DNP、硬度5Hを実現したFPD向け表面フィルムを開発

　

　大日本印刷(DNP)は10月24日、パソコンやタッチパネルなどの表示画面への傷や汚れを防止するフラットパネルディスプレイ(FPD)用表面フィルム「ハードコートフィルム」を開発したことを発表した。2008年11月よりサンプル出荷を開始し、2009年4月より販売を開始する。

　従来のハードコートフィルム(左)と新規に開発されたハードコートフィルム(右)(従来は2H～3H程度の硬度が限界だった)

　同フィルムは、LCDの偏光板に用いられるTACフィルムと、タッチパネルの部材に用いられるPETフィルムを基材にした2種類が用意されている。コーティング層に使用する紫外線硬化樹脂とナノ粒子を開発したほか、それらの材料の配合・分散を最適化し、コーティングプロセスを制御したことで硬度5Hを実現した。

　また、独自の撥油性を含有しているため、指紋や油などの汚れが付着しにくく、容易にふき取ることが可能となっている。

　なお、DNPでは、高硬度が要求されるノートパソコンやタッチパネル方式のゲーム機やPDAなどの携帯端末向けに販売を行っていくとしており、テレビの反射防止や防眩機能を有する表面フィルムにも応用していく予定で、これらを含めた高硬度表面フィルム全体として2010年度で100億円の売り上げを目指すとしている。

ADI、オーディオプロセッサファミリを拡張

　

　Analog Devices(ADI)は、同社のオーディオプロセッサファミリ「SigmaDSP」のラインナップを拡張し、多数のオーディオソースの信号のルーティングの処理を必要とする車載用ヘッドユニットとアンプ向けに「ADAU1442」「同1445」「同1446」を発表した。価格は1,000個受注時で8.28ドルから。2008年11月より供給が開始される。

　SigmaDSPの外観イメージ

　3製品ともに、オーディオ命令セットに加え、フレキシブル・オーディオ・ルーティング・マトリックス(FARM)を搭載している。これにより、カーオーディオサブシステムの設計者は、オーディオデータの処理速度を向上できるほか、CDチェンジャやMP3、DVDプレーヤ、衛星ラジオ、GPSナビゲーションシステム、その他非同期オーディオソースにおけるオーディオ信号のルーティングおよびクロッキング問題の複雑さを低減することが可能となる。

　最大8個のステレオ非同期サンプルレート・コンバータ、1個のS/P DIF入出力トランシーバ、I2SおよびTDMフォーマットをサポートするシリアル入出力が内蔵されており、これらの入力は、SigmaDSPコアやあらゆる出力とルーティングが可能である。

　また、フル28ビット処理(倍精度モードで56ビット)、フィルタの安定性を保証するための同期パラメータローディングのほか、同社のグラフィカル設計ツール「SigmaStudio」と併せて使用した場合の100%コード効率を特長としている。

日本NI、PXIバス対応I/Oボード2種類の販売を開始

　

　米National Instruments(NI)の日本法人である日本ナショナルインスツルメンツ(日本NI)は10月16日、XilinxのFPGA「Virtex-5 LX85」を搭載したPXIバス対応I/Oボード「NI PXI-7853R」「NI PXI-7854R」の販売を開始したことを発表した。価格は63万円(税別)から。

　PXIバス対応I/Oボード「NI PXI-7853R」(手前)と「NI PXI-7854R」(後方)

　2製品ともに、同社の「NI LabVIEW FPGAモジュール」でグラフィカルにプログラムできるCOTSハードウェアで、カスタム仕様のオンボード処理デバイスを作成したり、特殊なタイミング/トリガリングが必要なアプリケーションで確定的なI/O制御を行うことが可能だ。

　制御用アプリケーションで使用する場合、同時制御ループの数を増やすことで、制御用アプリケーションを複雑化することができる。また、動的テストアプリケーションでは、FPGAを使用してテスト対象(DUT:device under test)にリアルタイムで信号を出力することで、確度の高い制御を実現する。

　8つのアナログ入力チャネルを持ち、各チャネルで最大750kHzのサンプリングができるほか、8つのアナログ出力チャネルでは、チャネルあたり最大1MHzでアップデートすることが可能だ。また、96本のデジタルラインを備えており、入出力用としてカウンタやカスタムロジックの構成が可能となっている。

コンピュータアーキテクチャの話 (133) パイプラインの長さに比例するストールサイクル数

　パイプライン処理による性能向上効果

　命令フェッチからレジスタ書き込みまで5サイクルの処理をパイプラインを使わず実行すると、1サイクルあたりに実行できる命令数(IPC:Instruction Per Cycle)は平均的には0.2命令であるが、理想的なパイプライン処理ができれば、これが1.0命令となり、5倍に性能が向上する。しかし、各種のハザードがあるので、毎サイクル新しい命令を実行することはできず、これほどの性能向上は得られない。

　資源の増強で構造ハザードを解消し、バイパスでデータハザードを解消したとしても、制御ハザードは残る。典型的に5命令に1命令の分岐命令があるとすると、図4.12のように分岐命令が出てくると分岐方向が確定するまで待ち、常に4サイクルのロスが発生する設計では、9サイクルで5命令の実行となり、制御ハザードによりIPCは0.56命令になってしまう。

