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JP6550465B2 - Information processing circuit - Google Patents
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Description

本発明は、情報処理回路に関する。   The present invention relates to an information processing circuit.

近年、半導体のビット内情報が反転するシングルイベントアップセットの問題が顕在化している。これは半導体製造技術の進歩にともなうプロセスルールの微細化により、半導体の臨界電荷量が減少しているためである。臨界電荷量とはデータの反転を引き起こすために必要な電荷量であり、例えば高エネルギーの中性子放射線が半導体に衝突し反応することで臨界電荷量を上回る。臨界電荷量を上回るとデータ(ビット内情報)が反転し、シングルイベントアップセットが生じる。産業応用を目的とする組込システムには高い信頼性が求められており、演算回路上に発生するシングルイベントアップセットの影響を低減するための技術開発が必要となる。特開平5−308399号公報(特許文献1)には、同一の回路を2つ並べて並列に動作させ、その出力を比較することで回路上に発生したエラーを検出する技術が開示されている。   In recent years, the problem of single event upset in which information in a bit of a semiconductor is inverted has become apparent. This is because the critical charge amount of the semiconductor is reduced due to the refinement of the process rule accompanying the advancement of the semiconductor manufacturing technology. The critical charge amount is a charge amount necessary to cause inversion of data, and for example, high energy neutron radiation collides with a semiconductor and reacts to exceed the critical charge amount. When the critical charge amount is exceeded, data (in-bit information) is inverted, and single event upset occurs. High reliability is required for embedded systems intended for industrial applications, and technology development is required to reduce the effects of single event upsets occurring on arithmetic circuits. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-308399 (Patent Document 1) discloses a technique in which two identical circuits are arranged in parallel and operated in parallel, and an error generated on the circuit is detected by comparing the outputs.

特開平5−308399号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 5-308399

特許文献1に開示されている技術では、エラー検出により故障を未然に防ぐことができ、システムの信頼性が向上する。しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、回路を2重化することで2倍の回路量が必要となり、ハードウェアの実装コストが大きくなるという問題点あった。本発明の目的は、回路を2重化するよりも少ない回路量でエラー検出が可能な情報処理回路を提供することである。   In the technique disclosed in Patent Document 1, the error detection can prevent a failure in advance, and the reliability of the system is improved. However, in the technique disclosed in Patent Document 1, doubling the number of circuits requires twice the amount of circuitry, resulting in an increase in the cost of mounting hardware. An object of the present invention is to provide an information processing circuit capable of error detection with a smaller amount of circuit than doubling the circuit.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。   The outline of typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

本発明の一実施の形態の情報処理回路は、入力信号を受け取る演算回路と、前記入力信号を受け取る検算回路とを有する。また、前記演算回路は、前記入力信号に基づき演算した数値解を前記検算回路へ出力する。また、前記検算回路は、前記演算回路から受け取った前記数値解を復元後入力信号へ復元し、復元した前記復元後入力信号と受け取った前記入力信号とに基づきエラーの有無を判定し、エラーの有無の判定結果を出力する。   An information processing circuit according to an embodiment of the present invention includes an arithmetic circuit that receives an input signal and a verification circuit that receives the input signal. The arithmetic circuit also outputs a numerical solution calculated based on the input signal to the check circuit. In addition, the check calculation circuit restores the numerical solution received from the arithmetic circuit into an input signal after restoration, and determines the presence or absence of an error based on the restored input signal after restoration and the received input signal. Output the judgment result of the presence or absence.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

本発明の代表的な実施の形態によれば、回路を2重化するよりも少ない回路量でエラー検出が可能な情報処理回路を実現できる。   According to the representative embodiment of the present invention, it is possible to realize an information processing circuit capable of error detection with a smaller amount of circuit than doubling the circuit.

実施の形態1における情報処理回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of a configuration example of an information processing circuit in Embodiment 1. 実施の形態1における連立一次方程式演算回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an outline of a configuration example of a simultaneous linear equation arithmetic circuit in Embodiment 1. 実施の形態1における連立一次方程式検算回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an outline of a configuration example of a simultaneous linear equation check circuit in Embodiment 1. 実施の形態1における情報処理回路のタイミングチャートである。5 is a timing chart of an information processing circuit in Embodiment 1; 実施の形態1における情報処理回路のタイミングチャートである。5 is a timing chart of an information processing circuit in Embodiment 1; 実施の形態1における情報処理回路のタイミングチャートである。5 is a timing chart of an information processing circuit in Embodiment 1; 実施の形態1における情報処理回路のタイミングチャートである。5 is a timing chart of an information processing circuit in Embodiment 1; 実施の形態1における情報処理回路の動作を示す状態遷移図である。FIG. 5 is a state transition diagram showing an operation of the information processing circuit in the first embodiment. 実施の形態1における連立一次方程式検算回路の動作を示す状態遷移図である。FIG. 7 is a state transition diagram showing the operation of the simultaneous linear equation check circuit in the first embodiment. 実施の形態1における情報処理回路による処理の概要を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an outline of processing by an information processing circuit in Embodiment 1; 実施の形態1における連立一次方程式演算回路による処理の概要を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing an outline of processing by a simultaneous linear equation computing circuit in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における連立一次方程式検算回路による処理の概要を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an outline of processing by a simultaneous linear equation check circuit in Embodiment 1. FIG. 実施の形態2における連立一次方程式演算回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an outline of a configuration example of a simultaneous linear equation arithmetic circuit in Embodiment 2. 実施の形態2における立一次方程式演算回路によるCG法を用いた処理の概要を示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart showing an outline of processing using a CG method by a standing linear equation arithmetic circuit in Embodiment 2. FIG. 実施の形態3における連立一次方程式演算回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an outline of a configuration example of a simultaneous linear equation computing circuit in a third embodiment. 実施の形態3における連立一次方程式演算回路によるSOR法を用いた処理の概要を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing an outline of processing using the SOR method by the simultaneous linear equation arithmetic circuit in Embodiment 3. FIG. 実施の形態4における連立一次方程式演算回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an outline of a configuration example of a simultaneous linear equation computing circuit according to a fourth embodiment. 実施の形態4における連立一次方程式演算回路によるLU分解を用いた処理の概要を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing an outline of processing using LU decomposition by a simultaneous linear equation arithmetic circuit in Embodiment 4. 実施の形態5における情報処理回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing an outline of a configuration example of an information processing circuit in a fifth embodiment. 実施の形態5における非線形方程式演算回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an outline of a configuration example of a non-linear equation arithmetic circuit according to a fifth embodiment. 実施の形態5における非線形方程式検算回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an outline of a configuration example of a non-linear equation check circuit in a fifth embodiment. 実施の形態5における情報処理回路による処理の概要を示すフローチャートである。FIG. 20 is a flowchart showing an outline of processing by an information processing circuit in Embodiment 5. FIG. 実施の形態5における非線形方程式演算回路による処理の概要を示すフローチャートである。FIG. 20 is a flowchart showing an outline of processing by a non-linear equation arithmetic circuit in Embodiment 5. FIG. 実施の形態5における非線形方程式検算回路による処理の概要を示すフローチャートである。FIG. 20 is a flowchart showing an outline of processing by a non-linear equation check circuit in Embodiment 5. FIG. 実施の形態6における情報処理回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing an outline of a configuration example of an information processing circuit in a sixth embodiment. 実施の形態6における情報処理回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing an outline of a configuration example of an information processing circuit in a sixth embodiment. 実施の形態6における情報処理回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing an outline of a configuration example of an information processing circuit in a sixth embodiment. 実施の形態7における情報処理回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing an outline of a configuration example of an information processing circuit in a seventh embodiment. 実施の形態7における情報処理回路の構成例の概要を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing an outline of a configuration example of an information processing circuit in a seventh embodiment.

(実施の形態1) Embodiment 1

以下、本発明の実施の形態1を、図1〜図12を用いて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
<全体構成>
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 12. Note that, in all the drawings for describing the embodiments, the same reference numeral is attached to the same part in principle, and the repetitive description thereof will be omitted.
<Overall configuration>

図1は、実施の形態1における情報処理回路100の構成例の概要を示す図である。図1に示されるように、情報処理回路100は、入力線101と、出力線102と、通知線103と、連立一次方程式演算回路104と、連立一次方程式検算回路105とを有する。   FIG. 1 is a diagram showing an outline of a configuration example of the information processing circuit 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the information processing circuit 100 includes an input line 101, an output line 102, a notification line 103, a simultaneous linear equation calculation circuit 104, and a simultaneous linear equation check circuit 105.

入力線101は、クロックを入力するためのCLKと、リセット信号を入力するためのRSTと、演算開始信号を入力するためのIVLDと、入力信号を入力するためのIDATとからなる。   The input line 101 includes a CLK for inputting a clock, an RST for inputting a reset signal, an IVLD for inputting an operation start signal, and an IDAT for inputting an input signal.

入力線101は、情報処理回路100に入ると分岐し、連立一次方程式演算回路104と連立一次方程式検算回路105とに接続する。すなわち、入力線101のCLKとRSTとIVLDとIDATは、それぞれが情報処理回路100の内部で分岐し、連立一次方程式演算回路104と連立一次方程式検算回路105とに接続する。   The input line 101 is branched when entering the information processing circuit 100, and is connected to the simultaneous linear equation calculation circuit 104 and the simultaneous linear equation check circuit 105. That is, CLK and RST, IVLD and IDAT of the input line 101 are branched inside the information processing circuit 100 and connected to the simultaneous linear equation operation circuit 104 and the simultaneous linear equation analysis circuit 105.

連立一次方程式演算回路104と接続する出力線102は、OVLDとODATとからなる。また、出力線102は、情報処理回路100の内部で分岐し、一方が情報処理回路100の上位システムに接続し、他方が連立一次方程式検算回路105に接続する。すなわち、出力線102のOVLDとODATとは、それぞれが情報処理回路100の内部で分岐し、一方が情報処理回路100の上位システムに接続し、他方が連立一次方程式検算回路105に接続する。   An output line 102 connected to the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 is composed of an OVLD and an ODAT. Further, the output line 102 is branched inside the information processing circuit 100, one is connected to the upper system of the information processing circuit 100, and the other is connected to the simultaneous linear equation check circuit 105. That is, each of the OVLD and the ODAT of the output line 102 is branched inside the information processing circuit 100, one is connected to the upper system of the information processing circuit 100, and the other is connected to the simultaneous linear equation check circuit 105.

連立一次方程式演算回路104は、入力線101を介して、入力信号である連立一次方程式の係数行列Aと右辺ベクトルbとが出力され、以下の連立一次方程式(式(1))を解くことで数値解x’を演算する。
式(1):Ax=b
The simultaneous linear equation operation circuit 104 outputs the coefficient matrix A of the simultaneous linear equation as the input signal and the right side vector b through the input line 101, and solves the following simultaneous linear equation (Equation (1)) Calculate the numerical solution x '.
Formula (1): Ax = b

そして、連立一次方程式演算回路104は、入力信号に基づき演算した数値解x’を出力信号として出力線102(連立一次方程式検算回路105と接続する出力線)を介して連立一次方程式検算回路105へ出力するとともに、数値解x’を出力線102(上位システムと接続する出力線)を介して情報処理回路100の上位システムへ出力する。   Then, the simultaneous linear equation calculation circuit 104 sends the numerical solution x ′ calculated based on the input signal as an output signal to the simultaneous linear equation check circuit 105 via the output line 102 (output line connected to the simultaneous linear equation check circuit 105). While outputting, the numerical solution x ′ is output to the upper system of the information processing circuit 100 via the output line 102 (output line connected to the upper system).

連立一次方程式検算回路105は、入力線101を介して入力信号である連立一次方程式の係数行列Aと右辺ベクトルbとを受け取る。また、連立一次方程式検算回路105は、出力線102を介して、連立一次方程式演算回路104によって演算された数値解x’を受け取る。連立一次方程式検算回路105は、これら入力データである、係数行列Aと右辺ベクトルbと数値解x’を用いて、式(2)に表される連立一次方程式の検算を行う。   The simultaneous linear equation check circuit 105 receives, via the input line 101, the coefficient matrix A of the simultaneous linear equation as the input signal and the right side vector b. Further, the simultaneous linear equation check circuit 105 receives the numerical solution x ′ calculated by the simultaneous linear equation calculation circuit 104 through the output line 102. The simultaneous linear equation check circuit 105 checks the simultaneous linear equations represented by the equation (2) using the input data, the coefficient matrix A, the right side vector b, and the numerical solution x '.

式(2):||b−Ax’||<epsilon Formula (2): || b-Ax '| | <epsilon

連立一次方程式検算回路105は、連立一次方程式演算回路104から受け取った数値解x’を復元後入力信号である右辺ベクトルb’へと復元し、復元した右辺ベクトルb’と、入力信号の右辺ベクトルbとに基づき連立一次方程式の検算を行うことで、エラーの有無を判定する。そして、連立一次方程式検算回路105は、エラーの有無の判定結果を示すエラー判定結果を、通知線103を介して上位システムへ出力する。例えば、連立一次方程式検算回路105は、係数行列Aと数値解x’との行列ベクトル積の演算を行うことで右辺ベクトルb’を復元し、入力信号として予め受け取っていた右辺ベクトルbと復元した右辺ベクトルb’とを比較する。また、連立一次方程式検算回路105は、演算で得られた右辺ベクトルb’と受け取った右辺ベクトルbを比較するために、それらの差分のノルム||b−b’||を演算し、演算したノルム||b−b’||と、許容誤差epsilonと比較する。   The simultaneous linear equation check circuit 105 restores the numerical solution x ′ received from the simultaneous linear equation operation circuit 104 into a right side vector b ′ which is an input signal after restoration, and the right side vector b ′ of the right side vector and the right side vector of the input signal By checking the simultaneous linear equations based on b and b, the presence or absence of an error is determined. Then, the simultaneous linear equation check circuit 105 outputs an error determination result indicating the determination result of the presence or absence of an error to the upper system via the notification line 103. For example, the simultaneous linear equation check circuit 105 restores the right-hand side vector b 'by performing a matrix-vector product of the coefficient matrix A and the numerical solution x', and restores the right-hand side vector b previously received as an input signal. Compare with the right-hand side vector b '. Further, in order to compare the right-hand side vector b 'obtained by the calculation and the received right-hand side vector b, the simultaneous linear equation check circuit 105 calculates the norm of the difference || b-b' || Compare the norm || b-b '|| with the tolerance error epsilon.

