JP7235171B2 - 固定小数点演算ビット幅の検証システム及び決定システム - Google Patents

Description

本開示は、固定小数点演算ビット幅の検証システム及び決定システムに関する。

固定小数点演算は浮動小数点演算と比較して、回路規模の縮小、消費電力の削減、レイテンシを改善することができるため、省スペースや省電力が求められる組込みシステムに向いている。従来の技術では、対象となる演算規模が膨大である場合には、効率的な固定小数点のビット幅の決定方法は提案されていない。さらに、演算の細かな粒度において柔軟に固定小数点のビット幅を決定する方法についても提案されていない。

特願２０１８－２３６３８４号公報

特許文献１の深層学習の学習データから固定小数点の位置を収集し、固定小数点のビット幅を決定している。しかしながら、学習データが膨大である場合には効率的に固定小数点のビット幅を決定することが難しくなっている。

本開示の固定小数点演算ビット幅の検証システムは、演算情報に基づいて所望の検証精度を満たすために必要最低限のテストケース数を算出する数式（１）の検証保証精度内の誤差であるδ及びεでベルヌーイ試行による区間推定を用いて検証データセットのデータ数を決定して目標値を含む生成仕様を中央演算処理装置で定義する仕様定義部と、生成仕様に基づいて検証データセットを中央演算処理装置で生成する生成部と、検証データセットを用いて固定小数点演算による演算結果を中央演算処理装置で生生成する固定小数点演算部と、演算結果及び生成仕様の数式（１）に基づいて固定小数点演算のビット幅が仕様を満たしているか否かを中央演算処理装置で検証する検証部とを備えている。

また、本開示の固定小数点演算ビット幅の決定システムは、演算の重要度が定義された演算情報に基づいて所望の検証精度を満たすために必要最低限のテストケース数を算出する数式（１）の検証保証精度内の誤差であるδ及びεでベルヌーイ試行による区間推定を用いて検証データセットのデータ数と重要度から固定小数点ビット幅と目標値とを含む生成仕様を中央演算処理装置で定義する仕様定義部と、生成仕様に基づいて検証データセットを中央演算処理装置で生成する生成部と、検証データセットを用いて固定小数点演算による演算結果を中央演算処理装置で生成する固定小数点演算部と、演算結果及び生成仕様の数式（１）に基づいて固定小数点演算のビット幅が仕様を満たしているか否かを検証し検証結果を中央演算処理装置で生成する検証部と、検証結果に応じて生成仕様の更新判定を中央演算処理装置で行う更新部とを備えている。

この開示によれば、膨大な演算規模においても効率的に固定小数点演算のビット幅を検証又は決定することができる。

本開示の実施の形態１に係る固定小数点演算ビット幅の検証システムのブロック図である。 本開示の実施の形態１に係る演算情報の例を示す図である。 Ｑフォーマットの説明を示す図である。 本開示の実施の形態１に係る仕様定義部の動作を示すフローチャートである。 仮定ビット幅に収まる確率を説明する図である。 本開示の実施の形態１に係る生成仕様の例を図示する図である。 本開示の実施の形態１に係る生成部の動作を示すフローチャートである。 本開示の実施の形態１及び実施の形態２に係る固定小数点に変換後の検証データセットの例を示す図である。 本開示の実施の形態１及び実施の形態２に係る演算部の動作を示すフローチャートである。 本開示の実施の形態１及び実施の形態２に係る固定小数点演算ビット幅の検証（決定）システムの演算結果を示す図である。 本開示の実施の形態１及び実施の形態２に係る検証部の動作の流れを図示するフローチャートである。 本開示の実施の形態２に係る固定小数点演算ビット幅の決定システムのブロック図である。 本開示の実施の形態２に係る演算情報の例を示す図である。 本開示の実施の形態２に係る仕様定義部の動作を示すフローチャートである。 本開示の実施の形態２の仮定したビット幅に収まる確率の分布を示す図である。 本開示の実施の形態２に係る固定小数点演算ビット幅の決定システムの重要度と対応する固定小数点ビット幅を示す図である。 本開示の実施の形態２に係る固定小数点演算ビット幅の決定システムの生成仕様を示す図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の固定小数点演算ビット幅の検証システムのブロック図である。図において、固定小数点演算ビット幅の検証システム１００は、仕様定義部１２０、生成部１４０、演算部１６０、検証部１８０を備える。なお、固定小数点演算ビット幅の検証システム１００は、これらの要素以外の要素を備えてもよい。

