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明細書 :データ駆動型処理装置

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第6593745号 (P6593745)
公開番号 特開2016-218956 (P2016-218956A)
登録日 令和元年10月4日(2019.10.4)
発行日 令和元年10月23日(2019.10.23)
公開日 平成28年12月22日(2016.12.22)
発明の名称または考案の名称 データ駆動型処理装置
国際特許分類 G06F  15/82        (2006.01)
G06F   1/28        (2006.01)
FI G06F 15/82 630L
G06F 15/82 650A
G06F 15/82 630N
G06F 1/28
請求項の数または発明の数 2
全頁数 8
出願番号 特願2015-106386 (P2015-106386)
出願日 平成27年5月26日(2015.5.26)
審査請求日 平成30年5月22日(2018.5.22)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】504171134
【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学
発明者または考案者 【氏名】西川 博昭
【氏名】三宮 秀次
個別代理人の代理人 【識別番号】100137752、【弁理士】、【氏名又は名称】亀井 岳行
審査官 【審査官】大桃 由紀雄
参考文献・文献 国際公開第2013/011653(WO,A1)
特開2014-220842(JP,A)
調査した分野 G06F 15/82
G06F 1/28
特許請求の範囲 【請求項1】
自己同期型パイプラインからなるデータ駆動型プロセッサと、
前記データ駆動型プロセッサに電力を供給する電源回路と、
前記データ駆動型プロセッサにおける消費電流を検出する消費電流検出手段と、
前記データ駆動型プロセッサにデータを入力するデータ入力部材と、
センシング対象のイベントの周期性から計測に必要な十分な期間に前記消費電流検出手段が検出した消費電流の累積値が、予め見積もられた電流値の範囲から外れている場合に、異常と判別する異常判別手段であって、前記異常判別手段が異常と判別した場合に、前記データ入力部材の異常と判別する前記異常判別手段と、
を備えたことを特徴とするデータ駆動型処理装置。
【請求項2】
前記消費電流検出手段が検出した消費電流値と、電池の電気容量とに基づいて、前記電池の交換時期を判別する交換時期判別手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のデータ駆動型処理装置。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、データ駆動型プロセッサを有するデータ駆動型処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
データが入力された場合に駆動するデータ駆動型プロセッサを有するデータ駆動型処理装置に関して、下記の特許文献1に記載の技術が従来公知である。
特許文献1(国際公開第2013/011653号公報)には、自己同期型パイプラインを有するデータ駆動型プロセッサにおいて、プロセッサコア(21)におけるデータ処理の負荷に応じて変動する消費電流を検出して、負荷に応じた駆動電圧をプロセッサコアに印加する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【0003】

【特許文献1】国際公開第2013/011653号公報(「0031」~「0038」)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
(従来技術の問題点)
特許文献1に記載の技術では、プロセッサコアにおけるデータ処理の負荷に応じて駆動電圧が調整されるだけでは、例えば、データ駆動プロセッサにデータを入力するセンサ等の部材が故障をして、プロセッサに入力されるデータが多くなって、負荷が大きくなると、駆動電圧が高くなってしまい、故障しているにも関わらず、大量の電力が無駄に消費される恐れがあった。
【0005】
本発明は、データ駆動型プロセッサを有する処理装置の異常を検知することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記技術的課題を解決するために、請求項1に記載の発明のデータ駆動型処理装置は、
自己同期型パイプラインからなるデータ駆動型プロセッサと、
前記データ駆動型プロセッサに電力を供給する電源回路と、
前記データ駆動型プロセッサにおける消費電流を検出する消費電流検出手段と、
前記データ駆動型プロセッサにデータを入力するデータ入力部材と、