ここで、許容誤差epsilonを導入した理由は、実数演算が丸め誤差の影響を受けるためである。連立一次方程式などの実数演算の数値解x’は真の解xとは異なり、また実数演算によって復元した右辺ベクトルb’は本来の右辺ベクトルbと異なる。したがって許容誤差epsilonを導入することで、数値解x’が真の解xの近傍に存在することを上述した式(2)により評価する。連立一次方程式検算回路105は、式(2)が成立する場合(||b−b’||が、許容誤差epsilon未満である場合)には数値解x’に誤りがなく、したがって連立一次方程式演算回路104にエラーが無いと判定する。逆に式(2)が成立しない場合(||b−b’||が、許容誤差epsilon以上である場合)には、連立一次方程式検算回路105は、数値解x’に誤りが存在し、したがって連立一次方程式演算回路104にエラーが有ると判定する。連立一次方程式検算回路105は、エラーの有無の判定結果を示すエラー判定結果を、通知線103を介して上位システムへ出力する。
<詳細構成>
Here, the reason for introducing the tolerance error epsilon is that the real number operation is affected by the rounding error. The numerical solution x 'of real operations such as simultaneous linear equations is different from the true solution x, and the right side vector b' restored by the real operation is different from the original right side vector b. Therefore, by introducing the tolerance error epsilon, it is evaluated that the numerical solution x 'exists in the vicinity of the true solution x by the above-mentioned equation (2). The simultaneous linear equation check circuit 105 has no error in the numerical solution x ′ when the equation (2) holds (when || b−b ′ || is less than the tolerance error epsilon), therefore the simultaneous linear equation It is determined that the arithmetic circuit 104 has no error. On the contrary, when the equation (2) does not hold (when || b−b ′ || is equal to or larger than the tolerance error epsilon), the simultaneous linear equation check circuit 105 has an error in the numerical solution x ′. Therefore, it is determined that the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 has an error. The simultaneous linear equation check circuit 105 outputs an error determination result indicating the determination result of the presence or absence of an error to the upper system via the notification line 103.
<Detailed configuration>

図2は、実施の形態1における連立一次方程式演算回路104の構成例の概要を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing an outline of a configuration example of the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 in the first embodiment.

図2に示されるように、連立一次方程式演算回路104は、連立一次方程式(Ax=b)の係数行列Aと右辺ベクトルbを入力するための入力線101と、数値解x’を出力するための出力線102と、バス110と、連立一次方程式演算制御ユニット111と、演算ユニット112と、演算データ保持ユニット113とを有する。   As shown in FIG. 2, the simultaneous linear equation operation circuit 104 outputs an input line 101 for inputting the coefficient matrix A and the right side vector b of the simultaneous linear equation (Ax = b) and a numerical solution x ′. , The bus 110, the simultaneous linear equation operation control unit 111, the operation unit 112, and the operation data holding unit 113.

入力線101と出力線102とは、バス110に接続されている。また、連立一次方程式演算制御ユニット111と演算ユニット112と演算データ保持ユニット113とはバス110を介して相互に接続されている。   The input line 101 and the output line 102 are connected to the bus 110. The simultaneous linear equation operation control unit 111, the operation unit 112, and the operation data holding unit 113 are connected to one another via a bus 110.

演算ユニット112は、数値解x’を求めるのに必要な処理(後述する、S142〜S144、S147、S148の処理)を行うための、行列ベクトル積演算ユニット114とスカラーベクトル積演算ユニット115と複数のベクトルの積和演算ユニット116とベクトルの内積演算ユニット117とギブンス回転演算ユニット118と後退代入演算ユニット119とを有する。   Arithmetic unit 112 performs processing required to obtain numerical solution x ′ (processing of S142 to S144, processing of S147 and S148 described later), matrix vector product operation unit 114, scalar vector product operation unit 115 The vector product-sum operation unit 116, the vector inner product operation unit 117, the Givens rotation operation unit 118, and the backward substitution operation unit 119.

演算データ保持ユニット113は、GMRES法演算途中で発生する一次データを保存可能な記憶領域を持ち、連立一次方程式検算回路105の演算データ保持ユニット124と同等の大きさのキュー125を備える。なお、演算データ保持ユニット113が、連立一次方程式検算回路105の演算データ保持ユニット124と同等の大きさのキュー125を備えるのは、連立一次方程式演算回路104と連立一次方程式検算回路105のスループットが同等のためである。   The arithmetic data holding unit 113 has a storage area capable of storing primary data generated in the middle of GMRES method arithmetic, and includes a queue 125 of the same size as the arithmetic data holding unit 124 of the simultaneous linear equation check circuit 105. The calculation data holding unit 113 includes the queue 125 of the same size as the calculation data holding unit 124 of the simultaneous linear equation check circuit 105 because the throughputs of the simultaneous linear equation calculation circuit 104 and the simultaneous linear equation check circuit 105 are different. It is for equality.

連立一次方程式演算制御ユニット111は、リセット信号や演算開始信号に応じて、後述する図8に示す状態遷移を行うほか、演算データ保持ユニット113に対して入力信号(係数行列Aと右辺ベクトルb)の一時的な保存を行う。   The simultaneous linear equation operation control unit 111 performs state transition shown in FIG. 8 described later according to the reset signal and the operation start signal, and inputs signals (coefficient matrix A and right side vector b) to the operation data holding unit 113. Temporarily save the

また、連立一次方程式演算制御ユニット111は、連立一次方程式演算回路104による処理(後述、図11)に応じて、演算ユニット112の呼び出しを行い、演算の途中で生じたデータの演算データ保持ユニット113への保存や読み出しを行う。   In addition, the simultaneous linear equation operation control unit 111 calls the operation unit 112 according to the process (described later, FIG. 11) by the simultaneous linear equation operation circuit 104, and the operation data holding unit 113 of the data generated during the operation. Save and read out.

また、連立一次方程式演算制御ユニット111は、演算の結果として数値解x’が演算されると、演算終了信号とともに数値解x’を出力信号として出力線102から出力させる。   Further, when the numerical solution x 'is calculated as a result of the calculation, the simultaneous linear equation calculation control unit 111 outputs the numerical solution x' as an output signal from the output line 102 together with the calculation end signal.

図3は、実施の形態1における連立一次方程式検算回路105の構成例の概要を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing an outline of a configuration example of the simultaneous linear equation check circuit 105 according to the first embodiment.

図3に示されるように、連立一次方程式検算回路105は、連立一次方程式(Ax=b)の係数行列Aと右辺ベクトルbを入力するための入力線101と、連立一次方程式演算回路104が出力する連立一次方程式(Ax=b)の数値解x’を受け取るための出力線102と、連立一次方程式検算回路105がエラー判定結果を上位システムに通知するための通知線103と、バス110と、連立一次方程式検算制御ユニット120と、演算ユニット123と、演算データ保持ユニット124とを有する。   As shown in FIG. 3, the simultaneous linear equation check circuit 105 outputs an input line 101 for inputting the coefficient matrix A and the right side vector b of the simultaneous linear equation (Ax = b), and an output of the simultaneous linear equation calculation circuit 104. An output line 102 for receiving a numerical solution x ′ of the simultaneous linear equations (Ax = b), a notification line 103 for notifying the upper system of an error determination result by the simultaneous linear equation check circuit 105, a bus 110, A simultaneous linear equation verification control unit 120, an arithmetic unit 123, and an arithmetic data holding unit 124 are included.

入力線101と出力線102と通知線103とは、バス110に接続されている。また、連立一次方程式検算制御ユニット120と演算ユニット123と演算データ保持ユニット124とは、バス110を介して相互に接続されている。そして、連立一次方程式検算制御ユニット120と演算ユニット123と演算データ保持ユニット124とは、バス110を介して相互に演算データや入出力信号の通信を行う。   The input line 101, the output line 102, and the notification line 103 are connected to the bus 110. Further, the simultaneous linear equation check control unit 120, the operation unit 123, and the operation data holding unit 124 are mutually connected via the bus 110. The simultaneous linear equation check control unit 120, the operation unit 123, and the operation data holding unit 124 mutually communicate operation data and input / output signals via the bus 110.

演算ユニット123は、エラーの有無を判定するのに必要な処理(後述する、S151の処理)を行うための、行列ベクトル積演算ユニット114と、ベクトルの積和演算ユニット116と、ベクトルの内積演算ユニット117とを有する。   Operation unit 123 performs matrix vector product operation unit 114, vector product-sum operation unit 116, and vector inner product operation for performing processing necessary for determining the presence or absence of an error (processing of S151 to be described later). And a unit 117.

演算データ保持ユニット124は、演算の中間データの記憶領域として機能し、入力信号(係数行列Aと右辺ベクトルb)を蓄積するためのキュー125を備える。   The operation data holding unit 124 functions as a storage area of intermediate data of operation, and includes a queue 125 for accumulating input signals (coefficient matrix A and right side vector b).

連立一次方程式検算制御ユニット120は、比較ユニット121を含み、比較ユニット121には、許容誤差122が保存されている。   The simultaneous linear equation verification control unit 120 includes a comparison unit 121, in which a tolerance error 122 is stored.

連立一次方程式検算制御ユニット120は、リセット信号1や演算開始信号や演算終了信号に応じて、後述する図9に示す状態遷移を行うほか、演算データ保持ユニット124に対して入力信号や出力信号の一時的な保存と読み出しを行う。   The simultaneous linear equation check control unit 120 performs the state transition shown in FIG. 9 described later according to the reset signal 1, the operation start signal and the operation end signal, and also outputs an input signal and an output signal to the operation data holding unit 124 Temporarily save and read out.

また、連立一次方程式検算制御ユニット120は、連立一次方程式検算回路105による処理(後述、図12)に応じて、演算ユニット123の呼び出しを行い、演算の中間で生じたデータの演算データ保持ユニット124への保存や読み出しを行う。   In addition, the simultaneous linear equation check control unit 120 calls the operation unit 123 according to the process (described later, FIG. 12) by the simultaneous linear equation check circuit 105, and the operation data holding unit 124 of the data generated in the middle of the operation. Save and read out.

また、連立一次方程式検算制御ユニット120は、比較結果から情報処理回路100中のエラーの有無を判定し、エラー判定結果を通知線103から出力する。   Further, the simultaneous linear equation check control unit 120 determines the presence or absence of an error in the information processing circuit 100 from the comparison result, and outputs the error determination result from the notification line 103.

以下、実施の形態1の情報処理回路100の回路面積について説明する。実施の形態1における連立一次方程式演算回路104の回路面積をSmとし、連立一次方程式検算回路105の回路面積をSvとすると、情報処理回路100の回路面積はSmにSvを加算した値(Sm+Sv)である。また、連立一次方程式演算回路104を2重化した場合の回路面積はSmの2倍(2×Sm)である。   The circuit area of the information processing circuit 100 according to the first embodiment will be described below. Assuming that the circuit area of the simultaneous linear equation calculation circuit 104 in the first embodiment is Sm and the circuit area of the simultaneous linear equation check circuit 105 is Sv, the circuit area of the information processing circuit 100 is a value obtained by adding Sv to Sm (Sm + Sv). It is. In addition, the circuit area when the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 is doubled is twice as large as Sm (2.times.Sm).

連立一次方程式演算回路104の構成要素である連立一次方程式演算制御ユニット111の回路面積をSm0、演算ユニット112の回路面積をSm1、演算データ保持ユニットの回路面積をSm2とすると次の式(3)が成り立つ。   Assuming that the circuit area of simultaneous linear equation operation control unit 111, which is a component of simultaneous linear equation operation circuit 104, is Sm0, the circuit area of operation unit 112 is Sm1, and the circuit area of operation data holding unit is Sm2, the following equation (3) Is true.

式(3):Sm=Sm0+Sm1+Sm2 Formula (3): Sm = Sm0 + Sm1 + Sm2

また、連立一次方程式検算回路105の構成要素である連立一次方程式検算制御ユニットの回路面積をSv0、演算ユニット123の回路面積をSv1、演算データ保持ユニットの回路面積をSv2とすると次の式(4)が成り立つ。   Assuming that the circuit area of the simultaneous linear equation check control unit, which is a component of the simultaneous linear equation check circuit 105, is Sv0, the circuit area of the operation unit 123 is Sv1, and the circuit area of the operation data holding unit is Sv2, the following equation (4 ) Holds.

式(4):Sv=Sv0+Sv1+Sv2 Formula (4): Sv = Sv0 + Sv1 + Sv2

連立一次方程式演算回路104による処理(後述、図11)と連立一次方程式検算回路105による処理(後述、図12)を比較することで、連立一次方程式検算制御ユニット120よりも連立一次方程式演算制御ユニット111のほうが複雑な演算制御を行っていることがわかる。したがって次の式(5)が成り立つ。
式(5):Sm0>Sv0
By comparing the processing by the simultaneous linear equation calculation circuit 104 (described later with reference to FIG. 11) and the processing by the simultaneous linear equation checking circuit 105 (described with reference to FIG. 12), the simultaneous linear equation operation control unit It can be seen that 111 is performing complicated arithmetic control. Therefore, the following equation (5) holds.
Formula (5): Sm0> Sv0

また、連立一次方程式演算回路104の演算ユニット112は、連立一次方程式検算回路105の演算ユニット123に対して、複数のベクトルの内積演算ユニット117と、ギブンス回転演算ユニット118と、後退代入演算ユニット119とを有する。したがって次の式(6)が成り立つ。
式(6):Sm1>Sv1
Further, the arithmetic unit 112 of the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 performs an inner product arithmetic unit 117 of a plurality of vectors, a Givens rotation arithmetic unit 118, and a backward substitution arithmetic unit 119 with respect to the arithmetic unit 123 of the simultaneous linear equation check circuit 105. And. Therefore, the following equation (6) holds.
Formula (6): Sm1> Sv1

GMRES法では数値解x’を得るためにはk本のベクトルを保存する記憶領域が必要であることがわかっている。これに対して、検算に必要な記憶領域は1本のベクトルが保存できればよい。連立一次方程式演算回路と連立一次方程式検算回路のスループットが等しくキューの大きさが等しいことを考慮すれば、次の式(7)が成り立つ。
式(7):Sm2>Sv2
It is known that the GMRES method requires a storage area for storing k vectors in order to obtain a numerical solution x '. On the other hand, it is only necessary to store one vector of storage area necessary for the check calculation. Considering that the throughputs of the simultaneous linear equation calculation circuit and the simultaneous linear equation check circuit are equal and the sizes of the queues are equal, the following equation (7) holds.
Formula (7): Sm2> Sv2

そして、式(3)、式(4)、式(5)、式(6)、式(7)から、次の式(8)が成り立つ。
式(8):2×Sm>Sm+Sv
Then, the following equation (8) is established from the equations (3), (4), (5), (6) and (7).
Formula (8): 2 × Sm> Sm + Sv

したがって、本発明の情報処理回路100の回路面積は、連立一次方程式演算回路104を2重化した回路面積よりも小さい。   Therefore, the circuit area of the information processing circuit 100 of the present invention is smaller than the circuit area obtained by doubling the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104.