　そして、分岐命令で分岐する確率が1/2とすると、図4.13のような制御を行うと、平均的ロスは2.5サイクルとなりIPCは0.67命令に向上する。

　そして、図4.14のようにアグレッシブに実行して分岐が起こる場合はパイプラインフラッシュすると、ロスは2サイクルとなりIPCは0.71命令まで向上する。さらに、ディレードブランチを使うと、分岐する場合でも5命令の実行に8サイクル、分岐が無い場合は5サイクルであり、平均的には6.5サイクルで5命令が実行でき、IPCは0.77まで改善する。ただし、これはDelay Slotに有効な命令を入れることができるという場合であり、有効に実行できる命令がなくてNOP(ノーオペレーション)命令しか入れられない場合は図4.14と同じ0.71命令まで低下する。

　筆者の経験では、もう少し良いかと思うが、ヘネパタ本では、Delay Slotの有効利用率は50%～60%と書かれており、まあ、60%の有効利用率とすると、IPCは0.75命令/サイクルとなり、この辺りがパイプライン制御で達成できる最大値である。

　この制御方式によるIPCの違いを図示すると、次のようになる。

　図4.18 各種の分岐制御方式と1サイクルあたりの平均実行命令数(ただし、構造ハザードとデータハザードがすべて解消された場合)

　また、ここで述べたケースではパイプラインの長さが5サイクルであるので、分岐があっても最大4サイクルのストールで済んでいるが、パイプラインの長さが長くなると、ほぼ、それに比例してストールサイクル数が増加する。したがって、NetburstアーキテクチャのPentium 4のような30段もある長いパイプラインのプロセサでは、制御ハザードはより大きな性能低下要因となる。

NECエレ、画像認識用並列プロセッサの第2世代品を製品化

　

　NECエレクトロニクスは10月15日、NECの中央研究所が開発した並列プロセッサ技術を活用した画像認識用LSI「IMAPCAR2」4品種を開発、2009年上期より順次サンプル出荷を開始すると発表した。

　「IMAPCAR2-300」のパッケージ外観(780ピンFCBGA採用でパッケージサイズは28mm□)

　NECエレクトロニクス 自動車システム事業部長の金子博昭氏

　同製品は、NECエレクトロニクスが2006年8月に発表した画像認識用並列プロセッサ「IMAPCAR」の流れをくむ第2世代品。これについて、同社自動車システム事業部長の金子博昭氏は、「第2世代では、複数の品種を用意したことにより、より多くのニーズに対応できるようになったこともあり画像認識用LSIの市場拡大を狙っていく」とする。

　特に、前世代から製品の提供を行ってきた自動車分野に関しては、「”安全””環境””快適”の3つをキーワードに、運転支援に関する要求が世界的に高まってきている。まずはハイエンドの自動車からの適用となると思うが、どの程度のクラスの自動車まで適用できるかは、実装技術で決まってくるはず」(同)と、幅広い車種での適用を目指す。

　今後のクルマの方向性(“安全”快適”””環境”の3つがキーワードに)

　自動車分野では、欧米諸国で、リアビューモニタの法制化・標準装備化などの議論が行われており、同社としても2010年ころより、世界的に自動車へセンシング技術を内蔵したカメラの搭載が急速に進むと見ており、その入力画像に対し、リアルタイムで処理ができる性能をIMAPCAR2に持たせたという。

　前世代のIMAPCARは、128個の演算ユニット(PE:Processor Element)を持ち、それが同一命令に従うSIMD(Single Instruction Multiple Date)動作を行うことで、処理速度を向上させていたほか、1サイクルで4命令を同時実行可能な4Way VLIW方式が取り入れられていた。

　IMAPCAR2では、基本的な部分は変更せず、PEの処理単位を8ビットから16ビットへ拡大、同時実行命令数を4命令から5命令へ増加、バンド幅拡大による通信強化が行われた。

　PEの16ビット化、同時実効命令数の増加などにより性能を向上

　また、PE4つを1つのプロセッシングユニット(PU)とし、内3つのPEをFPU(Floating Point number processing Unit:浮動小数点演算装置)とすることで、浮動小数点演算に対応、マルチプロセッサ動作が可能となり、複数のタスクの同時実行などが可能となった。これらの改良により、処理性能は最大で従来製品の3倍まで向上したという。

　PEを3つ組み合わせることでFPUを形成(これにより浮動小数点演算が可能となった)

　IMAPCAR2は、処理性能ごとに「IMAPCAR2-300(270GOPS)」「同200(170GOPS)」「同100(84GOPS)」「同50(42GOPS)」の4製品がラインナップ。最上位の300が90nmプロセスを採用する以外は55nmプロセスで製造される。300が90nmを採用した理由は、「先行して商談を進めているカスタマが早い段階での製品供給を希望しているため、実績のあるプロセスを選んだ」(同)とのことで、状況次第では55nmプロセス化もあり得るという。

　処理性能の違いにより用途に応じた製品の選択が可能となった

　価格は前世代のサンプル価格が2万円だったが、「パッケージの小型化、ならびに回路とアーキテクチャの工夫によるSiの面積削減」(同)により前世代と同程度の性能を有するIMAPCAR2-100で4000円と実質1/5へと低減された。

　なお、同社では、今後の事業展開として2010年ころから急速に立ち上がる車載用画像認識システム市場が2015年ころには500億円市場にまで成長すると見ており、この内の40%のシェアを獲得したいとしている。

　IMAPCAR2-300を搭載した評価ボード