固定小数点演算ビット幅の検証システム１００は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータで構成されている。プロセッサは中央演算処理装置（ＣＰＵ）等である。メモリは、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等である。仕様定義部１２０、生成部１４０、演算部１６０、検証部１８０は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより構成される。なお、仕様定義部１２０、生成部１４０、演算部１６０、検証部１８０の全部又は一部が、プログラムを実行しないハードウェアにより構成されてもよい。

外部から入力される演算情報１１０に基づいて仕様定義部１２０は、生成仕様１３０を定義する。また、生成仕様１３０に基づいて生成部１４０は、検証データセット１５０を生成する。演算部１６０は、演算情報１１０及び検証データセット１５０を用いて演算結果１７０を出力する。検証部１８０は、生成仕様１３０及び演算結果１７０に基づいて検証結果１９０を出力する。

＜演算情報１１０＞
図２は、本実施形態による演算情報１１０の例を示す図であり、以下、この例を用いて説明する。演算情報１１０は固定小数点ビット幅の検証対象となる演算の内容である演算内容と、演算内容の変数が浮動小数点演算の場合に使用されるデータ型と、検証対象の固定小数点数のビット幅である仮定ビット幅と、演算内容の出力（演算結果１７０）の最低保証桁数（演算結果１７０において求められる小数点の桁数）である出力保証桁数と、検証データ数と目標値とを決定するために必要な検証保証精度を含む。

演算内容は、変数ａと変数ｂとを入力として変数ｏｕｔを出力とする演算であることを示している。また、データ型は、浮動小数点演算において、変数ａがｆｌｏａｔ型、変数ｏｕｔがｆｌｏａｔ型で演算されることを示している。

仮定ビット幅は、演算内容の変数の固定小数点演算におけるビット幅であり、３２ｂｉｔであることと、３２ｂｉｔ内の整数部と小数部のそれぞれのビット幅をＱフォーマットで表している。図３は、Ｑフォーマットの説明を示す図であり、Ｑ１５．１６と示した場合の整数部と小数部のビット幅を示している。つまり、Ｑ１５．１６と記述すると、符号１ｂｉｔ、整数部１５ｂｉｔ、小数部１６ｂｉｔの合計３２ｂｉｔの固定小数点データであることが分かる。

出力保証桁数は、演算内容を浮動小数点演算の場合と、仮定ビット幅の固定小数点演算の場合との誤差を算出し、その誤差が１０^－２であればよい、ということを意味している。また、検証保証精度は、後述する検証データ数の決定に必要な値であり、ここでは、ε＝０．０２５、δ＝０．０１としている。

＜仕様定義部１２０＞
図４は、仕様定義部１２０の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、入力された演算情報１１０を読み込む。ステップＳ１０２において、読み込んだ検証保証精度から検証データ数と検証の合格基準となる目標値とを決定する。ベルヌーイ試行による区間推定を用いて検証データセット１５０のデータ数を決定して生成仕様１３０を定義する。

図５は、仮定ビット幅に収まる確率を説明する図であり、より具体的には、固定小数点演算ビット幅の検証システム１００において仮定されるビット幅に収まる確率の分布を表すグラフである。ここで、母集団からデータをＸ個取り出し、仮定したビット幅の範囲以内に収まる確率を算出する。これをＹ回繰り返したときに仮定したビット幅の範囲以内に収まる確率の分布が図５のように正規分布で与えられていると仮定する。仮定したビット幅の範囲以内に収まる確率が９５％から１００％の区間を信頼区間（１－δ）とすると、仮定したビット幅の範囲以内に収まる確率は（１－δ）×１００％の確率で信頼区間に入ることになる。これを検証するためには、標本数ｎとして、式（１）で示される数値以上の標本を検査し、９７．５％以上の確率であることを検証すればよい。例えば、ε＝０．０２５，δ＝０．０１とすれば、検証データ数は４２３９以上で目標値は４１３４と決定できる。検証の結果、４１３４以上のデータが検証に合格できれば、「仮定ビット幅に収まる確率が９５％以上である確率が９９％以上である」といえる。なお、δとεは検証保証精度内のパラメータであり、εは誤差である。