なお、本発明の情報処理回路100は連立一次方程式の演算を行った後に連立一次方程式の検算を行うため、エラー検出のための時間が2重化と比較して多い。つまり、実行時間と回路面積にトレードオフの関係があり、その点に留意して設計する必要がある。   Since the information processing circuit 100 of the present invention performs calculation of simultaneous linear equations after performing calculation of simultaneous linear equations, the time for error detection is more in comparison with duplexing. That is, there is a trade-off between execution time and circuit area, and it is necessary to design with that in mind.

<情報処理回路のタイミングチャート>   <Timing chart of information processing circuit>

図4、図5、図6、図7は実施の形態1における情報処理回路100のタイミングチャートであり、各信号の前後関係を示す図である。図4〜図7に示されるように情報処理回路100には入力線101のCLKを介してクロック182が入力されており、このクロック182により上位システムと連立一次方程式演算回路104と連立一次方程式検算回路105は同期して動作する。   FIGS. 4, 5, 6, and 7 are timing charts of the information processing circuit 100 according to the first embodiment, showing the anteroposterior relationship of each signal. As shown in FIGS. 4 to 7, the clock 182 is input to the information processing circuit 100 through the CLK of the input line 101, and the upper system and the simultaneous linear equation calculation circuit 104 and the simultaneous linear equation check calculation are performed by the clock 182. The circuit 105 operates in synchronization.

図4は入力線101のRSTを介してリセット信号184が上位システムから入力された場合の、情報処理回路100の内部回路である連立一次方程式演算回路104と連立一次方程式検算回路105との初期化の様子を示すタイミングチャートである。リセット信号184を受け取ると、連立一次方程式演算回路104は、記憶領域の初期化185を行う。また、リセット信号184を受け取ると、連立一次方程式検算回路105は、内部の記憶領域の初期化186を行う。これによって、連立一次方程式演算回路104と連立一次方程式検算回路105とが演算可能な状態となる。   FIG. 4 shows the initialization of simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 and simultaneous linear equation analysis circuit 105, which are internal circuits of information processing circuit 100, when reset signal 184 is input from the host system via RST of input line 101. It is a timing chart which shows the situation of. When receiving the reset signal 184, the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 performs storage area initialization 185. Also, upon receiving the reset signal 184, the simultaneous linear equation check circuit 105 performs initialization 186 of the internal storage area. As a result, the simultaneous linear equation calculation circuit 104 and the simultaneous linear equation check circuit 105 can be operated.

図5は、入力線101のIVLDを介して演算開始信号187が上位システムから入力された場合の、連立一次方程式演算回路104が演算を開始する様子を示すタイミングチャートである。演算開始信号187を受け取ると、連立一次方程式演算回路104は、連立一次方程式の演算189を開始するとともに、入力線101のIDATを介して入力信号188すなわち、上述した連立一次方程式(Ax=b)の係数行列Aと右辺ベクトルbとを受け取る。   FIG. 5 is a timing chart showing how the simultaneous linear equation computation circuit 104 starts computation when the computation start signal 187 is input from the host system via the IVLD of the input line 101. Upon receipt of the operation start signal 187, the simultaneous linear equation calculation circuit 104 starts the simultaneous linear equation calculation 189 and the input signal 188 via the IDAT of the input line 101, that is, the aforementioned simultaneous linear equations (Ax = b) And the right-hand side vector b.

連立一次方程式検算回路105は、演算開始信号187を受け取ることでアイドル状態183となるとともに、IDATを介して入力信号188(係数行列Aと右辺ベクトルb)を受け取る。   The simultaneous linear equation check circuit 105 enters the idle state 183 by receiving the operation start signal 187, and receives the input signal 188 (coefficient matrix A and right side vector b) through the IDAT.

図6は、出力線102のOVLDを介して演算終了信号190が連立一次方程式演算回路104から出力された場合の、連立一次方程式検算回路105が検算を開始する様子を示すタイミングチャートである。連立一次方程式演算回路104が連立一次方程式の演算189を終了することで、連立一次方程式演算回路104は、演算終了信号190を連立一次方程式検算回路105へ出力する。このとき、連立一次方程式検算回路105は、アイドル状態183を終了し、連立一次方程式の検算192を開始する。   FIG. 6 is a timing chart showing how the simultaneous linear equation check circuit 105 starts the checkup operation when the operation end signal 190 is outputted from the simultaneous linear equation calculation circuit 104 via the OVLD of the output line 102. When the simultaneous linear equation calculation circuit 104 completes the calculation 189 of the simultaneous linear equations, the simultaneous linear equation calculation circuit 104 outputs an operation end signal 190 to the simultaneous linear equation check circuit 105. At this time, the simultaneous linear equation check circuit 105 ends the idle state 183 and starts the check 192 of the simultaneous linear equations.

連立一次方程式演算回路104は、演算終了信号190を出力した後に出力線102のODATを介して出力信号191すなわち連立一次方程式の数値解x’を、連立一次方程式検算回路105へ出力する。連立一次方程式検算回路105は出力信号191(数値解x’)を受け取った後に連立一次方程式の検算192を行う。   After outputting the operation end signal 190, the simultaneous linear equation calculation circuit 104 outputs the output signal 191, that is, the numerical solution x 'of the simultaneous linear equation to the simultaneous linear equation check circuit 105 via the ODAT of the output line 102. After receiving the output signal 191 (numerical solution x '), the simultaneous linear equation check circuit 105 performs a check 192 of the simultaneous linear equations.

図7は、連立一次方程式検算回路105が連立一次方程式の検算192を終了した場合の、エラー判定結果193を出力する様子を示すタイミングチャートである。連立一次方程式検算回路105は連立一次方程式の検算192の結果からエラー判定結果193を上位システムへ出力する。上位システムはこのエラー判定結果193を受けて出力信号191を用いた処理を続行するか否かを決定する。なお、連立一次方程式検算回路105は、エラーがあると判定する場合のみ、エラーがあることを示すエラー判定結果193を上位システムへ出力するようにしても良い。
<状態遷移>
FIG. 7 is a timing chart showing how the error judgment result 193 is output when the simultaneous linear equation check circuit 105 finishes the check 192 of the simultaneous linear equation. The simultaneous linear equation check circuit 105 outputs an error judgment result 193 to the upper system from the result of the check 192 of the simultaneous linear equations. The host system receives the error determination result 193 and determines whether to continue processing using the output signal 191 or not. The simultaneous linear equation check circuit 105 may output an error determination result 193 indicating that there is an error to the host system only when it determines that there is an error.
<State transition>

図8は、実施の形態1における情報処理回路100の動作を示す状態遷移図である。   FIG. 8 is a state transition diagram showing an operation of the information processing circuit 100 in the first embodiment.

状態170は、情報処理回路100が動作を停止している、いわば初期状態である。   The state 170 is a so-called initial state in which the information processing circuit 100 has stopped operating.

状態171は、情報処理回路100の連立一次方程式演算回路104および連立一次方程式検算回路105が、それぞれの内部の記憶領域の初期化を行っている初期化状態である。   A state 171 is an initialization state in which the simultaneous linear equation calculation circuit 104 and the simultaneous linear equation check circuit 105 of the information processing circuit 100 initialize their internal storage areas.

状態172は、情報処理回路100が、上位システムからの演算開始信号187および入力信号188(係数行列Aと右辺ベクトルb)の入力を待っているアイドル状態である。   The state 172 is an idle state in which the information processing circuit 100 is waiting for the input of the operation start signal 187 and the input signal 188 (coefficient matrix A and right side vector b) from the upper system.

状態173は、情報処理回路100の連立一次方程式演算回路104が、演算189を行っている演算中状態である。   A state 173 is a state in which the simultaneous linear equation computation circuit 104 of the information processing circuit 100 is performing the computation 189.

状態174は、情報処理回路100の連立一次方程式検算回路105が、検算192を行っている検算中状態である。   A state 174 is a state in which the simultaneous linear equation check circuit 105 of the information processing circuit 100 is performing a check 192.

状態175は、上位システムが連立一次方程式検算回路105からエラーがあることを示すエラー判定結果193を受け取ったため、情報処理回路100の動作を停止し代替システムによる処理を行っている、フェイルセーフ状態である。このとき情報処理回路100には、シングルイベントアップセットによるエラーが発生している。   In the state 175, since the upper system receives the error determination result 193 indicating that there is an error from the simultaneous linear equation check circuit 105, the operation of the information processing circuit 100 is stopped and processing by the alternative system is performed. is there. At this time, an error due to a single event upset has occurred in the information processing circuit 100.

状態170(初期状態)にて、情報処理回路100が上位システムからリセット信号184を受け取ることで、状態170(初期状態)から状態171(初期化状態)に状態遷移280する。   In the state 170 (initial state), the information processing circuit 100 receives a reset signal 184 from the host system, thereby performing state transition 280 from the state 170 (initial state) to the state 171 (initialization state).

状態171(初期化状態)にて、情報処理回路100の連立一次方程式演算回路104および連立一次方程式検算回路105がそれぞれの記憶領域の初期化185を終了することで、自動で状態171(初期化状態)から状態172(アイドル状態)に状態遷移281する。   In the state 171 (initialization state), the simultaneous linear equation arithmetic operation circuit 104 and the simultaneous linear equation check circuit 105 of the information processing circuit 100 complete initialization of their storage areas, whereby the state 171 (initialization) is automatically performed. State transition 281 to state 172 (idle state).

状態172(アイドル状態)にて、情報処理回路100が上位システムからリセット信号184を受け取ることで、状態172(アイドル状態)から状態171(初期化状態)に状態遷移282する。   In state 172 (idle state), when the information processing circuit 100 receives the reset signal 184 from the host system, the state transition 282 is made from the state 172 (idle state) to the state 171 (initialization state).

状態172(アイドル状態)にて、情報処理回路100が上位システムから演算開始信号187および入力信号188である係数行列Aと右辺ベクトルbとを受け取ることで、状態172(アイドル状態)から状態173(演算中状態)に状態遷移283する。   In state 172 (idle state), the information processing circuit 100 receives the operation start signal 187 and the coefficient matrix A which is the input signal 188 and the right-hand vector b from the upper system, and from state 172 (idle state) State transition 283).

状態173(演算中状態)にて、情報処理回路100が上位システムからリセット信号184を受け取ることで、状態173(演算中状態)から状態171(初期化状態)に状態遷移284する。   When the information processing circuit 100 receives the reset signal 184 from the host system in the state 173 (operation in progress), the state transition 284 is made from the state 173 (operation in operation) to the state 171 (initialization state).

状態173(演算中状態)にて、情報処理回路100の連立一次方程式演算回路104が演算189を終了し、上位システムおよび連立一次方程式検算回路105に演算終了信号190と出力信号(数値解x’)191を出力することで、状態173(演算中状態)から状態174(検算中状態)に状態遷移285する。   In the state 173 (state under calculation), the simultaneous linear equation calculation circuit 104 of the information processing circuit 100 ends the calculation 189, and the upper system and the simultaneous linear equation check circuit 105 the calculation end signal 190 and the output signal (numerical solution x ' The state transition 285 is made from the state 173 (operational state) to the state 174 (state under calculation) by outputting the) 191.

状態174(検算中状態)にて、情報処理回路100が上位システムからリセット信号184を受け取ることで、状態174(検算中状態)から状態171(初期化状態)に状態遷移286する。   When the information processing circuit 100 receives the reset signal 184 from the host system in the state 174 (state under calculation), the state transition 286 is made from the state 174 (state under calculation) to the state 171 (initialization state).

状態174(検算中状態)にて、情報処理回路100の連立一次方程式検算回路105が検算192を終了し、エラー無とのエラー判定結果193を上位システムに通知することで、自動的に状態174(検算中状態)から状態172(アイドル状態)に状態遷移287する。   In state 174 (state under check calculation), simultaneous linear equation check circuit 105 of information processing circuit 100 ends check calculation 192, and notifies upper level system of error judgment result 193 indicating no error, so that state 174 automatically. A state transition 287 is made from (state under calculation) to state 172 (idle state).

状態174(検算中状態)にて、情報処理回路100の連立一次方程式検算回路105が検算192を終了し、エラーがあることを示すエラー判定結果193を上位システムに通知したことで、状態174(検算中状態)から状態175(フェイルセーフ状態)に状態遷移288する。   In state 174 (state under checkup), simultaneous linear equation checkout circuit 105 of information processing circuit 100 ends checkout 192 and notifies the upper system of error judgment result 193 indicating that there is an error; A state transition 288 is made from the state under verification to the state 175 (fail safe state).

図9は、実施の形態1における連立一次方程式検算回路105の動作を示す状態遷移図である。   FIG. 9 is a state transition diagram showing the operation of the simultaneous linear equation check circuit 105 in the first embodiment.

状態160は、連立一次方程式検算回路105が動作せず停止している、いわば初期状態である。   The state 160 is a so-called initial state in which the simultaneous linear equation check circuit 105 does not operate and is stopped.

状態161は、連立一次方程式検算回路105が記憶領域の初期化185を行っている初期化状態である。   A state 161 is an initialization state in which the simultaneous linear equation checking circuit 105 performs storage area initialization 185.

状態162は、連立一次方程式検算回路105が上位システムからの演算開始信号187および入力信号188の入力を待っているアイドル状態(アイドル状態A)である。なお、状態162(アイドル状態A)では、情報処理回路100が有する連立一次方程式演算回路104および連立一次方程式検算回路105は、上位システムからの演算開始信号187および入力信号(係数行列Aと右辺ベクトルb)188の入力を待つ。   The state 162 is an idle state (idle state A) in which the simultaneous linear equation check circuit 105 is waiting for the input of the operation start signal 187 and the input signal 188 from the host system. In state 162 (idle state A), simultaneous linear equation calculation circuit 104 and simultaneous linear equation check circuit 105 included in information processing circuit 100 receive calculation start signal 187 and input signal (coefficient matrix A and right side vector) from the upper system. b) Wait for the input of 188.