センシング対象のイベントの周期性から計測に必要な十分な期間に前記消費電流検出手段が検出した消費電流の累積値が、予め見積もられた電流値の範囲から外れている場合に、異常と判別する異常判別手段であって、前記異常判別手段が異常と判別した場合に、前記データ入力部材の異常と判別する前記異常判別手段と、
を備えたことを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のデータ駆動型処理装置において、
前記消費電流検出手段が検出した消費電流値と、電池の電気容量とに基づいて、前記電池の交換時期を判別する交換時期判別手段と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
請求項1に記載の発明によれば、センシング対象のイベントの周期性から計測に必要な十分な期間の消費電流の累積値に基づいて、データ入力部材の異常を検知することができる。
請求項2に記載の発明によれば、消費電流値に基づかない場合に比べて、電池の交換時期を精度よく判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】図1は本発明の実施例1のデータ駆動型処理装置を備えたネットワーキングシステムの全体説明図である。
【図2】図2は実施例1のデータ駆動型プロセッサが実装されたLSIにおけるブロック図であり、自己同期型エラスティックパイプラインの説明図である。
【図3】図3は実施例1の処理負荷と消費電流との関係の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例である実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【実施例1】
【0012】
図1は本発明の実施例1のデータ駆動型処理装置を備えたネットワーキングシステムの全体説明図である。
図1において、本発明の実施例1のネットワーキングシステムSは、データ駆動型処理装置の一例としてのノードN1を複数有する。また、実施例1のネットワーキングシステムSでは、ノードN1の一例として、機械警備装置に適用可能であり、ネットワーキングシステムSには、データ駆動型処理装置の一例としての警備会社のセンターに設置されたセンターノードN2も設けられている。
前記各ノードN1は、処理部の一例としてのデータ駆動型プロセッサ1を有する。データ駆動型プロセッサ1は、発火制御部(FC:Firing Control)や命令フェッチ部(IF:Instruction Fetch)、命令デコード部(ID:Instruction Decode)、データ処理部(演算部、EX:EXecution)、メモリアクセス部(MA:Memory Access/WB:Write Back)等を有し、自己同期型パイプライン構造を有する従来公知のプロセッサであり、例えば、自己同期型のパイプライン構造は、特許文献1等に記載されているので、詳細な説明は省略する。
【実施例1】
【0013】
データ駆動型プロセッサ1には、通信部の一例としての無線通信モジュール2や、データの入力部材の一例としてのセンサ3、表示部材の一例としてのディスプレイ4が電気的に接続されている。
無線通信モジュール2は、他のノードN1との間で、無線通信によりデータの送受信が可能に構成されている。なお、無線通信の方式は、従来公知の任意の構成を採用可能であり、無線LANや携帯電話回線網、近距離無線通信(NFC)等を採用可能である。また、無線通信において、アドホック(Ad hoc)方式を採用することも可能であるし、アクセスポイントを介したインフラストラクチャー方式を採用することも可能である。
【実施例1】
【0014】
また、実施例1のセンサ3は、例えば、加速度センサにより構成されており、ノードN1の振動をセンシングする。なお、センサ3として加速度センサを例示したが、これに限定されない。例えば、人や動物を検知する機械警備用のセンサに適用したり、煙や熱を感知する火災報知用のセンサ等の任意のセンサに適用可能である。また、データ駆動型プロセッサ1にデータを入力する入力部材としては、センサを例示したが、これに限定されず、例えば、キーボードやタッチパネルのような入力部材や防犯カメラのような画像信号を入力する部材、といった信号が入力される任意の部材を使用可能である。他にも、可燃ガスのガス漏れや水漏れといった公共インフラや民間インフラの監視をするセンサ、家庭やオフィスでの消費電力を遠隔で検知するスマートメータ、独居の人を見守るための見守りセンサ、自動販売機における売り切れや故障の検知等のM2M(Machine-to-Machine)、通信機能をもつ物同士がインターネットを介して接続されて自動認識や自動制御、遠隔計測などを行うこと、いわゆる、IoT(Internet of Things)技術関連等を含むあらゆるセンサ(センシングネットワーク)にも適用可能である。
【実施例1】
【0015】
