | 日本電気株式会社 | Data processing device, data processing method, and program |
JP2013211845A (en) * | 2012-03-01 | 2013-10-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Programmable logic device |
-
2005
- 2005-12-15 JP JP2005361650A patent/JP2007166377A/en active Pending
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WO2010055706A1 (en) * | 2008-11-14 | 2010-05-20 | 日本電気株式会社 | Data processing device, data processing method, and program |
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