状態163は、連立一次方程式検算回路105が連立一次方程式演算回路104からの演算終了信号190および出力信号191の入力を待っているアイドル状態(アイドル状態B)である。なお、状態163(アイドル状態B)では、情報処理回路100が有する連立一次方程式演算回路104が出力信号(数値解x’)191を演算しており、連立一次方程式検算回路105は連立一次方程式演算回路104からの演算終了信号190および出力信号191の入力を待っている。   The state 163 is an idle state (idle state B) in which the simultaneous linear equation check circuit 105 waits for the input of the operation end signal 190 and the output signal 191 from the simultaneous linear equation calculation circuit 104. In state 163 (idle state B), simultaneous linear equation calculation circuit 104 included in information processing circuit 100 calculates output signal (numerical solution x ') 191, and simultaneous linear equation check circuit 105 calculates simultaneous linear equations. Waiting for the input of the operation end signal 190 and the output signal 191 from the circuit 104.

状態164は、連立一次方程式検算回路105が検算192を行い、上述した式(2)の判定を行っている検算中状態である。   The state 164 is a state under check in which the simultaneous linear equation check circuit 105 performs check 192 and the determination of the above-mentioned equation (2) is performed.

状態160(初期状態)にて、連立一次方程式検算回路105が上位システムからリセット信号184を受け取ることで、状態160(初期状態)から状態161(初期化状態)に状態遷移290する。   In the state 160 (initial state), the simultaneous linear equation check circuit 105 receives a reset signal 184 from the host system, and makes a state transition 290 from the state 160 (initial state) to the state 161 (initialization state).

状態161(初期化状態)にて、連立一次方程式検算回路105が記憶領域の初期化185を終了することで、自動で状態161(初期化状態)から状態162(アイドル状態A)に状態遷移291する。   The state transition 291 from the state 161 (initialization state) to the state 162 (idle state A) is automatically performed by the simultaneous linear equation check circuit 105 ending the initialization 185 of the storage area in the state 161 (initialization state). Do.

状態162(アイドル状態A)にて、連立一次方程式検算回路105が上位システムからリセット信号184を受け取ることで、状態162(アイドル状態A)から状態161(初期化状態)に状態遷移292する。   In the state 162 (idle state A), when the simultaneous linear equation check circuit 105 receives the reset signal 184 from the host system, the state transition 292 is made from the state 162 (idle state A) to the state 161 (initialization state).

状態162(アイドル状態A)にて、連立一次方程式検算回路105が上位システムから演算開始信号187および入力信号188である係数行列Aと右辺ベクトルbとを受け取ることで、状態162(アイドル状態A)から状態163(アイドル状態B)に状態遷移293する。このとき連立一次方程式検算回路105は入力信号188を記憶領域のキューに保存する。   In state 162 (idle state A), simultaneous linear equation check circuit 105 receives coefficient start signal 187 and coefficient matrix A which is input signal 188 from the upper system, and state 162 (idle state A). State transition 293 to state 163 (idle state B). At this time, the simultaneous linear equation check circuit 105 stores the input signal 188 in the storage area queue.

状態162(アイドル状態A)にて、連立一次方程式検算回路105が連立一次方程式演算回路104から演算終了信号190および出力信号191である数値解x’を受け取ることで、状態162(アイドル状態A)から状態164(検算中状態)に状態遷移294する。このとき連立一次方程式検算回路105は記憶領域のキューから入力信号188である係数行列Aと右辺ベクトルbとを取り出して演算に利用する。   In state 162 (idle state A), the simultaneous linear equation check circuit 105 receives the operation end signal 190 and the numerical solution x ′ which is the output signal 191 from the simultaneous linear equation operation circuit 104, and thereby the state 162 (idle state A). State transition 294 to state 164 (state under calculation). At this time, the simultaneous linear equation check circuit 105 takes out the coefficient matrix A which is the input signal 188 and the right side vector b from the queue of the storage area and uses it for the calculation.

状態163(アイドル状態B)にて、連立一次方程式検算回路105が上位システムからリセット信号184を受け取ることで、状態163(アイドル状態B)から状態161(初期化状態)に状態遷移295する。   In the state 163 (idle state B), the simultaneous linear equation check circuit 105 receives a reset signal 184 from the host system, and makes a state transition 295 from the state 163 (idle state B) to the state 161 (initialization state).

状態163(アイドル状態B)にて、連立一次方程式検算回路105が連立一次方程式演算回路104から演算終了信号190および出力信号191を受け取ることで、状態163(アイドル状態B)から状態164(検算中状態)に状態遷移296する。このとき連立一次方程式検算回路105は記憶領域のキューから入力信号188を読みだして演算に利用する。   In state 163 (idle state B), simultaneous linear equation check circuit 105 receives operation end signal 190 and output signal 191 from simultaneous linear equation operation circuit 104, and from state 163 (idle state B) to state 164 (under test calculation). State transition 296). At this time, the simultaneous linear equation check circuit 105 reads the input signal 188 from the storage area queue and uses it for calculation.

状態163(アイドル状態B)にて、連立一次方程式検算回路105が上位システムから演算開始信号187および入力信号188を受け取った場合、状態163(アイドル状態B)にとどまる(状態遷移297)。このとき連立一次方程式検算回路105は入力信号188を記憶領域のキューに保存する。   In the state 163 (idle state B), when the simultaneous linear equation check circuit 105 receives the operation start signal 187 and the input signal 188 from the host system, the state 163 (idle state B) remains (state transition 297). At this time, the simultaneous linear equation check circuit 105 stores the input signal 188 in the storage area queue.

状態164(検算中状態)にて、連立一次方程式検算回路105が上位システムからリセット信号184を受け取ることで、状態164(検算中状態)から状態161(初期化状態)に状態遷移298する。   In the state 164 (state under check), the simultaneous linear equations check circuit 105 receives a reset signal 184 from the host system, and makes a state transition 298 from the state 164 (state under check) to a state 161 (initialization state).

状態164(検算中状態)にて、連立一次方程式検算回路105が検算192を終了しエラー判定結果193を上位システムに通知することで、自動的に状態164(検算中状態)から状態162(アイドル状態A)に状態遷移299する。
<フローチャート>
In state 164 (state under check), simultaneous linear equation check circuit 105 ends check 192 and notifies error judgment result 193 to the upper system, so that state 164 (state under check) is automatically changed to state 162 (idle). State transition 299 is made to state A).
<Flow chart>

図10は、実施の形態1における情報処理回路100による処理の概要を示すフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart showing an outline of processing by the information processing circuit 100 according to the first embodiment.

まず、S130にて、情報処理回路100が、上位システムから連立一次方程式の係数行列Aと右辺ベクトルbとを受け取る。そして、入力線101を介して情報処理回路100の連立一次方程式演算回路104と連立一次方程式検算回路105が、数行列Aと右辺ベクトルbとを受け取る。   First, at S130, the information processing circuit 100 receives the coefficient matrix A of the simultaneous linear equations and the right side vector b from the host system. Then, the simultaneous linear equation calculation circuit 104 and the simultaneous linear equation check circuit 105 of the information processing circuit 100 receive the number matrix A and the right side vector b via the input line 101.

次に、S131にて、連立一次方程式演算回路104による処理(後述、図11)が実行される。そして、連立一次方程式演算回路104は、係数行列Aと右辺ベクトルbとに基づいて、連立一次方程式(Ax=b)の数値解x’を演算する。   Next, in S131, processing (described later, FIG. 11) by the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 is executed. Then, the simultaneous linear equation calculation circuit 104 calculates the numerical solution x ′ of the simultaneous linear equation (Ax = b) based on the coefficient matrix A and the right side vector b.

次に、S132にて、連立一次方程式演算回路104が、演算結果である、連立一次方程式(Ax=b)の数値解x’を、出力線102を介して、上位システムに出力するとともに連立一次方程式検算回路105に出力する。   Next, in S132, the simultaneous linear equation calculation circuit 104 outputs the numerical solution x ′ of the simultaneous linear equation (Ax = b), which is the calculation result, to the upper system via the output line 102 and the simultaneous first order It outputs to the equation check circuit 105.

次に、S133にて、連立一次方程式検算回路105による処理(後述、図12)が実行される。   Next, in S133, a process (described later, FIG. 12) by the simultaneous linear equation check circuit 105 is performed.

次に、S134にて、連立一次方程式検算回路105が、エラー判定結果193を、通知線103を介して上位システムに出力する。   Next, in S 134, the simultaneous linear equation check circuit 105 outputs the error determination result 193 to the upper system via the notification line 103.

図11は、実施の形態1における連立一次方程式演算回路104による処理(S131)の概要を示すフローチャートである。実施の形態1では、連立一次方程式を解くためのアルゴリズムとして、GMRES法を用いる。GMRES法とは、行列ベクトル積を繰り返すことでKrylov部分空間の基底を拡張しながら、そのKrylov部分空間の中から連立一次方程式(Ax=b)の解を効率的に探索するアルゴリズムである。すなわち、図11に示される連立一次方程式演算回路104による処理は、GMRES法のアルゴリズムに基づくものである。   FIG. 11 is a flowchart showing an outline of processing (S131) by the simultaneous linear equation computing circuit 104 according to the first embodiment. In the first embodiment, the GMRES method is used as an algorithm for solving simultaneous linear equations. The GMRES method is an algorithm for efficiently searching for solutions of simultaneous linear equations (Ax = b) from the Krylov subspace while expanding the basis of the Krylov subspace by repeating matrix-vector product. That is, the processing by the simultaneous linear equation computing circuit 104 shown in FIG. 11 is based on the GMRES algorithm.

まず、S140にて、連立一次方程式演算回路104は、適当な初期解x0からその残差r0=b−Ax0を計算し、1本目の基底ベクトルq0=r0/||r0||を生成する。なお、初期解x0には、ランダムな値が設定される。   First, in S140, the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 calculates the residual r0 = b−Ax0 from the appropriate initial solution x0, and generates a first basis vector q0 = r0 / | r0 ||. A random value is set to the initial solution x0.

次に、S141にて、連立一次方程式演算回路104は、ループ変数iを1で初期化する。   Next, in S141, the simultaneous linear equation computation circuit 104 initializes a loop variable i to one.

次に、S142にて、連立一次方程式演算回路104は、連立一次方程式の係数行列Aと(i−1)本目の基底ベクトルq(i−1)の行列ベクトル積v=Aq(i−1)を行うことでKrylov部分空間の基底を拡張する。   Next, in S142, the simultaneous linear equation operation circuit 104 calculates the matrix vector product v = Aq (i-1) of the coefficient matrix A of the simultaneous linear equation and the (i-1) -th base vector q (i-1). Extend the basis of the Krylov subspace by doing.

次に、S143にて、連立一次方程式演算回路104は、ベクトルvとKrylov部分空間の正規直交基底{q0、…、q(i−1)}の正規直交化を行うことで、i本目の正規直交基底ベクトルqiを求める。この処理では、内積演算とベクトルの積和演算が必要となる。   Next, in S143, the simultaneous linear equation computation circuit 104 performs the orthonormalization of the vector v and the orthonormal basis {q0,..., Q (i-1)} of the Krylov subspace to normalize the i-th line. Find an orthogonal basis vector qi. In this process, an inner product operation and a product-sum operation of a vector are required.

次に、S144にて、連立一次方程式演算回路104は、ギブンス回転によるヘッセンベルグ行列のQR分解を行う。   Next, in S144, the simultaneous linear equation computation circuit 104 performs QR decomposition of the Hessenberg matrix by Givens rotation.

次に、S145にて、連立一次方程式演算回路104は、最大反復回数kとループ変数iとを比較する。そして、連立一次方程式演算回路104が比較した結果、iがk未満であければ(i<k)ループを繰り返すためにステップ146に進む。一方、連立一次方程式演算回路104が比較した結果、iがk以上であれば(i≧k)ステップ147に進む。   Next, in S145, the simultaneous linear equation computation circuit 104 compares the maximum iteration number k with the loop variable i. Then, as a result of comparison by the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104, if i is less than k (i <k), the process proceeds to step 146 to repeat the loop. On the other hand, if i is equal to or larger than k as a result of comparison by the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104, the process proceeds to step 147.

次に、S146にて、連立一次方程式演算回路104は、ループ変数iをインクリメント(i=i+1)する。S146の次は、S142へ戻る。   Next, at S146, the simultaneous linear equation computation circuit 104 increments the loop variable i (i = i + 1). After S146, the process returns to S142.

S145にてiがk以上であると判定する場合、S147にて、連立一次方程式演算回路104は、生成した正規直交基底の一次結合で連立一次方程式(Ax=b)の数値解x’を求めるために、基底それぞれの係数{y0、…、yk}を求める。このために、連立一次方程式演算回路104は、ヘッセンベルグ行列をQR分解した上三角行列Rを係数行列とする、k次連立一次方程式を後退代入で求める。   When it is determined in S145 that i is equal to or greater than k, the simultaneous linear equation computation circuit 104 obtains the numerical solution x ′ of the simultaneous linear equation (Ax = b) by the linear combination of the generated orthonormal basis in S147. In order to determine the coefficients {y0,..., Yk} of each basis. For this purpose, the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 obtains a kth simultaneous linear equation by back substitution using the upper triangular matrix R obtained by QR decomposition of the Hessenberg matrix as a coefficient matrix.

次に、S148にて、連立一次方程式演算回路104は、生成した正規直交基底とそれぞれの係数の和により連立一次方程式(Ax=b)の数値解x’を求める。このためには、連立一次方程式演算回路104は、ベクトルの積和演算をk回行う必要がある。   Next, in S148, the simultaneous linear equation calculation circuit 104 obtains a numerical solution x 'of the simultaneous linear equation (Ax = b) from the sum of the generated orthonormal base and the respective coefficients. For this purpose, the simultaneous linear equation operation circuit 104 needs to perform k-times product sum operation of vectors.

図12は、実施の形態1における連立一次方程式検算回路105による処理(S133)の概要を示すフローチャートである。   FIG. 12 is a flowchart showing an outline of processing (S133) by the simultaneous linear equation check circuit 105 according to the first embodiment.