仕様定義部１２０は、ステップＳ１０３において演算情報１１０の仮定ビット幅から固定小数点のビット幅を決定する。仮定ビット幅が３２（Ｑ１５．１６）の場合には、データ幅が３２ｂｉｔで、整数部が１５ｂｉｔ、小数部が１６ｂｉｔの固定小数点データとなる。次に、ステップＳ１０４において、演算情報１１０の出力保証桁数から、浮動小数点演算と固定小数点演算との許容誤差範囲を決定する。出力保証桁数が１０^－２では、浮動小数点演算と固定小数点演算との結果が小数点第二位まで一致していることが検証の合格判定基準となる。

仕様定義部１２０は、ステップＳ１０５において、生成仕様１３０を定義し出力する。図６は、仕様定義部１２０により定義される生成仕様１３０の例を図示する図である。生成仕様１３０に記載されているデータ数、目標値、固定小数点データ幅（整数部と小数部）、出力精度については、ステップＳ１０２からステップＳ１０４で決定される値である。

＜生成部１４０＞
図７は、本開示の実施の形態１に係る生成部１４０の動作を示すフローチャートである。生成部１４０は、ステップＳ１２１において生成仕様１３０を読み込む。次に、生成仕様１３０に記載の全ての検証データセット１５０をステップＳ１２２からステップＳ１２５までをループして生成する。生成部１４０は、ステップＳ１２４においてランダムに生成仕様１３０に記載のデータ数を生成仕様１３０に記載のデータ型で検証データを生成する。ここで、変数ａ及びｂはｆｌｏａｔ型であるため、それぞれランダムに４２３９個だけｆｌｏａｔ型のデータを生成する。次に、ステップＳ１２５において、ステップＳ１２４において生成したデータを生成仕様１３０に記載の仮定ビット幅に近似する形で浮動小数点の検証データを固定小数点数に変換する。全ての検証データセット１５０が生成されると、ステップＳ１２６において出力される。

生成部１４０は、演算情報１１０からランダムにデータ数と同じ数の検証データを生成することになるが、これより多い数の検証データを作成しても実質的な意味はなく同じ数と見做すことができ、本願の権利範囲に含まれるものである。なお、ランダムに検証することにより様々なデータについて検証を行うことができることになる。

図８は、固定小数点に変換後の検証データセット１５０の例を示す図である。生成仕様１３０に記載の仮定ビット幅である整数部１５ｂｉｔ、小数部１６ｂｉｔに変換されていることを示している。

＜演算部１６０＞
図９は演算部１６０の動作を示すフローチャートである。演算部１６０は、ステップＳ１４１において演算情報１１０を読み込む。次に、ステップＳ１４２において検証データセット１５０を読み込む。ステップＳ１４３において演算情報１１０に記載の演算内容から必要な浮動小数点演算器を生成する。次に、ステップＳ１４４においても同様に、演算情報１１０に記載の演算内容から必用な固定小数点演算器を生成する。ステップＳ１４５において検証データセット１５０を読み込む。

演算部１６０は、ステップＳ１４６からＳ１４９までのループで、全ての検証データセット１５０を演算する。ここでは、検証データセット１５０の数が４２３９であるため、Ｓ１４６からＳ１４９まで４２３９回繰り返すことになる。演算部１６０は、ステップＳ１４７においてランダムに生成された浮動小数点の検証データセット１５０を浮動小数点演算器で演算を行う。続いてステップＳ１４８において同じくランダムに生成された浮動小数点の検証データセット１５０を固定小数点の検証データセット１５０へ変換したデータを固定小数点演算器で演算を行う。

演算部１６０は、ステップＳ１５０において、ステップＳ１４６からＳ１４９までにおいて演算された変数ｏｕｔの値を演算結果１７０として定義し出力する。図１０は、演算結果１７０の一例を示している。

＜検証部１８０＞
図１１は、検証部１８０の動作の流れを図示するフローチャートを示している。検証部１８０はステップＳ１６１において、生成仕様１３０を読み込む。続いてステップＳ１６２において、演算結果１７０を読み込む。検証部１８０は、ステップＳ１６３からＳ１６７まで演算部１６０が定義したすべての演算結果１７０について、生成仕様１３０を満たしているかの判定を行う。