図2は実施例1のデータ駆動型プロセッサが実装されたLSIにおけるブロック図であり、自己同期型エラスティックパイプラインの説明図である。
図2において、実施例1のデータ駆動型プロセッサ1のプロセッサコア21は、自己同期型エラスティックパイプラインによるパイプライン構造を有している。実施例1のプロセッサコア21は、機能ブロック上(アーキテクチャ上)のパイプラインステージに対応する複数のパイプラインステージ51を有する。
【実施例1】
【0016】
図2において、各パイプラインステージ51は、パケットの流れに沿って上流側のパイプラインステージ51から送信されたパケットに基づいて各パイプラインステージ51の処理を実行する論理回路(LC:Logic Circuit)52と、論理回路52に接続され且つ論理回路52で処理されたパケットを保持するデータラッチ(DL:Data Latch)53と、データラッチ53へ同期信号(クロック信号、トリガー信号)を供給する自己同期型転送制御機構(STCM:Self-timed Transfer Control Mechanism)54とを有する。
【実施例1】
【0017】
なお、実施例1の自己同期型転送制御機構54は、特開2010-20598号公報に記載された構成と同様に構成されており、各データラッチ53に対応して設けられたデータ転送制御回路の一例としてのC素子(Coincidence Element)54aと、各論理回路52におけるパケット処理時間を保証する遅延素子(Delay Element)54bとを有する。なお、実施例1の自己同期型転送制御機構54の動作、制御に関しては、特開2010-20598号公報に記載されているように公知であるため、詳細な説明は省略する。
【実施例1】
【0018】
前記論理回路52およびデータラッチ53には、駆動用の駆動電圧を供給する電源供給線56が接続されている。前記電源供給線56は、論理回路52で処理を実行する際に必要な駆動電圧(正電圧、ドレイン電圧、駆動電力)Vddを供給する駆動電圧線56aと、論理回路52で処理を実行せず且つデータラッチ53でパケットデータを保持するのに十分で駆動電圧Vddよりも低い電圧である最低電圧(最低電力、データ保持用電力)Vminを供給する最低電圧線56bと、負電圧(ソース電圧、基準電圧、例えば接地:アース)Vssを供給する負電圧線56cとを有し、各電圧線56a~56cには、各パイプラインステージ51毎に、電圧供給の接続、切り離しを切り替える切り替え素子の一例としてのパワースイッチ(PS)56dが設けられている。すなわち、前記パワースイッチ56dを制御することで、各論理回路52およびデータラッチ53に駆動電圧Vddや最低電圧Vminを供給したり、電圧供給をオフにすることができる。
【実施例1】
【0019】
前記電源供給線56には、電源回路57が接続されており、前記各電圧Vdd,Vmin,Vssを供給する。なお、前記電源回路57には、電源制御手段17が接続されており、駆動電圧Vddは、電源制御手段17により可変の電圧値に制御される。
なお、実施例1では、データ駆動型プロセッサ1には、ノードN1に設置された電池から、電力が供給されるように構成されているが、電源は電池に限定されず、住宅やオフィス等のコンセントや充電可能なバッテリー等の任意の電源を採用可能である。
電源供給線56には、検流計58が接続されており、図示しないADC(アナログデジタルコンバータ)を介して、電源供給線56における消費電流値Issが電源制御手段17の消費電流検出手段17aにより検出される。なお、電源制御手段17は、データ駆動型プロセッサ1の処理負荷に応じて増減する消費電流値Issに応じて、駆動電圧Vddの値を増減する。
なお、実施例1では、データ駆動型プロセッサ1と電源制御手段17、電源回路57、検流計58等は、ワンチップで構成されているが、これに限定されず、データ駆動型プロセッサ1と電源制御手段17等は、2つ以上の別チップの構成とすることも可能である。
【実施例1】
【0020】
図3は実施例1の処理負荷と消費電流との関係の説明図である。
実施例1の電源制御手段17では、異常判別手段17bは、消費電流検出手段17aが検出した消費電流値Issが、予め見積もられた電流値の範囲から外れている場合に、異常と判別する。
なお、実施例1の異常判別手段17bは、センシング対象のイベントの周期性から計測に必要な十分な時間(センシング結果のゆらぎなどに影響を受けない程度に十分な時間)に基づいて予め設定された期間の消費電流値Issの累積値に基づき、消費電流値Issの累積値が、予め見積もられた電流値の範囲から外れているか否かを判別する。
【実施例1】
【0021】
図3において、実施例1の電流値の範囲R1は、データ駆動型プロセッサ1の処理負荷に応じた消費電流値61にマージン62を考慮した範囲R1が、予め見積もられている。よって、例えば、ノードN1の機材が落下したり、地震が発生する等して、センシング対象である振動(イベント)が大きくなる、あるいはイベント数が増えると、消費電流値Issは電流値の範囲R1を超えた値となる。