まず、S150にて、連立一次方程式検算回路105は、右辺ベクトルbのノルム||b||を演算する。ノルムにはユークリッドノルムを用い、連立一次方程式検算回路105は、ベクトルbとbの内積演算の演算結果の平方根をノルム||b||として保存する。また、連立一次方程式検算回路105は、連立一次方程式演算回路104が出力した数値解x’と連立一次方程式の真の解xの距離を、残差ノルム||r||により演算する。なお、連立一次方程式検算回路105は、残差(r=b−Ax)を行列ベクトル積とベクトル和の演算によって求める。   First, in S150, the simultaneous linear equation check circuit 105 calculates the norm || b || of the right side vector b. The Euclidean norm is used as the norm, and the simultaneous linear equation check circuit 105 stores the square root of the calculation result of the inner product calculation of the vectors b and b as the norm || b ||. Further, the simultaneous linear equation check circuit 105 calculates the distance between the numerical solution x ′ output from the simultaneous linear equation calculation circuit 104 and the true solution x of the simultaneous linear equation by the residual norm || r ||. Note that the simultaneous linear equation check circuit 105 obtains a residual (r = b−Ax) by calculation of matrix-vector product and vector sum.

次に、S151にて、連立一次方程式検算回路105の演算ユニット123は、相対誤差||r||/||b||をスカラー値の浮動小数点数の除算によって求め、相対誤差||r||/||b||と許容誤差epsilonとを比較する。情報処理回路100で用いられる浮動小数点数はIEEE754で定義される倍精度浮動小数点数であり、許容誤差epsilon=1.0e−8程度に設定する。相対誤差||r||/||b||が許容誤差epsilonを満足する場合(相対誤差が許容誤差未満である場合)は、ステップ152に進む。一方、相対誤差が許容誤差を逸脱する場合(相対誤差が許容誤差以上である場合)はステップ153に進む。   Next, in S151, the operation unit 123 of the simultaneous linear equation check circuit 105 obtains the relative error || r || / || b || by dividing the floating point number of the scalar value, and the relative error || r | Compare | / || b || with tolerance epsilon. The floating point number used in the information processing circuit 100 is a double precision floating point number defined by IEEE754, and is set to a tolerance error of approximately 1.0e-8. If the relative error || r || / || b || satisfies the tolerance error epsilon (if the relative error is less than the tolerance), the process proceeds to step 152. On the other hand, if the relative error deviates from the allowable error (if the relative error is equal to or larger than the allowable error), the process proceeds to step 153.

相対誤差が許容誤差未満である場合、S152にて、連立一次方程式検算回路105は、演算器にエラーが存在しないと判定する。   If the relative error is less than the allowable error, the simultaneous linear equation check circuit 105 determines in S152 that there is no error in the arithmetic unit.

一方、相対誤差が許容誤差以上である場合、S153にて、連立一次方程式検算回路105は、演算器にエラーが存在すると判定する。
<実施の形態1の効果>
On the other hand, if the relative error is equal to or greater than the allowable error, the simultaneous linear equation check circuit 105 determines in S153 that there is an error in the arithmetic unit.
<Effect of Embodiment 1>

以上説明した実施の形態1における情報処理回路100によれば、検算回路である連立一次方程式検算回路105が、演算回路である連立一次方程式演算回路104が出力する数値解を復元後入力信号(右辺ベクトルb’)へ復元し、復元した復元後入力信号と受け取った入力信号(右辺ベクトルb)とに基づきエラーの有無を判定ことで、回路量を減らしても、エラー検出が可能になる。例えば、連立一次方程式演算回路104を二つ設けた場合と比較して、一方の連立一次方程式演算回路104から、複数のベクトルの内積演算ユニット117と、ギブンス回転演算ユニット118と、後退代入演算ユニット119とを除外してもエラー検出が可能になる。
(実施の形態2)
According to the information processing circuit 100 in the first embodiment described above, the simultaneous linear equation check circuit 105, which is a check operation circuit, restores the numerical solution output from the simultaneous linear equation operation circuit 104, which is an operation circuit (right side By determining the presence or absence of an error based on the restored input signal after the restoration to the vector b ′) and the received input signal (right side vector b), error detection can be performed even if the circuit amount is reduced. For example, in comparison with the case where two simultaneous linear equation operation circuits 104 are provided, an inner product operation unit 117 of a plurality of vectors, a Givens rotation operation unit 118, and a back substitution operation unit are obtained from one simultaneous linear equation operation circuit 104. Even if 119 is excluded, error detection becomes possible.
Second Embodiment

連立一次方程式(Ax=b)はその係数行列Aの種類に応じて解法を適切に選択する必要がある。係数行列Aが密行列の場合は、解法として、行列を簡易な行列の積となるように分解することで解を求めやすくする直接法を用いる。また、係数行列Aが疎行列の場合は、解法として、行列ベクトル積を主とする関数を反復計算することで数値解x’を真の解xに近付ける反復法を用いる。   The simultaneous linear equations (Ax = b) need to select an appropriate solution according to the type of the coefficient matrix A. When the coefficient matrix A is a dense matrix, as a solution method, a direct method is used which makes it easy to find a solution by decomposing the matrix into a simple matrix product. When the coefficient matrix A is a sparse matrix, an iterative method is used as a solution method in which the numerical solution x 'is approximated to the true solution x by iteratively calculating a function mainly based on a matrix-vector product.

反復法は、定常反復法と非定常反復法の2種類に大別される。非定常反復法はベクトル長がNの場合に、高々N回の反復で解に至る高速な手法として広く用いられている。また、係数行列Aが疎行列でかつ非対称の場合に用いられる非定常反復法がGMRES法であり、係数行列Aが疎行列でかつ対称正定値の場合に用いられる非定常反復法がCG法である。   The iterative method is roughly divided into two types, a stationary iterative method and a non-stationary iterative method. The nonstationary iterative method is widely used as a high-speed method to reach a solution with at most N iterations when the vector length is N. The nonstationary iterative method used when the coefficient matrix A is sparse and asymmetric is the GMRES method, and the nonstationary iterative method used when the coefficient matrix A is a sparse matrix and symmetric positive definite is the CG method is there.

実施の形態1では、連立一次方程式演算回路104がGMRES法で連立一次方程式(Ax=b)の解を求めているのに対し、実施の形態2では、連立一次方程式(Ax=b)の解を求めるためのアルゴリズムとしてCG法を用いている点で異なる。以下、本発明の実施の形態2を実施の形態1と異なる点を主に図13、図14を用いて説明する。
<詳細構成>
In the first embodiment, the simultaneous linear equation operation circuit 104 obtains the solution of the simultaneous linear equation (Ax = b) by the GMRES method, whereas in the second embodiment, the solution of the simultaneous linear equation (Ax = b) is obtained. The difference is that CG method is used as an algorithm for obtaining. Hereinafter, the difference between the second embodiment of the present invention and the first embodiment will be mainly described with reference to FIG. 13 and FIG.
<Detailed configuration>

図13は、実施の形態2における連立一次方程式演算回路104の構成例の概要を示す図である。   FIG. 13 is a diagram showing an outline of a configuration example of the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 in the second embodiment.

図13に示される連立一次方程式演算回路104は、CG法を用いた処理(後述、図14)を実現する回路構成となっている。   The simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 shown in FIG. 13 has a circuit configuration that implements processing using the CG method (described later, FIG. 14).

演算ユニット112は、CG法で必要となる演算を処理するために、行列ベクトル積演算ユニット114とベクトルの積和演算ユニット116とベクトルの内積演算ユニット117と不完全LU分解前処理ユニット206とを有する。   The operation unit 112 includes a matrix vector product operation unit 114, a vector product-sum operation unit 116, a vector inner product operation unit 117, and an incomplete LU decomposition pre-processing unit 206 in order to process an operation required by the CG method. Have.

なお、実施の形態1と同様に、実施の形態2においても上述した、式(8):2×Sm>Sm+Svが成立する。すなわち、従来のCG法を解く情報処理回路100の回路面積と比較しても、CG法を解く実施の形態2の情報処理回路100の回路面積の方が小さい。
<フローチャート>
As in the first embodiment, the equation (8): 2 × Sm> Sm + Sv described above also holds in the second embodiment. That is, even when compared with the circuit area of the information processing circuit 100 that solves the conventional CG method, the circuit area of the information processing circuit 100 of the second embodiment that solves the CG method is smaller.
<Flow chart>

図14は、実施の形態2における連立一次方程式演算回路104によるCG法を用いた処理の概要を示すフローチャートである。   FIG. 14 is a flowchart showing an outline of processing using the CG method by the simultaneous linear equation computing circuit 104 according to the second embodiment.

まず、S200にて、連立一次方程式演算回路104は、適当な初期解x0からその残差r0=b−Ax0を計算し、1本目の直交ベクトルを生成する。ここで、反復法における反復回数は、係数行列Aの固有値分布に依存することが知られており、固有値分布を改善することで反復回数が減少し、高速に連立一次方程式を解くことが可能である。したがって、一般的な反復法では行列を前処理する。行列を前処理する場合、連立一次方程式演算回路104は、次の式(9)と式(10)とを解く。
式(9):AMy=b
式(10):My=x
First, in S200, the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 calculates the residual r0 = b−Ax0 from the appropriate initial solution x0, and generates a first orthogonal vector. Here, it is known that the number of iterations in the iterative method depends on the eigenvalue distribution of the coefficient matrix A, and by improving the eigenvalue distribution, the number of iterations is reduced, and it is possible to solve simultaneous linear equations at high speed. is there. Therefore, the general iterative method preprocesses the matrix. When pre-processing a matrix, the simultaneous linear equation operation circuit 104 solves the following equations (9) and (10).
Formula (9): AMy = b
Formula (10): My = x

行列AMの固有値が縮退することで反復回数が削減される。行列の前処理を行う場合、アルゴリズムの中でMz(i)=r(i)を解く必要がある。このステップでは、Mz0=r0を解く。   Degeneration of the eigenvalues of the matrix AM reduces the number of iterations. When performing matrix preprocessing, it is necessary to solve Mz (i) = r (i) in the algorithm. In this step, Mz0 = r0 is solved.

次に、S201にて、連立一次方程式演算回路104は、ループ変数iを1で初期化する。   Next, in S201, the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 initializes a loop variable i to one.

次に、S202にて、連立一次方程式演算回路104は、係数行列Aと直交ベクトルrの行列ベクトル積の演算により勾配ベクトルpを生成し、Krylov部分空間を拡張する。   Next, in S202, the simultaneous linear equation computing circuit 104 generates a gradient vector p by computing a matrix-vector product of the coefficient matrix A and the orthogonal vector r, and extends the Krylov subspace.

次に、S203にて、連立一次方程式演算回路104は、ベクトルの内積演算とベクトルの積和演算により、直交基底ベクトルと解ベクトルを更新する。   Next, in S203, the simultaneous linear equation computing circuit 104 updates the orthogonal basis vector and the solution vector by an inner product operation of vectors and a product-sum operation of vectors.

次に、S204にて、連立一次方程式演算回路104は、不完全LU分解によりMz(i)=r(i)を解くことで、係数行列Aの前処理を行う。   Next, in S204, the simultaneous linear equation computation circuit 104 performs preprocessing of the coefficient matrix A by solving Mz (i) = r (i) by the incomplete LU decomposition.

次に、S205にて、連立一次方程式演算回路104は、ベクトルの内積演算とベクトルの積和演算により、勾配ベクトルを更新する。   Next, in S205, the simultaneous linear equation computing circuit 104 updates the gradient vector by the inner product operation of the vector and the product-sum operation of the vector.

次に、S206にて、連立一次方程式演算回路104は、S204で求めた内積の値が許容誤差を下回っているかを確認することで収束判定を行う。内積の値に丸め誤差が蓄積されている場合は、i反復目の数値解x(i)を用いて次の式(11)を判定することで収束判定を行う。連立一次方程式演算回路104が、収束したと判定する場合(S206−YES)、処理を終了する。一方、連立一次方程式演算回路104が、収束していないと判定する場合(S206−NO)、S207へ進む。   Next, in S206, the simultaneous linear equation computation circuit 104 performs convergence determination by confirming whether the value of the inner product obtained in S204 is smaller than the allowable error. When a rounding error is accumulated in the value of the inner product, the convergence determination is performed by determining the following equation (11) using the numerical solution x (i) of the ith iteration. If the simultaneous linear equation computation circuit 104 determines that convergence has occurred (S206-YES), the process ends. On the other hand, when the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 determines that the convergence has not occurred (S206-NO), the process proceeds to S207.

式(11):||b-Ax(i)||/||b||<epsilon Formula (11): || b-Ax (i) || / || b || <epsilon

次に、S207にて、連立一次方程式演算回路104は、ループ変数iをインクリメント(i=i+1)する。S207の次は、S202へ戻る。
<実施の形態2の効果>
Next, in S207, the simultaneous linear equation computation circuit 104 increments the loop variable i (i = i + 1). After S207, the process returns to S202.
<Effect of Second Embodiment>

以上説明した実施の形態2における情報処理回路100によれば、演算回路である連立一次方程式演算回路104が、反復法を用いて連立一次方程式を解くことで、実施の形態1と同様の効果に加えてエラー検出されるまでの時間を短くできる。   According to the information processing circuit 100 in the second embodiment described above, the same effects as in the first embodiment can be obtained by the simultaneous linear equation calculation circuit 104 which is a calculation circuit solving the simultaneous linear equations using the iterative method. In addition, the time until an error is detected can be shortened.