検証部１８０は、ステップＳ１６４において、浮動小数点と固定小数点演算との結果を比較し、演算の誤差が出力保証桁数に収まっているかを判定する。図１０の演算結果１７０の例では、変数ｏｕｔの値が浮動小数点演算の結果では、１０．５５２８であったのに対し固定小数点演算の結果では、１０．５５４６である。この場合では、生成仕様１３０の出力精度に記載の１０^－２、つまり小数点第二位まで値が一致しているためステップＳ１６５に進み、浮動小数点と固定小数点演算の結果が誤差範囲内であると判定する。一方、演算結果１７０において、変数ｏｕｔの値が浮動小数点演算の結果では、３．２７８８５であったのに対し固定小数点演算の結果では、３．３０５０である。この場合であれば、浮動小数点演算と固定小数点演算の結果が小数第一位で異なっている。そのためステップＳ１６６に進み浮動小数点と固定小数点演算の結果が誤差範囲外であると判定する。

検証部１８０は、ステップＳ１６８においてステップＳ１６３からＳ１６７までの判定の結果、浮動小数点演算と固定小数点演算との演算結果１７０が誤差範囲以内であるデータ数をカウントし、生成仕様１３０に記載の目標値に達しているか判定を行う。図１０の演算結果１７０の例では、誤差範囲以内のデータ数が４１３４に達していれば、ステップＳ１６９に進み、固定小数点演算のビット幅が仮定ビット幅に収まっていると判定する。一方、誤差範囲以内のデータ数が４１３４に達していなければ、ステップＳ１７０に進み仮定ビット幅に収まっていないと判定する。

検証部１８０はステップＳ１７１において、固定小数点演算のビット幅が仮定ビット幅に収まっているか否かの検証結果１９０を出力する。以上のように、検証部１８０は、演算結果１７０及び生成仕様１３０に基づいて固定小数点演算が仕様を満たしているか否を検証する。検証部１８０は、検証結果１９０が目標値を達成している場合には仕様を満たしていると判定し、検証結果１９０が目標値を達成していない場合には仕様を満たしていないと判定している。

本実施の形態による固定小数点演算ビット幅検証システム１００は、以上のように動作する。本実施の形態による固定小数点演算ビット幅検証システムによれば、演算規模が膨大な固定小数点演算においても効率的に固定小数点演算のビット幅を検証することができる。

以上のように、演算情報に基づいてベルヌーイ試行による区間推定を用いて検証データセットのデータ数を決定して目標値を含む生成仕様を定義する仕様定義部と、生成仕様に基づいて検証データセットを生成する生成部と、検証データセットを用いて固定小数点演算による演算結果を生成する固定小数点演算部と、演算結果及び生成仕様に基づいて固定小数点演算が仕様を満たしているか否かを検証する検証部とを備える固定小数点演算ビット幅の検証システムなので、膨大な演算規模においても効率的に固定小数点演算のビット幅を検証又は決定することができる。

実施の形態２．
図１２は、実施の形態２の固定小数点演算ビット幅の決定システム２００のブロック図である。図１２に図示される実施の形態２の固定小数点演算ビット幅の決定システム２００は、実施の形態１の固定小数点演算ビット幅の検証システム１００と比較して検証部１８０のステップ１６８において、固定小数点演算のビット幅が仮定ビット幅に収まっていない場合に検証仕様を更新し、ビット幅の再検証を行ってビット幅を決定する点で異なり、これに伴い更新部３００で求まる更新情報３１０が追加され仕様定義部１２０に戻る点でも異なっている。

図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文、図面の全図において共通することである。さらに、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

＜演算情報１１０＞
図１３は、実施の形態２による固定小数点演算ビット幅の決定システム２００への演算情報１１０の例を示す図である。演算情報１１０は固定小数点ビット幅の検証対象となる演算の内容である演算内容と、その演算内容が対象となる演算全体の中での重要度合いを示す重要度と、演算内容の変数が浮動小数点演算の場合に使用されるデータ型と、演算内容の出力の最低保証桁数である出力保証桁数と、検証データ数と目標値とを決定するために必要な検証保証精度を含む。これに加えて、ビット幅探索モードの区分がある。

