バンク構造を用いた高並列プロセッサ向き小面積多ポートレジスタファイル

摘要

従来の多ポートメモリでは，一般にポート数の2乗に比例して面積が増大し，高速化と高集積化の両立が困難である．本稿では，高並列プロセッサを実現するために，階層構造型多ポートメモリ(Hierarchical Multi-port-memory Architecture: HWA)を用いた多ポートレジスタファイルを提案する．提案アーキテクチャでは，小面積な1ポートメモリセルをブロック化し，バンク構造にすることで，小面積かつ高速処理を実現することが可能である．本稿では，提案する階層構造型多ポートメモリを用いた多ポートレジスタフアイルを0.35μmn CMOS技術により設計を行い，4命令発行プロセッサに対してリネーミングやフォワーディング年法を用いる事で必要なバンク数を4にまで削減した．さらに，このバンク構造を用いた多ポートレジスタファイルを実現する際に問題となる，入出力ポート（12ポート）とバンクを接続する配線方法に対する検討を行った．そこで，この問題の解決方法を提案し，その結果32ビット，128 レジスタの12ポートレジスタファイルを，面積2.12mm{sup}2，アクセスタイム5.0nsで実現することができた．