また、連立一次方程式演算回路104が、CG法を用いることで、実施の形態1と同様の効果に加えて係数行列Aが疎行列でかつ対称正定値の場合であっても、連立一次方程式を解きやすくなる。
(実施の形態3)
In addition to the same effect as that of the first embodiment, the simultaneous linear equations operation circuit 104 uses the CG method, and even if the coefficient matrix A is a sparse matrix and a symmetric positive definite value, the simultaneous linear equations It becomes easy to solve.
Third Embodiment

実施の形態1では、連立一次方程式演算回路104がGMRES法で連立一次方程式(Ax=b)の解を求めているのに対し、実施の形態3では、連立一次方程式(Ax=b)の解を求めるアルゴリズムとしてSOR法を用いている点で異なる。SOR法は定常反復法の一つで、速度は非定常反復法に劣るものの、プログラミングが容易なことで知られている。以下、本発明の実施の形態3を実施の形態1と異なる点を主に図15、図16を用いて説明する。
<詳細構成>
In the first embodiment, the simultaneous linear equation operation circuit 104 obtains the solution of the simultaneous linear equation (Ax = b) by the GMRES method, whereas in the third embodiment, the solution of the simultaneous linear equation (Ax = b) is obtained. The difference is that the SOR method is used as an algorithm for obtaining. The SOR method is one of stationary iteration methods and is known to be easy to program although its speed is inferior to non-stationary iterative methods. The differences between the third embodiment of the present invention and the first embodiment will be mainly described below with reference to FIGS.
<Detailed configuration>

図15は、実施の形態3における連立一次方程式演算回路104の構成例の概要を示す図である。図15に示される連立一次方程式演算回路104は、SOR法を用いた処理(後述、図16)を実現する回路構成となっている。すなわち、連立一次方程式演算回路104の演算ユニット112は、行列ベクトル積に相当する演算とベクトルの積和演算に相当する演算と行列の前処理に相当する演算を行うことで、解ベクトルの更新ベクトルrを求める行列前処理ユニット213を含む。   FIG. 15 is a diagram showing an outline of a configuration example of the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 in the third embodiment. The simultaneous linear equation computing circuit 104 shown in FIG. 15 has a circuit configuration that implements processing using an SOR method (described later, FIG. 16). That is, the arithmetic unit 112 of the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 performs the operation equivalent to matrix vector multiplication, the operation equivalent to the product-sum operation of vectors, and the operation equivalent to the preprocessing of the matrix to obtain the update vector of the solution vector. A matrix pre-processing unit 213 for determining r is included.

なお、実施の形態1と同様に、実施の形態3においても式(8):2×Sm>Sm+Svが成立する。すなわち、従来のCG法を解く情報処理回路100の回路面積と比較して、CG法を解く実施の形態3の情報処理回路100の回路面積の方が小さい。
<フローチャート>
As in the first embodiment, the equation (8): 2 × Sm> Sm + Sv also holds in the third embodiment. That is, the circuit area of the information processing circuit 100 according to the third embodiment for solving the CG method is smaller than that of the information processing circuit 100 for solving the conventional CG method.
<Flow chart>

図16は、実施の形態3における連立一次方程式演算回路104によるSOR法を用いた処理の概要を示すフローチャートである。   FIG. 16 is a flowchart showing an outline of processing using the SOR method by the simultaneous linear equation computation circuit 104 according to the third embodiment.

まず、S210にて、連立一次方程式演算回路104は、ループ変数iを1で初期化する。   First, at S210, the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 initializes a loop variable i to one.

次に、S211にて、連立一次方程式演算回路104は、行列ベクトル積に相当する演算とベクトルの積和演算に相当する演算と行列の前処理に相当する演算を行うことで、解ベクトルの更新ベクトル(残差)rを求める。   Next, at S211, the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 updates the solution vector by performing an operation equivalent to matrix-vector product, an operation equivalent to product-sum operation of vector, and an operation equivalent to preprocessing of matrix. Find the vector (residual) r.

次に、S212にて、連立一次方程式演算回路104は、ベクトルの積和演算により、更新ベクトルに加速パラメータを乗算して解ベクトルに加算する。   Next, in S212, the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 multiplies the acceleration parameter by the acceleration vector by the product-sum operation of the vector, and adds it to the solution vector.

次に、S213にて、連立一次方程式演算回路104は、i反復目の数値解x(i)を用いて次の式(11)を判定することで収束判定を行う。連立一次方程式演算回路104が、収束した判定する場合(S213−YES)、処理を終了する。一方、連立一次方程式演算回路104が、収束していないと判定する場合(S213−NO)、S214へ進む。   Next, in S213, the simultaneous linear equation computation circuit 104 determines convergence by determining the following equation (11) using the numerical solution x (i) of the ith iteration. If the simultaneous linear equation computation circuit 104 determines convergence (S213-YES), the process ends. On the other hand, when the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 determines that the convergence has not occurred (S213-NO), the process proceeds to S214.

式(11):||b-Ax(i)||/||b||<epsilon Formula (11): || b-Ax (i) || / || b || <epsilon

次に、S214にて、連立一次方程式演算回路104は、ループ変数iをインクリメント(i=i+1)する。S214の次は、S211へ戻る。
<実施の形態3の効果>
Next, in S214, the simultaneous linear equation computation circuit 104 increments the loop variable i (i = i + 1). After S214, the process returns to S211.
<Effect of Embodiment 3>

以上説明した実施の形態3における情報処理回路100によれば、演算回路である連立一次方程式演算回路104が、SOR法を用いて連立一次方程式を解くことで、実施の形態1と同様の効果に加えて、情報処理回路100を実現するのに必要なプログラミングが容易になる。
(実施の形態4)
According to the information processing circuit 100 in the third embodiment described above, the same effects as in the first embodiment can be obtained by using the SOR method to solve the simultaneous linear equations by the simultaneous linear equation calculation circuit 104, which is an arithmetic circuit. In addition, programming necessary to realize the information processing circuit 100 is facilitated.
Embodiment 4

実施の形態1では、連立一次方程式演算回路104がGMRES法で連立一次方程式(Ax=b)の解を求めているのに対し、実施の形態4では、連立一次方程式演算回路104がLU分解により連立一次方程式(Ax=b)を解いている点で異なる。LU分解とは、係数行列Aを、上三角行列Lと下三角行列Uとに分解する。分解後にまずLy=bの簡単な連立一次方程式を前進代入で解き、次にUx=yの簡単な連立一次方程式を後退代入で解く。以下、本発明の実施の形態4を実施の形態1と異なる点を主に図17、図18を用いて説明する。
<詳細構成>
In the first embodiment, the simultaneous linear equation operation circuit 104 obtains the solution of the simultaneous linear equation (Ax = b) by the GMRES method, while in the fourth embodiment, the simultaneous linear equation operation circuit 104 performs the LU decomposition. The difference is that the simultaneous linear equations (Ax = b) are solved. The LU factorization divides the coefficient matrix A into an upper triangular matrix L and a lower triangular matrix U. After decomposition, first solve a simple simultaneous linear equation of Ly = b by forward substitution, and then solve a simple simultaneous equation of Ux = y by backward substitution. The differences between the fourth embodiment of the present invention and the first embodiment will be mainly described below with reference to FIGS.
<Detailed configuration>

図17は、実施の形態4における連立一次方程式演算回路104の構成例の概要を示す図である。図17に示される連立一次方程式演算回路104は、連立一次方程式演算回路104によるLU分解を用いた処理(後述、図18)を実現するための回路構成となっている。すなわち、連立一次方程式演算回路104の演算ユニット112は、係数行列Aを、上三角行列Lと下三角行列Uとに分解する処理を行うための、スカラーベクトル積演算ユニット223と、ベクトル積演算ユニット224と行列和演算ユニット225とを含む。また、連立一次方程式演算回路104の演算ユニット112は、前進代入によりLy=bの簡単な連立一次方程式を解く前進代入演算ユニット226を含む。また、連立一次方程式演算回路104の演算ユニット112は、後退代入によりUx=yの簡単な連立一次方程式を解く後退代入演算ユニット119を含む。   FIG. 17 is a diagram showing an outline of a configuration example of the simultaneous linear equation calculation circuit 104 in the fourth embodiment. The simultaneous linear equation computing circuit 104 shown in FIG. 17 has a circuit configuration for realizing a process (described later, FIG. 18) using LU decomposition by the simultaneous linear equation computing circuit 104. That is, operation unit 112 of simultaneous linear equation operation circuit 104 performs scalar vector product operation unit 223 for performing processing of decomposing coefficient matrix A into upper triangular matrix L and lower triangular matrix U, and vector product operation unit 224 and a matrix sum operation unit 225. The arithmetic unit 112 of the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 includes a forward substitution operation unit 226 which solves a simple simultaneous linear equation of Ly = b by forward substitution. The arithmetic unit 112 of the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 includes a backward substitution operation unit 119 which solves a simple simultaneous linear equation of Ux = y by backward substitution.

なお、実施の形態1と同様に、実施の形態4においても式(8):2×Sm>Sm+Svが成立する。すなわち、従来のCG法を解く連立一次方程式演算回路104の回路面積と比較して、CG法を解く実施の形態4の情報処理回路100の回路面積の方が小さい。
<フローチャート>
As in the first embodiment, the equation (8): 2 × Sm> Sm + Sv also holds in the fourth embodiment. That is, the circuit area of the information processing circuit 100 according to the fourth embodiment for solving the CG method is smaller than the circuit area of the simultaneous linear equation calculation circuit 104 for solving the conventional CG method.
<Flow chart>

図18は、実施の形態4における連立一次方程式演算回路104によるLU分解を用いた処理の概要を示す図である。   FIG. 18 is a diagram showing an outline of processing using LU decomposition by the simultaneous linear equation computation circuit 104 according to the fourth embodiment.

まず、S220にて、連立一次方程式演算回路104は、公知の技術により、係数行列Aを、上三角行列Lと下三角行列Uとに分解する。このとき、連立一次方程式演算回路104は、スカラーベクトル積の演算や、ベクトルベクトル積の演算や、行列和の演算を行う。   First, at S220, the simultaneous linear equation computing circuit 104 decomposes the coefficient matrix A into an upper triangular matrix L and a lower triangular matrix U by a known technique. At this time, the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 performs a scalar vector product operation, a vector vector product operation, and a matrix sum operation.

次に、S221にて、連立一次方程式演算回路104は、前進代入によりLy=bの簡単な(上三角行列の)連立一次方程式を解く。   Next, in S221, the simultaneous linear equation computation circuit 104 solves a simple (upper triangular matrix) simultaneous linear equation of Ly = b by forward substitution.

次に、S222にて、連立一次方程式演算回路104は、後退代入によりUx=yの簡単な(下三角行列の)連立一次方程式を解く。
<実施の形態4の効果>
Next, in S222, the simultaneous linear equation computation circuit 104 solves a simple (lower triangular matrix) simultaneous linear equation of Ux = y by back substitution.
<Effect of Fourth Embodiment>

以上説明した実施の形態4における情報処理回路100によれば、演算回路である連立一次方程式演算回路104が、LU分解により連立一次方程式を解くことで、係数行列Aが密行列の場合にて解を求めやすくする。
(実施の形態5)
According to the information processing circuit 100 in the fourth embodiment described above, the simultaneous linear equations arithmetic circuit 104 which is an arithmetic circuit solves the simultaneous linear equations by LU decomposition to solve when the coefficient matrix A is a dense matrix. Make it easier to
Fifth Embodiment

実施の形態1では、情報処理回路100が線形方程式である連立一次方程式(Ax=b)を解いていたのに対し、実施の形態5では情報処理回路100が下記の式(11)に示す非線形方程式を解く点で異なる。
式(11):y=f(x)
In the first embodiment, the information processing circuit 100 solves a simultaneous linear equation (Ax = b) which is a linear equation, whereas in the fifth embodiment, the information processing circuit 100 has nonlinearity shown in the following equation (11). It differs in the point which solves the equation.
Formula (11): y = f (x)

この非線形方程式である式(11)においては左辺ベクトルyと関数形fが既知であり情報処理回路100の入力となる。実施の形態5では、ニュートン法を用いて非線形方程式である式(11)を解くことで、解ベクトルxを求める。以下、本発明の実施の形態5を実施の形態1と異なる点を主に図19〜図24を用いて説明する。
<全体構成>
In the equation (11) which is this non-linear equation, the left side vector y and the function form f are known and become the input of the information processing circuit 100. In the fifth embodiment, the solution vector x is obtained by solving the equation (11) which is a non-linear equation using the Newton method. Hereinafter, the difference between the fifth embodiment of the present invention and the first embodiment will be mainly described with reference to FIGS.
<Overall configuration>

図19は、実施の形態5における情報処理回路100の構成例の概要を示す図である。図19に示されるように、情報処理回路100は、入力線101と、出力線102と、通知線103と、非線形方程式演算回路230と、非線形方程式検算回路231とを有する。   FIG. 19 is a diagram showing an outline of a configuration example of the information processing circuit 100 in the fifth embodiment. As shown in FIG. 19, the information processing circuit 100 includes an input line 101, an output line 102, a notification line 103, a non-linear equation calculation circuit 230, and a non-linear equation check circuit 231.

入力線101は、情報処理回路100に入ると分岐し、非線形方程式演算回路230と非線形方程式検算回路231とに接続する。   The input line 101 is branched when entering the information processing circuit 100, and is connected to the non-linear equation calculation circuit 230 and the non-linear equation check circuit 231.

非線形方程式演算回路230と接続する出力線102は、情報処理回路100の内部で分岐し、一方が情報処理回路100の上位システムに接続し、他方が非線形方程式検算回路231に接続する。   An output line 102 connected to the non-linear equation arithmetic circuit 230 is branched inside the information processing circuit 100, one is connected to the upper system of the information processing circuit 100, and the other is connected to the non-linear equation analysis circuit 231.

非線形方程式検算回路231は、通知線103からエラー判定を出力する。   The non-linear equation check circuit 231 outputs an error determination from the notification line 103.

非線形方程式である式(11):y=f(x)を解く情報処理回路100のタイミングチャートと状態遷移図は、連立一次方程式(Ax=b)を解く情報処理回路100と同様である。そして、上述した連立一次方程式演算回路104を非線形方程式演算回路230に置き換え、上述した連立一次方程式検算回路105を非線形方程式検算回路231に置き換えるのみで情報処理回路100が実現可能である。
<詳細構成>
The timing chart and the state transition diagram of the information processing circuit 100 solving equation (11) which is a non-linear equation: y = f (x) are the same as the information processing circuit 100 solving the simultaneous linear equations (Ax = b). Then, the information processing circuit 100 can be realized simply by replacing the above-described simultaneous linear equation operation circuit 104 with the non-linear equation operation circuit 230 and replacing the above-described simultaneous linear equation check circuit 105 with the non-linear equation check circuit 231.
<Detailed configuration>

図20は、実施の形態5における非線形方程式演算回路230の構成例の概要を示す図である。図20に示されるように、非線形方程式演算回路230は、非線形方程式(y=f(x))の左辺ベクトルyと非線形方程式の関数fのパラメータを入力するための入力線101と、非線形方程式演算回路230が出力する非線形方程式(y=f(x))の数値解x’を受け取るための出力線102と、バス110と、非線形方程式演算制御ユニット247と、演算ユニット112と、演算データ保持ユニット113を有する。   FIG. 20 is a diagram showing an outline of a configuration example of the non-linear equation arithmetic circuit 230 according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 20, the non-linear equation arithmetic circuit 230 includes an input line 101 for inputting parameters of the left side vector y of the non-linear equation (y = f (x)) and the function f of the non-linear equation; An output line 102 for receiving a numerical solution x ′ of the nonlinear equation (y = f (x)) output from the circuit 230, a bus 110, a nonlinear equation arithmetic control unit 247, an arithmetic unit 112, and an arithmetic data holding unit It has 113.