演算内容は、変数ａと変数ｂとを入力として変数ｏｕｔを出力とする演算であることを示している。さらに、演算毎に重要度が記載されており、これから仮定の固定小数点ビット幅が決定される。重要度は１から１０の段階で設定されており、１が最高、１０が最低の重要度となる。図１３の例では、演算内容の欄に括弧書きされた自然数が重要度である。

データ型は、浮動小数点演算において、変数ａがｆｌｏａｔ型、変数ｏｕｔがｆｌｏａｔ型で演算されることを示している。また、出力保証桁数は、演算内容を浮動小数点演算の場合と、仮定ビット幅の固定小数点演算の場合の誤差を算出し、その誤差が１０^－２であればよい。ということを示している。さらに、検証保証精度は、後述する検証データ数の決定に必要な値であり、ε＝０．０２５、δ＝０．０１となっている。

ビット幅探索モードは、再検証時にビット幅を探索する戦略である。ビット幅探索モードはＡ、Ｂ、Ｃの３つあり、それぞれ探索の戦略が異なる。ビット幅探索モードがＡであれば、再検証時に検証データ数を増加させた上で再検証を行う。この値の算出方法については後述する。Ｂであれば、再検証時に固定小数点データ幅は変更せず、整数部と小数部の境界を変更させた上で再検証を行う。Ｃであれば、再検証時に固定小数点ビット幅を変更した上で再検証を行う。なお、この３つのビット幅探索モードは１つだけでもよいし、組み合わせて使用してもよい。

＜仕様定義部１２０＞
図１４は、仕様定義部１２０の動作を示すフローチャートである。仕様定義部１２０は、図１４に図示されるステップＳ２０１において、前回の検証結果１９０から判定された仕様が要更新であるか否かが記載された更新情報３１０を読み込む。なお、更新情報３１０の初期設定は要更新としている。続くステップＳ２０２において読み込んだ更新情報３１０から再度ビット幅の検証が必要であるか判定を行う。ビット幅の再検証が必要であればステップＳ２０３に進み、再検証が必要でない場合はステップＳ２０８に進み検証を終了する。１度目の検証時には更新情報３１０の初期設定が要更新であるため、ステップＳ２０３に進むことになる。

仕様定義部１２０は、ステップＳ２０３において演算情報１１０を読み込む。仕様定義部１２０はステップＳ２０４において検証データ数と目標値とを決定する。例えば、ベルヌーイ試行による区間推定を用いて検証データセット１５０のデータ数を決定することができる。初期検証であれば、演算情報１１０に記載の検証保証精度と式（１）からデータ数と目標値とを決定する。再検証の場合であればビット幅探索モードに従ってデータ数と目標値を更新する。

ビット幅探索モードがＡ（第１のビット幅探索モード）であり初期検証の結果、ビット幅に収まっている検証データ数が目標値に達していない場合には、演算情報１１０に記載の検証保証精度のεを式（２）の通り更新する。本実施形態においては、検証保証精度εの更新修正度η＝０．００５とした。つまり初期検証時にε＝０．０２５であれば、再検証時はε＝０．０２０となる。

ε（更新後）＝ε（更新前）－η ・・・（２）

図１５は、仮定したビット幅に収まる確率の分布を示す図である。図中の（１）はε＝０．０２５、（２）はε＝０．０２０としたときのビット幅の確率の分布を示している。区間推定ではどちらも、「仮定したビット幅に収まる確率が９５％以上である確率が９９％以上である」といえる。ここで、εを０．０２０とした場合に、検証データ数は式（１）に従って算出すると、検証データ数は６６２３となる。この時、検証データセット１５０のうち、９７．０％以上の確率で仮定したビット幅に収まっていればよく、そのため目標値は６４２５となる。

次に、ステップＳ２０５において、固定小数点データ幅は演算情報１１０の演算内容に記載の重要度から決定する。図１６は、重要度と固定小数点データ幅（Ｑフォーマット）との対応関係を図示したものである。重要度に応じて固定小数点データ幅が変化している。初期検証であれば、演算情報１１０に記載の演算内容では、出力となる変数ａの重要度が３と示されている。そのため、変数ａのデータ幅は符号部１ｂｉｔ、整数部１５ｂｉｔ、小数部１６ｂｉｔの合計３２ｂｉｔとなる。再検証時はビット幅探索モードに応じて固定小数点データ幅を決定する。

