EGSプロジェクトの活動を継続

内閣府の最先端・次世代研究開発支援プログラムのサポートにより3年と2か月の間、組込みグリーンシステムのプロジェクトを実施してきましたが、最先端・次世代プログラムのサポートは先月末で終了となりました。重点的な研究費の補助により通常の研究ではできないことができました。環境発電に適した新しい組込みプロセッサのアーキテクチャを提案し、それを先端プロセスで実チップとして実現し、実際に振動発電と小型の太陽電池で安定動作させることに成功しました。

本年度からは科学研究費補助金の支援で、上記プロジェクトを発展させる予定です。最近は、科研費のデータベースが非常に早い時期に更新されるので、既に今年度の内定情報が公開されていることに気づきました。環境発電システムの制御アルゴリズムやプロセッサの電力管理アルゴリズムなどを中心に発展させる予定です。

DATE2014のユニバーシティブースに出展

2014年3月24日から28日までドイツのドレスデンで開催されたDATE2014に参加し、ユニバーシティブースでEnergy Harvesting Embedded Systems のデモを行いました。今回の内容は、

１．試作したプロセッサチップ上でToppers OSが動作するデモ
２．試作したクアッドコアプロセッサチップが1mW以下で動作するデモ
３．振動で発電するデバイスを使って試作プロセッサが動作するデモ
を紹介しました。

Toppers OSのデモでは待ちタスクの数に応じてプロセッサの動作モードを動的に切り替えることで従来型の単純な動作モード切替に比べて消費エネルギーを30％削減できることを示しました。通常は1.2V動作と0.7V動作を瞬時に切り替えますが、長期間にわたって高い性能を必要としていない場合は、PLLを止めて周波数を6.25MHzまで落とし、CPUコアの電圧を0.48Vまで、キャッシュなどの電圧を0.7Vまで落とすことにより、1mW未満まで消費電力を落とすことができます。
最後の振動発電のデモは、もともとは懐中電灯用の発電デバイスを少し作り変えたものを約1Hzで振ることにより約20mWの電力を発電させ、それを使ってプロセッサを動作させます。振動発電デバイスの出力電力を直接チップに使うと不安定になりますが、高効率DC-DCコンバータで安定化させることによりチップが安定して動作します。デモに使用したポスターは近日中に活動報告のページにアップします。

ETNET＠石垣島で2件発表

3月15日と16日の二日間で石垣島にて開催されたETNETで高瀬先生と李さんがそれぞれ発表しました。
それぞれのタイトルは、
「排他動作する非均質マルチコアプロセッサとそのリアルタイムOSの実装」←高瀬さんの発表
「Evaluation of Charge Scheduling on a Multi-Banked Supercapacitor Architecture for Energy Harvesting Embedded Systems」←李さんの発表
です。

高瀬さんの発表は非常に好評でした。今流行りのコンパニオンコア＠nVIDIAやbig.LITTLE＠ARMと類似したアイデアを世界に先駆けて提唱していたと言い切ったことが受けたようです。
今回の発表はbig.LITTLEのような高性能コアと省電力コアの2種類の排他動作するコアを効率よく使うためのAPIの話でしたが、電力制御アルゴリズムに関してはこのAPIを使ってまだまだたくさんのアグレッシブなことが出来ます。今後発展させていきます。発表に使った資料は近日中に活動報告のページにアップします。

スマホの電力解析技術が特許登録

九州大学にいた際に、NTTドコモとの共同研究の中で申請した特許が登録されました。

特許 2009-262303：　消費電力評価装置、電力係数作成システム、消費電力評価方法及び電力係数作成方法。

下記の論文が関係しています。
http://www.c.csce.kyushu-u.ac.jp/lab_db/papers/paper/pdf/2009/kaneda09_1.pdf

この特許は、スマホや携帯電話の上で動作するアプリケーションの消費電力を個別に解析する技術です。スマホや携帯電話のハードウェア自体が消費する電力を見ようと思えば単純に電流計で測定すれば良いわけですが、複数のアプリケーションが時分割で動作するシステムでは個別のアプリケーションが消費する電力を解析するのは非常に難しいです。そこで、アプリケーションごとのCPU占有率やメモリ使用量などのパラメータからそのアプリケーションが消費する電力を見積もるモデルを作成し、精度よくアプリケーションごとの消費電力を見積もることを可能にしました。CPUや無線チップおよびストレージなど別々のハードウェアコンポーネントごとの電力解析も可能になります。さらに、この電力解析モデルをアプリケーション開発環境に適用することによって、アプリケーション開発前にシミュレーションで電力消費を見積もることができ、電力消費の小さいアプリケーション開発が可能となります。この技術の基本的な考え方は現在のNEXTプロジェクトの中でも生かされています。

京大アカデミックデイで展示発表

2013年12月21日京大吉田キャンパスで開催されたアカデミックデイでポスター展示と環境発電のデモ展示をしました。この企画は京大で実施している最先端の研究活動を一般市民にも知ってもらおうというものです。延べ529名が参加したとの報告がありました。製造会社から上がってきたばかりのプロセッサチップを太陽電池と振動発電デバイスで動作させるデモを見せようとしていましたが結局この日の展示には準備が間に合いませんでした。肝心な時に動いてくれません。プロセッサが環境発電動作するデモは見せられませんでしたがプロセッサチップが普通に低消費電力動作するデモを見せました。高校生や子供たちには喜んでもらえたようです。展示に使ったポスターは研究活動報告のページにアップします。

チップ上でRTOSがサクサク動作

本プロジェクトで試作したプロセッサチップ上でRTOSが正しく動作することを確認しました。同じ情報学研究科の高瀬先生に協力してもらいToppersに動的電力管理機構（DEPS機構）を追加しました。高瀬さんありがとうございます。このチップは動的に動作電圧を変更するDVFSと呼ばれる機構をデジタル化した機能を搭載していて、アナログ的な動作なしにCPUコアの動作電圧を変更するのでソフトウェアから遅延予測しやすい電圧変更が可能です。非常にきめ細かくRTOSが電圧を切り替えながら動作する様子は感動ものです。消費電力が35mWで200MHzの動作から5MHzで300μWまでの幅広い範囲で動作します。300μW動作になると10cm角程度の太陽電池が屋内の暗い照明で発電する電力でも十分に動作します。

電子情報通信学会 受賞者の声

電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ Fundamentals Reviewに論文賞受賞者の声が掲載されました。賞に恥じないよう精進します。