演算ユニット112は、新たに導入した非線形方程式を評価する処理と、関数g(x)をxで偏微分したヤコビ行列Jgを生成し、後述する式(12)を解くことで更新ベクトルrを求める処理と、ベクトルの積和演算によりx(i+1)=x(i)-rの演算で解ベクトルを更新する処理と、新たに得た解ベクトルで非線形方程式g(x(i+1))を評価しノルムを演算する処理とを実現するための、非線形方程式評価演算ユニット243とベクトルの積和演算ユニット116とベクトルの内積演算ユニット117とヤコビ行列生成ユニット248と連立一次方程式演算ユニット249を有する。   The arithmetic unit 112 generates an Jacobian matrix Jg, which is a process of evaluating a newly introduced nonlinear equation and partially differentiating the function g (x) with x, and obtains an update vector r by solving equation (12) described later. Processing, processing of updating a solution vector by an operation of x (i + 1) = x (i) -r by product-sum operation of vectors, non-linear equation g (x (i + 1) with newly obtained solution vector To realize the processing of evaluating the norm) and calculating the norm, the nonlinear equation evaluation operation unit 243, the vector product-sum operation unit 116, the vector inner product operation unit 117, the Jacobian matrix generation unit 248 and the simultaneous linear equation operation unit 249 Have.

図21は、実施の形態5における非線形方程式検算回路231の構成例の概要を示す図である。図21に示されるように、非線形方程式検算回路231は、非線形方程式(y=f(x))の左辺ベクトルyと非線形方程式の関数fのパラメータを入力するための入力線101と、非線形方程式演算回路230が出力する非線形方程式(y=f(x))の数値解x’を受け取るための出力線102と、非線形方程式検算回路231がエラー判定結果を上位システムに通知するための通知線103と、バス110と、非線形方程式検算制御ユニット242と、演算ユニット123と、演算データ保持ユニット124とを有する。   FIG. 21 is a diagram showing an outline of a configuration example of the non-linear equation check circuit 231 in the fifth embodiment. As shown in FIG. 21, the non-linear equation check circuit 231 has an input line 101 for inputting parameters of the left side vector y of the non-linear equation (y = f (x)) and the function f of the non-linear equation, and non-linear equation calculation. An output line 102 for receiving a numerical solution x ′ of the nonlinear equation (y = f (x)) output from the circuit 230, and a notification line 103 for notifying the upper system of an error determination result by the nonlinear equation check circuit 231. , A non-linear equation check control unit 242, an operation unit 123, and an operation data holding unit 124.

演算ユニット123は、新たに得た解ベクトルで非線形方程式g(x(i+1))を評価し、ノルムを演算するために必要な演算を行うための、非線形方程式評価演算ユニット243とベクトルの積和演算ユニット116とベクトルの内積演算ユニット117とを有する。
<フローチャート>
The arithmetic unit 123 evaluates the nonlinear equation g (x (i + 1)) with the newly obtained solution vector, and performs calculation required to calculate the norm, the nonlinear equation evaluation operation unit 243 and the vector It has a product-sum operation unit 116 and an inner product operation unit 117 of a vector.
<Flow chart>

図22は、実施の形態5における情報処理回路100による処理の概要を示すフローチャートである。図22は、実施の形態5に示される処理では、ニュートン法を用いて非線形方程式である式(y=f(x))を解く処理の概要を示す。   FIG. 22 is a flowchart showing an outline of processing by the information processing circuit 100 according to the fifth embodiment. FIG. 22 shows an outline of a process of solving the equation (y = f (x)) which is a non-linear equation by using the Newton method in the process shown in the fifth embodiment.

まず、S232にて、情報処理回路100は、入力線101のIDATから非線形方程式の左辺ベクトルyと非線形方程式の関数fとのパラメータを受け取る。   First, at S232, the information processing circuit 100 receives the parameters of the left side vector y of the non-linear equation and the function f of the non-linear equation from the IDAT of the input line 101.

次に、S233にて、非線形方程式演算回路230により処理(後述、図23)が実行される。   Next, in S233, processing (described later, FIG. 23) is executed by the non-linear equation arithmetic circuit 230.

次に、S234にて、非線形方程式演算回路230が、演算結果である、非線形方程式(y=f(x))の数値解x’を、出力線102を介して、上位システムに出力するとともに、非線形方程式検算回路231に出力する。   Next, in S234, the nonlinear equation arithmetic circuit 230 outputs the numerical solution x ′ of the nonlinear equation (y = f (x)), which is the arithmetic result, to the upper system via the output line 102, The result is output to the non-linear equation check circuit 231.

次に、S235にて、非線形方程式検算回路231による処理(後述、図24)が実行される。   Next, in S235, processing (described later, FIG. 24) by the non-linear equation check circuit 231 is executed.

次に、S236にて、非線形方程式検算回路231が、エラー判定結果193を、通知線103を介して上位システムに出力する。   Next, at S 236, the non-linear equation check circuit 231 outputs the error determination result 193 to the upper system via the notification line 103.

図23は、実施の形態5における非線形方程式演算回路230による処理(S233)の概要を示すフローチャートである。   FIG. 23 is a flowchart showing an outline of processing (S233) by the non-linear equation arithmetic circuit 230 according to the fifth embodiment.

まず、S240にて、非線形方程式演算回路230は、ループ変数iを1で初期化する。   First, at S240, the non-linear equation arithmetic circuit 230 initializes a loop variable i to one.

次に、S241にて、非線形方程式演算回路230は、新たに導入した非線形方程式g(x(i))=y-f(x(i))を評価する。g(x)=0のとき非線形方程式(11)は解を持つ。   Next, in S241, the non-linear equation arithmetic circuit 230 evaluates the newly introduced non-linear equation g (x (i)) = y−f (x (i)). The nonlinear equation (11) has a solution when g (x) = 0.

次に、S242にて、非線形方程式演算回路230は、関数g(x)をxで偏微分したヤコビ行列Jgを生成し、次の式(12)を解くことで更新ベクトルrを求める。   Next, in S242, the non-linear equation arithmetic circuit 230 generates a Jacobian matrix Jg obtained by partially differentiating the function g (x) with x, and obtains the update vector r by solving the following equation (12).

g(x(i)) = Jgr … (12) g (x (i)) = Jgr ... (12)

次に、S243にて、非線形方程式演算回路230は、ベクトルの積和演算により、x(i+1)=x(i)-rの演算で解ベクトルを更新する。   Next, in S243, the non-linear equation arithmetic circuit 230 updates the solution vector by the operation of x (i + 1) = x (i) -r by the product-sum operation of vectors.

次に、S244にて、非線形方程式演算回路230は、新たに得た解ベクトルで非線形方程式g(x(i+1))を評価し、ノルムを演算する。   Next, in S244, the non-linear equation arithmetic circuit 230 evaluates the non-linear equation g (x (i + 1)) with the newly obtained solution vector and calculates the norm.

次に、S245にて、非線形方程式演算回路230は、||g(x(i+1))||<epsilonを評価する。||g(x(i+1))||が許容誤差を満足すると判定する場合(S245−YES)処理を終了する。一方、非線形方程式演算回路230が、許容誤差を満足しないと判定する場合(S245−NO)、S246に進む。   Next, in S245, the non-linear equation arithmetic circuit 230 evaluates || g (x (i + 1)) || <epsilon. When it is determined that || g (x (i + 1)) || satisfies the allowable error (S245-YES), the processing is ended. On the other hand, when the non-linear equation arithmetic circuit 230 determines that the allowable error is not satisfied (S245-NO), the process proceeds to S246.

次に、S246にて、非線形方程式演算回路230は、ループ変数iをインクリメント(i=i+1)する。S246の次は、S241へ戻る。   Next, in S246, the non-linear equation calculation circuit 230 increments the loop variable i (i = i + 1). After S246, the process returns to S241.

図24は、実施の形態5における非線形方程式検算回路231による処理(S131)の概要を示すフローチャートである。   FIG. 24 is a flowchart showing an outline of processing (S131) by the non-linear equation check circuit 231 according to the fifth embodiment.

まず、S240にて、非線形方程式検算回路231は、非線形方程式演算回路230の数値解x’を受け取り、非線形方程式の評価演算とベクトルの積和演算により、g(x’)=y-f(x’)の演算を行う。次にそのノルムである||g(x’)||の評価をベクトルの内積演算により行う。   First, at S 240, the non-linear equation check circuit 231 receives the numerical solution x ′ of the non-linear equation computation circuit 230, and g (x ′) = yf (x ′) by the non-linear equation evaluation computation and the vector sum operation. Perform the operation of Next, evaluation of the norm || g (x ') || is performed by an inner product operation of vectors.

次に、S241にて、非線形方程式検算回路231は、ノルム(||g(x’)||)を許容誤差epsilonと比較することで、ノルム(||g(x’)||)が許容誤差を満足するか否かを判定する。非線形方程式検算回路231が、ノルム(||g(x’)||)が許容誤差を満足する(ノルムが許容誤差未満である場合)と判定する場合(S241−YES)、S242へ進む。一方、非線形方程式検算回路231が、ノルム(||g(x’)||)が許容誤差を満足しない(ノルムが許容誤差以上である場合)と判定する場合(S241−NO)、S243へ進む。   Next, in S241, the non-linear equation check circuit 231 compares the norm (|| g (x ') ||) with the tolerance error epsilon so that the norm (|| g (x') ||) is acceptable. It is determined whether the error is satisfied. If the non-linear equation check circuit 231 determines that the norm (|| g (x ') ||) satisfies the tolerance (if the norm is less than the tolerance) (S241-YES), the processing proceeds to S242. On the other hand, when the non-linear equation check circuit 231 determines that the norm (|| g (x ') ||) does not satisfy the tolerance (when the norm is greater than the tolerance) (S241-NO), the process proceeds to S243. .

相対誤差が許容誤差未満である場合、S242にて、非線形方程式検算回路231は、演算器にエラーが存在しないと判定する。   If the relative error is less than the allowable error, the nonlinear equation check circuit 231 determines in S242 that there is no error in the computing unit.

一方、相対誤差が許容誤差以上である場合、S243にて、非線形方程式検算回路231は、演算器にエラーが存在すると判定する。   On the other hand, if the relative error is equal to or greater than the allowable error, the nonlinear equation check circuit 231 determines in S243 that there is an error in the arithmetic unit.

なお、実施の形態5においても、実施の形態1と同様にして、非線形方程式検算回路231の回路面積は非線形方程式演算回路230の回路面積よりも小さい。従って非線形方程式演算回路230を2重化した情報処理回路よりも、実施の形態5の情報処理回路100の回路面積の方が小さい。
<実施の形態5の効果>
Also in the fifth embodiment, as in the first embodiment, the circuit area of the non-linear equation check circuit 231 is smaller than the circuit area of the non-linear equation calculation circuit 230. Therefore, the circuit area of the information processing circuit 100 of the fifth embodiment is smaller than that of the information processing circuit in which the non-linear equation arithmetic circuit 230 is duplicated.
<Effect of Fifth Embodiment>

以上説明した実施の形態5における情報処理回路100によれば、演算回路である非線形方程式演算回路230が非線形方程式を解くことで数値解を演算し、検算回路である非線形方程式検算回路231が復元した復元後入力信号と受け取った入力信号とに基づき非線形方程式の検算を行うことで、非線形方程式演算回路230を二つ設けた情報処理回路100よりも回路量を減らしてもエラー検出が可能になる。
(実施の形態6)
According to the information processing circuit 100 in the fifth embodiment described above, the non-linear equation arithmetic circuit 230 which is an arithmetic circuit solves the non-linear equation to calculate a numerical solution, and the non-linear equation check circuit 231 which is a verification circuit is restored. By performing the check of the non-linear equation based on the restored input signal and the received input signal, error detection can be performed even if the circuit amount is reduced as compared with the information processing circuit 100 provided with two non-linear equation calculation circuits 230.
Sixth Embodiment

実施の形態6が実施の形態1と異なる点は、実施の形態6の情報処理回路100が後処理回路250を有している点である。以下、本発明の実施の形態6を実施の形態1と異なる点を主に図25を用いて説明する。   The sixth embodiment is different from the first embodiment in that the information processing circuit 100 of the sixth embodiment has a post-processing circuit 250. Hereinafter, a point of difference of the sixth embodiment of the present invention from the first embodiment will be mainly described using FIG.

図25に示されるように、情報処理回路100は、入力線101と、出力線102と、通知線103と、出力線251と、連立一次方程式演算回路104と、連立一次方程式検算回路105と、後処理回路250とを有する。   As shown in FIG. 25, the information processing circuit 100 includes an input line 101, an output line 102, a notification line 103, an output line 251, a simultaneous linear equation calculation circuit 104, and a simultaneous linear equation check circuit 105. And a post-processing circuit 250.

後処理回路250は、連立一次方程式演算回路104の出力線102が情報処理回路100から出る直前(手前)の位置に設けられ、出力線102を介して連立一次方程式演算回路104と接続される。   The post-processing circuit 250 is provided at a position immediately before (or before) the output line 102 of the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 leaves the information processing circuit 100, and is connected to the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 via the output line 102.

連立一次方程式演算回路104は、出力信号(数値解x’)を後処理回路250に出力する。   The simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 outputs an output signal (numerical solution x ′) to the post-processing circuit 250.

後処理回路250は、連立一次方程式検算回路105と異なる演算(連立一次方程式検算回路105では不可能な演算)である後処理を行い、演算結果を出力線251を介して出力する。例えば、後処理回路250は、出力信号(数値解x’)に所定の処理を加えてから出力線251を介して演算結果である信号を出力する。   The post-processing circuit 250 performs post-processing which is an operation different from that of the simultaneous linear equation check circuit 105 (a calculation impossible with the simultaneous linear equation check circuit 105), and outputs the operation result through the output line 251. For example, the post-processing circuit 250 applies predetermined processing to the output signal (numerical solution x ′), and then outputs a signal that is the operation result via the output line 251.