このように、仕様定義部１２０は、重要度と検証結果とで仮定ビット幅を決めて、検証結果１９０に応じて仕様より許容条件を緩和し、データ数と目標値とを決定することになる。よって、検証データ数を増加させる一方で目標率を下げることができ、再検証により仕様を満たすことができる。

ビット幅探索モードがＢ（第２のビット幅探索モード）であれば、再検証時に固定小数点データ幅は変更せず、整数部と小数部との境界を変更させた上で再検証を行う。例えば、初期検証時に符号部１ｂｉｔ、整数部１５ｂｉｔ、小数部１６ｂｉｔの合計３２ｂｉｔであれば、再検証時には符号部１ｂｉｔ、整数部１０ｂｉｔ、小数部２１ｂｉｔの合計３２ｂｉｔとしてもよい。これによって、小数点演算の精度がより必要な場合においても、小数部のビット数の割合を増加させたのち、再検証により仕様を満たすことができるようになる。

ビット幅探索モードがＣ（第３のビット幅探索モード）であれば、データ数と目標値とを変更せずに固定小数点ビット幅を変更する。再検証時には符号部１ｂｉｔ、整数部２３ｂｉｔ、小数部２４ｂｉｔの４８ｂｉｔとしてもよい。これによって、整数部と小数点演算との精度が共により必要な場合において、固定小数点ビット幅の増加させたのち、再検証により仕様を満たすことができる。また、再検証により仕様を満たすこともできる。

仕様定義部１２０はステップＳ２０６において演算情報１１０の出力保証桁数から、浮動小数点演算と固定小数点演算との許容誤差範囲を決定する。出力保証桁数が１０^－２では、浮動小数点演算と固定小数点演算の結果が小数点第二位まで一致していることが検証の合格判定基準となる。

仕様定義部１２０は、続くステップＳ２０７において、生成仕様１３０を定義する。図１７は、仕様定義部１２０により定義される生成仕様１３０の例を図示する図である。生成仕様１３０に記載されているデータ数、目標値、変数と整数部のｂｉｔと小数部のｂｉｔとからなる固定小数点データ幅、出力精度については、ステップＳ２０４からステップＳ２０７で決定される値である。

＜生成部１４０＞
図７は生成部１４０の動作の流れを図示するフローチャートを示している。

＜演算部１６０＞
図９は演算部１６０の動作の流れを図示するフローチャートを示している。実施の形態１との相違点はステップＳ１４４である。実施の形態１では、固定小数点ビット幅が１つだけであった。しかしながら、実施の形態２では演算ごとに異なる固定小数点ビット幅が定義されている。そのため、ステップＳ１４４においても定義された固定小数点ビット幅ごとに固定小数点演算器を生成する。

＜検証部１８０＞
図１１は検証部１８０の動作の流れを図示するフローチャートを示している。

＜更新部３００＞
更新部３００の動作の流れは図示していないが、検証部１８０が出力した検証結果１９０から、再検証が必要か否かの情報が記載された更新情報３１０を出力する。

以上のように、演算の重要度が定義された演算情報に基づいてベルヌーイ試行による区間推定を用いて検証データセットのデータ数と重要度から固定小数点ビット幅と目標値とを含む生成仕様を定義する仕様定義部と、生成仕様に基づいて検証データセットを生成する生成部と、検証データセットを用いて固定小数点演算による演算結果を生成する固定小数点演算部と、演算結果及び生成仕様に基づいて固定小数点演算が仕様を満たしているか否かを検証し検証結果を生成する検証部と、検証結果に応じて生成仕様の更新判定を行う更新部とを備える固定小数点演算ビット幅の決定システムなので、膨大な演算規模においても効率的に固定小数点演算のビット幅を決定することができる。

１００ 検証システム、１１０ 演算情報、１１１ Ｑフォーマット、１２０ 仕様定義部、１３０ 生成仕様、１４０ 生成部、１５０ 検証データセット、１６０ 演算部、１７０ 演算結果、１８０ 検証部、１９０ 検証結果、２００ 決定システム、３００ 更新部、３１０ 更新情報。

Claims (10)