また、センサ3が故障して、信号が入力されなくなると、消費電流値Issは、電流値の範囲R1よりも小さい値となる。さらに、センサ3が故障した場合に、ノイズのような信号が常時入力され続けると、消費電流値Issは、電流値の範囲R1を超えた値となる。
また、データ駆動型プロセッサ1自体が故障すると、電流が消費されなくなったり、暴走して同じ処理を繰り返して消費電流値Issが電流値の範囲R1に収まらなくなることもある。
よって、実施例1の異常判別手段17bでは、消費電流値Issの異常から、センシング対象の異常やセンサ3の異常、データ駆動型プロセッサ1自体の異常を検知することができる。なお、消費電流値Issは、入力パケット量に基づく場合に比べて、データ駆動型プロセッサ1の処理負荷と相関性が高く、精度が良い。よって、センサ3等の異常の検知の精度も向上しやすい。
なお、実施例1の異常判別手段17bは、異常が検知された場合には、無線通信モジュール2を介してセンターノードN2に送信する。
【実施例1】
【0022】
実施例1の交換時期判別手段17cは、消費電流検出手段17aが検出した消費電流値Issと、電池の電気容量とに基づいて、電池の交換時期を判別する。
実施例1の交換時期判別手段17cは、i(i≧1)個の電圧について、i個目の電圧Viと、Viが印加されている間の消費電流値Issの累積値<Iss>iとに基づいて、消費電力量E1(=Σ(Vi×<Iss>i))を演算し、データ駆動型プロセッサ1の処理負荷に応じて予め見積られた消費電力P0と、電池の電気容量を示す供給可能な消費電力量E0から、電池の残り期間t1(=(E0-E1)/P0)を演算する。なお、残り期間t1ではなく、例えば、電池の残存率B(=100×(E0-E1)/E0)[%]を演算する構成とすることも可能である。
【実施例1】
【0023】
そして、残り期間t1をディスプレイ4に表示する。なお、残り期間t1をディスプレイ4に表示する場合を例示したが、これに限定されず、例えば、残り期間t1を無線通信モジュール2を介してセンターノードN2に送信する構成とすることも可能である。
したがって、消費電流値Issに基づいて導出された電池の残り期間t1から、ユーザが電池の交換時期が推定可能である。特に、前述のように、消費電流値Issは、入力パケット量に基づく場合に比べて精度が高く、電池の交換時期を精度よく判別可能である。
【実施例1】
【0024】
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、実施例では、異常判別手段17bや交換時期判別手段17cを各ノードN1に設けて、異常の判別や交換時期の判別を各ノードN1で行う構成、いわゆる、分散処理の構成を例示したがこれに限定されない。例えば、各ノードN1からは消費電流値Issを送信するだけで、異常判別や交換時期の判別を行わず、消費電流値Issが送信されたセンターノードN2で異常判別や交換時期の判別を集中して行う構成としたり、ノードN1とセンターノードN2の間に、複数のノードN1からの情報を受信する中継ノードを複数設けて、中継ノードで異常判別や交換時期の判別を行う構成とすることも可能である。また、これを応用して、各ノードN1で、自ノードの異常判別を行う構成だけでなく、他ノードが送信したデータを受信し処理するデータ駆動型プロセッサ1の消費電流値Issが予め見積もられた値から逸脱していることより、他ノードの異常判別を行う構成、すなわち、ノード同士で相互に異常を監視しあって、異常を検出時に通知する構成とすることも可能である。
【実施例1】
【0025】
前記実施例において、交換時期の判別を行うことが望ましいが、行わない構成とすることも可能である。
前記実施例において、ディスプレイ4を有する構成を例示したが、これに限定されず、ディスプレイを有しない構成とすることも可能である。また、データ駆動型プロセッサ1から信号が出力される部材として、ディスプレイ4や無線通信モジュール2以外にも、アクチュエータや、ランプやブザー等、任意の出力部材に適用可能である。
前記実施例において、残り期間t1を演算する場合に、実施例に例示した方法に限定されず、他の方法も採用可能である。例えば、電池での稼働期間T0を予め見積もることが可能であるので、ある時点までの稼働期間T1をもって、残りの稼働期間T2をT2=T0-T1として計算することも可能である。また、例えば、異常が発生し解消した後に、残り期間t1を演算し通知することも可能である。
【符号の説明】
【0026】
1…データ駆動型プロセッサ、
3…データ入力部材、
17a…消費電流検出手段、
17b…異常判別手段、
17c…交換時期判別手段、
57…電源回路、
Iss…消費電流、
N1,N2…データ駆動型処理装置、
E0…電気容量、
R1…予め見積もられた電流値の範囲。
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2