なお、図26に示されるように、情報処理回路100が、制御線252を有するようにしても良い。この場合、連立一次方程式検算回路105と後処理回路250とは、制御線252を介して接続される。また、連立一次方程式検算回路105は、連立一次方程式(または非線形方程式)の検算が終了するまで、出力信号(数値解x’)を、制御線252を介して後処理回路250へ出力する。これによって、例えば、後処理回路250が連立一次方程式演算回路104の演算結果をラッチし、通知線103のエラー判定結果と同時に出力可能になる。   Note that, as shown in FIG. 26, the information processing circuit 100 may have a control line 252. In this case, the simultaneous linear equation check circuit 105 and the post-processing circuit 250 are connected via the control line 252. Further, the simultaneous linear equation check circuit 105 outputs an output signal (numerical solution x ′) to the post-processing circuit 250 via the control line 252 until the check of the simultaneous linear equation (or non-linear equation) is completed. As a result, for example, the post-processing circuit 250 latches the operation result of the simultaneous linear equation operation circuit 104 and can output the error judgment result of the notification line 103 simultaneously.

また、図27に示されるように、情報処理回路100の後処理回路250が連立一次方程式演算回路104と連立一次方程式検算回路105との間に設けられるようにしても良い。この場合、連立一次方程式演算回路104と後処理回路250とは、出力線102を介して接続される。   Further, as shown in FIG. 27, the post-processing circuit 250 of the information processing circuit 100 may be provided between the simultaneous linear equation calculation circuit 104 and the simultaneous linear equation check circuit 105. In this case, the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 and the post-processing circuit 250 are connected via the output line 102.

連立一次方程式演算回路104は、出力信号(数値解x’)を後処理回路250へ出力する。   The simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 outputs an output signal (numerical solution x ′) to the post-processing circuit 250.

後処理回路250は、連立一次方程式演算回路104から出力された数値解が連立一次方程式検算回路105で処理可能なデータでない場合に、出力された数値解を基づき連立一次方程式検算回路105で処理可能なデータを生成し、生成したデータを連立一次方程式検算回路105へ出力する。
<実施の形態6の効果>
If the numerical solution output from the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 is not data that can be processed by the simultaneous linear equation check circuit 105, the post-processing circuit 250 can process the simultaneous linear equation inspection circuit 105 based on the outputted numerical solution Data is generated, and the generated data is output to the simultaneous linear equation check circuit 105.
<Effect of Sixth Embodiment>

以上説明した実施の形態6における情報処理回路100によれば、連立一次方程式演算回路104が数値解を後処理回路250へ出力し、後処理回路250が連立一次方程式検算回路105と異なる演算を行い、演算結果を出力することで、連立一次方程式検算回路105で処理可能な演算結果を出力線102でいったん出力し、連立一次方程式検算回路105で処理できない演算(連立一次方程式検算回路105と異なる演算)を後処理回路250で処理可能になる。   According to the information processing circuit 100 in the sixth embodiment described above, the simultaneous linear equation calculation circuit 104 outputs a numerical solution to the post-processing circuit 250, and the post-processing circuit 250 performs an operation different from that of the simultaneous linear equation check circuit 105. By outputting the calculation result, the calculation result that can be processed by the simultaneous linear equation check circuit 105 is once outputted through the output line 102 and can not be processed by the simultaneous linear equation check circuit 105 (a calculation different from the simultaneous linear equation check circuit 105 ) Can be processed by the post-processing circuit 250.

また、連立一次方程式演算回路104は、数値解を後処理回路250へ出力し、後処理回路250は、出力された数値解が連立一次方程式検算回路105で処理可能なデータでない場合に、出力された数値解を基づき連立一次方程式検算回路105で処理可能なデータを生成し、生成したデータを連立一次方程式検算回路105へ出力することで、連立一次方程式演算回路104が出力する出力信号(数値解x’)が連立一次方程式検算回路105で処理可能なデータでない場合であっても、連立一次方程式検算回路105で検算可能になる。
(実施の形態7)
Further, the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104 outputs the numerical solution to the post-processing circuit 250, and the post-processing circuit 250 is outputted when the outputted numerical solution is not data that can be processed by the simultaneous linear equation check circuit 105. Based on the numerical solution, data that can be processed by the simultaneous linear equation check circuit 105 is generated, and the generated data is output to the simultaneous linear equation check circuit 105, whereby an output signal (numerical solution) output from the simultaneous linear equation calculation circuit 104 is generated. Even if x ′) is not data that can be processed by the simultaneous linear equation check circuit 105, the check can be performed by the simultaneous linear equation check circuit 105.
Seventh Embodiment

実施の形態7が実施の形態1と異なる点は、実施の形態7の情報処理回路100が後処理回路250を有している点である。以下、本発明の実施の形態7を実施の形態1と異なる点を主に図28を用いて説明する。   The seventh embodiment is different from the first embodiment in that the information processing circuit 100 of the seventh embodiment has a post-processing circuit 250. Hereinafter, the seventh embodiment of the present invention will be described mainly with reference to FIG. 28 as to differences from the first embodiment.

図28に示されるように、前処理回路254は、入力信号が連立一次方程式検算回路105に入力される直前(手前)に設けられる。前処理回路254は、入力された入力信号に対する前処理を行うことで、前処理後入力信号を生成する。そして、前処理回路254は、生成した前処理後入力信号を連立一次方程式検算回路105へ出力する。   As shown in FIG. 28, the pre-processing circuit 254 is provided immediately before (or before) the input signal is input to the simultaneous linear equation check circuit 105. The preprocessing circuit 254 generates an input signal after preprocessing by performing preprocessing on the input signal input. Then, the pre-processing circuit 254 outputs the generated pre-processed input signal to the simultaneous linear equation check circuit 105.

連立一次方程式演算回路104は、入力信号に基づき演算した数値解を連立一次方程式検算回路105へ出力する。   The simultaneous linear equation calculation circuit 104 outputs the numerical solution calculated based on the input signal to the simultaneous linear equation check circuit 105.

連立一次方程式検算回路105は、連立一次方程式演算回路104が出力する数値解を復元後入力信号へ復元し、復元した復元後入力信号と、受け取った前処理後入力信号とに基づきエラーの有無を判定し、エラーの有無の判定結果を出力する。   The simultaneous linear equation check circuit 105 restores the numerical solution output from the simultaneous linear equation operation circuit 104 to the input signal after restoration, and based on the restored input signal and the received input signal after the pre-processing, the presence or absence of an error is It makes a judgment and outputs the judgment result of the presence or absence of an error.

なお、図29に示されるように、入力信号が連立一次方程式演算回路104に入力される直前(手前)に前処理回路254が設けられるようにしても良い。   As shown in FIG. 29, the preprocessing circuit 254 may be provided immediately before (or before) the input signal is input to the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104.

ここで、連立一次方程式演算回路104が、入力線101を介して受け取る入力データを用いて連立一次方程式の演算するためには、入力データを高精度化させるための処理などが前処理回路で必要な場合がある。一方で、こうした入力データを高精度化させるための処理は連立一次方程式検算回路105では必要ない。   Here, in order for the simultaneous linear equation calculation circuit 104 to calculate simultaneous linear equations using input data received via the input line 101, processing for improving the accuracy of the input data, etc. is necessary in the preprocessing circuit. May be On the other hand, the process for increasing the accuracy of the input data is not necessary in the simultaneous linear equation check circuit 105.

例えば、実施の形態1では、入力データを高精度化させるための処理は、連立一次方程式演算回路104と連立一次方程式検算回路105の両方で実行されている。   For example, in the first embodiment, the process for increasing the accuracy of the input data is executed by both the simultaneous linear equation calculation circuit 104 and the simultaneous linear equation check circuit 105.

図29に示される情報処理回路100は、入力データを高精度化させるための処理をする前処理回路254を連立一次方程式演算回路104の手前に設けることで、連立一次方程式検算回路105から前処理を行うユニットを削減でき連立一次方程式検算回路105の回路量を減少できる。   The information processing circuit 100 shown in FIG. 29 performs preprocessing from the simultaneous linear equation check circuit 105 by providing the preprocessing circuit 254 that performs processing for increasing the accuracy of the input data in front of the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104. Can be reduced, and the circuit size of the simultaneous linear equation check circuit 105 can be reduced.

この場合、前処理回路254は、入力信号に対する前処理を行うことで、前処理後入力信号を生成し、生成した前処理後入力信号を連立一次方程式演算回路104へ出力する。   In this case, the preprocessing circuit 254 performs preprocessing on the input signal to generate an input signal after preprocessing, and outputs the generated input signal after preprocessing to the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104.

連立一次方程式演算回路104は、前処理後入力信号に基づき演算した数値解を連立一次方程式検算回路105へ出力する。   The simultaneous linear equation calculation circuit 104 outputs the numerical solution calculated based on the preprocessed input signal to the simultaneous linear equation check circuit 105.

連立一次方程式検算回路105は、連立一次方程式演算回路104を介して受け取る数値解を復元後入力信号へ復元し、復元した復元後入力信号と、受け取った入力信号とに基づきエラーの有無を判定し、エラーの有無の判定結果を出力する。
<実施の形態7の効果>
The simultaneous linear equation check circuit 105 restores the numerical solution received through the simultaneous linear equation calculation circuit 104 into an input signal after restoration, and determines the presence or absence of an error based on the restored input signal and the received input signal. Output the judgment result of the presence or absence of an error.
<Effect of Seventh Embodiment>

以上説明した実施の形態7における情報処理回路100によれば、前処理回路254が入力信号に対する前処理を行い、前処理を行った後の前処理後入力信号を連立一次方程式検算回路105へ出力することで、入力データが、連立一次方程式検算回路105で処理可能なデータでない場合であっても、連立一次方程式検算回路105で検算可能になる。   According to the information processing circuit 100 in the seventh embodiment described above, the pre-processing circuit 254 performs pre-processing on the input signal, and outputs the post-pre-processing input signal after the pre-processing to the simultaneous linear equation check circuit 105 By doing this, even if the input data is not data that can be processed by the simultaneous linear equation check circuit 105, the check can be performed by the simultaneous linear equation check circuit 105.

また、前処理回路254が、入力された入力信号に対する前処理を行うことで、前処理後入力信号を生成し、生成した前処理後入力信号を連立一次方程式演算回路104へ出力することで、連立一次方程式検算回路105から前処理を行うユニットを削減でき連立一次方程式検算回路105の回路量を減少できる。   Further, the preprocessing circuit 254 performs preprocessing on the input signal to generate an input signal after preprocessing, and outputs the generated input signal after preprocessing to the simultaneous linear equation arithmetic circuit 104, The number of units performing preprocessing from the simultaneous linear equation check circuit 105 can be reduced, and the circuit amount of the simultaneous linear equation check circuit 105 can be reduced.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   As mentioned above, although the invention made by the present inventor was concretely explained based on an embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications are included. For example, the above-described embodiments are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. . In addition, with respect to a part of the configuration of each embodiment, it is possible to add, delete, and replace other configurations.

また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。   Further, each configuration, function, etc. described above may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as a program, a table, and a file for realizing each function can be placed in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.

100…情報処理回路、104…連立一次方程式演算回路、105…連立一次方程式検算回路、
230…非線形方程式演算回路、231…非線形方程式検算回路。
100 ... information processing circuit, 104 ... simultaneous linear equation calculation circuit, 105 ... simultaneous linear equation check circuit,
230 ... non-linear equation calculation circuit, 231 ... non-linear equation check circuit.

Claims (2)

入力信号を受け取る演算回路と、前記入力信号を検算回路と、を有し、
前記演算回路は、前記入力信号に基づき演算した数値解を前記検算回路へ出力し、
前記検算回路は、前記演算回路から受け取った前記数値解を復元後入力信号へ復元し、復元した前記復元後入力信号と受け取った前記入力信号とに基づきエラーの有無を判定し、エラーの有無の判定結果を出力
前記演算回路と接続される後処理回路をさらに有し、
前記演算回路は、前記数値解を前記後処理回路へ出力し、
前記後処理回路は、出力された前記数値解が前記検算回路で処理可能なデータでない場合に、前記数値解に基づき前記検算回路で処理可能なデータを生成し、生成した前記データを前記検算回路へ出力する、
情報処理回路。
An arithmetic circuit for receiving an input signal; and a check circuit for the input signal,
The arithmetic circuit outputs a numerical solution calculated based on the input signal to the check circuit.
The verification circuit restores the numerical solution received from the arithmetic circuit into an input signal after restoration, and determines the presence or absence of an error based on the restored input signal after restoration and the received input signal. and it outputs the judgment result,
And a post-processing circuit connected to the arithmetic circuit,
The arithmetic circuit outputs the numerical solution to the post-processing circuit,
The post-processing circuit generates data processable by the verification circuit based on the numerical solution when the output numerical solution is not data processable by the verification circuit, and the generated data is processed by the verification circuit Output to
Information processing circuit.
入力信号を受け取る演算回路と、前記入力信号を受け取る前処理回路と、前記前処理回路および前記演算回路と接続される検算回路と、を有し、
前記演算回路は、前記入力信号に基づき演算した数値解を前記検算回路へ出力し、
前記前処理回路は、受け取った入力信号に対する前処理を行うことで、前処理後入力信号を生成し、生成した前処理後入力信号を前記検算回路へ出力し、
前記検算回路は、前記演算回路から受け取った前記数値解を復元後入力信号へ復元し、復元した前記復元後入力信号と、受け取った前記前処理後入力信号とに基づきエラーの有無を判定し、エラーの有無の判定結果を出力する、
情報処理回路。
An arithmetic circuit receiving an input signal; a pre-processing circuit receiving the input signal; and a check calculation circuit connected to the pre-processing circuit and the arithmetic circuit.
The arithmetic circuit outputs a numerical solution calculated based on the input signal to the check circuit.
The pre-processing circuit generates a post-pre-processing input signal by performing pre-processing on the received input signal, and outputs the generated pre-processing input signal to the check circuit.
The verification circuit restores the numerical solution received from the arithmetic circuit into an input signal after restoration, and determines the presence or absence of an error based on the restored input signal after restoration and the received input signal after preprocessing. Output the judgment result of the presence or absence of an error,
Information processing circuit.
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