1. 演算情報に基づいて所望の検証精度を満たすために必要最低限のテストケース数を算出する数式（１）の検証保証精度内の誤差であるδ及びεでベルヌーイ試行による区間推定を用いて検証データセットのデータ数ｎを決定して目標値を含む生成仕様を中央演算処理装置で定義する仕様定義部と、
   前記生成仕様に基づいて前記検証データセットを前記中央演算処理装置で生成する生成部と、
   前記検証データセットを用いて固定小数点演算による演算結果を前記中央演算処理装置で生成する固定小数点演算部と、
   前記演算結果及び前記生成仕様の数式（１）に基づいて前記固定小数点演算のビット幅が仕様を満たしているか否かを前記中央演算処理装置で検証する検証部と
   を備えることを特徴とする固定小数点演算ビット幅の検証システム。
   

   
2. 請求項１に記載の固定小数点演算ビット幅の検証システムであって、
   前記検証部は、検証結果が前記目標値を達成している場合には前記仕様を満たしていると判定し、前記検証結果が前記目標値を達成していない場合には前記仕様を満たしていないと判定する
   ことを特徴とする固定小数点演算ビット幅の検証システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の固定小数点演算ビット幅の検証システムであって、
   前記演算情報には、前記固定小数点演算部での演算内容と、前記固定小数点演算でのビット幅となる仮定ビット幅と、前記演算結果として求められる小数点の桁数である出力保証桁数とが含まれる
   ことを特徴とする固定小数点演算ビット幅の検証システム。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の固定小数点演算ビット幅の検証システムであって、
   前記生成部は、前記演算情報からランダムに前記データ数ｎの検証データを生成する
   ことを特徴とする固定小数点演算ビット幅の検証システム。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の固定小数点演算ビット幅の検証システムであって、
   前記固定小数点演算部は、前記検証データセットの数だけ前記固定小数点演算を行う
   ことを特徴とする固定小数点演算ビット幅の検証システム。
6. 演算の重要度が定義された演算情報に基づいて所望の検証精度を満たすために必要最低限のテストケース数を算出する数式（２）の検証保証精度内の誤差であるδ及びεでベルヌーイ試行による区間推定を用いて検証データセットのデータ数ｎと前記重要度から固定小数点ビット幅と目標値とを含む生成仕様を中央演算処理装置で定義する仕様定義部と、
   前記生成仕様に基づいて前記検証データセットを前記中央演算処理装置で生成する生成部と、
   前記検証データセットを用いて固定小数点演算による演算結果を前記中央演算処理装置で生成する固定小数点演算部と、
   前記演算結果及び前記生成仕様の数式（２）に基づいて前記固定小数点演算のビット幅が仕様を満たしているか否かを検証し検証結果を前記中央演算処理装置で生成する検証部と、
   前記検証結果に応じて前記生成仕様の更新判定を前記中央演算処理装置で行う更新部と
   を備えることを特徴とする固定小数点演算ビット幅の決定システム。
   

   
7. 請求項６に記載の固定小数点演算ビット幅の決定システムであって、
   前記演算情報には、前記固定小数点演算部での演算内容と、前記固定小数点演算でのビット幅となる仮定ビット幅と、前記演算結果として求められる小数点の桁数である出力保証桁数と、再検証時のビット幅探索方法が記載されたビット幅探索モードとが含まれる
   ことを特徴とする固定小数点演算ビット幅の決定システム。
8. 請求項６又は請求項７に記載の固定小数点演算ビット幅の決定システムであって、
   第１の前記ビット幅探索モードは、前記重要度と前記検証結果とで仮定ビット幅を決めて、前記検証結果に応じて前記仕様より許容条件を緩和し、
   前記仕様定義部は、前記データ数ｎと前記目標値とを決定する
   ことを特徴とする固定小数点演算ビット幅の決定システム。
9. 請求項６又は請求項７に記載の固定小数点演算ビット幅の決定システムであって、
   第２の前記ビット幅探索モードは、前記データ数ｎと前期目標値と固定小数点ビット幅とを変更せずに固定小数点の整数部と小数部との境界を変更する
   ことを特徴とする固定小数点演算ビット幅の決定システム。
10. 請求項６又は請求項７に記載の固定小数点演算ビット幅の決定システムであって、
    第３の前記ビット幅探索モードは、前記データ数ｎと前期目標値とを変更せずに固定小数点ビット幅を変更する
    ことを特徴とする固定小数点演算ビット幅の決定システム。

Images