成果報告書詳細
管理番号20110000001662
タイトル平成22年度成果報告書 情報収集事業 ノーマリーオフコンピューティングに関する技術動向調査
公開日2011/12/13
報告書年度2010 - 2010
委託先名株式会社セミコンダクタポータル
プロジェクト番号P09018
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約不揮発性素子を前提とした超低消費電力を実現するノーマリーオフコンピュータの実現において必要となる技術と、同分野の発展における国家プロジェクトの必要性に関して、大学関係者、研究機関、情報機器メーカー、半導体デバイスメーカー、コンピューティングメーカー、ソフトウエア、OSメーカーなど、外部有識者からなる委員会と3つのワーキンググループ(WG)を開催し、調査を実施した。技術調査では、「作業時以外の電力消費をゼロにする」というノーマリーオフコンピュータによる低電力化の原理の潜在的な適用範囲と、この原理を適用するために必要な技術を調査した。調査においては次世代センサーネットワーク、モバイル情報端末、サーバーの3つの代表的な応用分野を取り上げ、WGで議論したが、これは、この3つの分野だけを調査すれば十分であると判断したからではない。「作業時以外の電力消費をゼロにする」という原理の適用範囲は、システムの利用形態に大きく依存する。そこで、現在のみならず将来においても、人間とコンピュータシステムのインタラクションは以下の3つに分類されると考え、それらの代表として上記3つの分野をとりあげた。3つの分類とは、1.人間を含む物理世界からのインタラクションによってコンピュータシステムが動作する、その中で、1)人間の意志とは無関係にインタラクションが発生する:センサーネットワーク等と、2)人間の意志によりインタラクションが発生する:モバイル情報端末等の2種、そして、2.直接的なインタラクションとはさほど関係なく常にコンピュータシステムが動作する:サーバ等の、以上3分類である。従って、3つの分野のみでの議論は網羅的では無いかもしれないが、利用形態に関して、ある程度の普遍的な網羅性をもって議論をできたのではないか、と考えている。 一つの結論は、「作業時以外の電力消費をゼロにする」という適用範囲は、応用分野で程度の差こそあれ、多くあり、ノーマリーオフコンピュータによる低電力化は有望である、というものであった。これは、現在のほとんどすべてのコンピュータシステムにおいて、システムが提供できる性能(例えば、トランジスタ数×周波数で算出される、単位時間当たりのスイッチング回数)の向上が、システムが提供している実効的な性能向上よりも大きいこと、すなわち、必要となる作業時以外の電力消費の割合が増大している、という現実と一致するものである。一方で、その適用を可能にするためには多くの技術開発が必要であることもわかった。最大の課題は、低電力効果を向上させるために必要となる「作業時以外となる時間粒度の最大化」である。この、いわばメリハリの利いた間歇動作を実現するためには、アプリケーションが必要とする処理を、ハードウェア上の実行にマッピングする階層に位置する、アルゴリズム、基本ソフトウェア、アーキテクチャに多くの技術開発項目がある。産官学の強い連携により、これらの技術課題を解決し、ノーマリーオフコンピュータによる画期的な低消費電力化を実現することを期待したい。
英文要約Title: Initiative research on technology challenges for “normally-off” computing
The purpose of this project is to conduct the initiative research to identify the essential technologies for “normally-off” computing with ultra low power consumption brought by non-volatile devices. The research was conducted by the committee and three working groups by theme under the committee. The committee members included representatives from academic, research institutes, system manufacturers, semiconductor device manufacturers, computing manufacturers, software houses, and OS manufacturers etc. The current concept of “normally-off” computing is to make power consumption into zero except for active period of computing, devices and software. The survey conducted here is to examine if how much the “normally-off” concept can be applied in different applications and to identify the key technologies required to reach the goal. The committee selected three areas for research: next generation sensor network, mobile communication devices, and server. Whether zero power consumption is achieved for the period of non-active time of the computer system heavily depends on how the system is used. Sensor network system and mobile communication devices represent the computing system which becomes active by interaction from physical world including human beings. The first one is based on the interaction independently from human intention and the latter one is based on the interaction with firmed intention of human beings. Servers use always active computing system which does not affected by interaction. The committee understands that those three areas do not cover everything, however, the committee believes that those three areas cover complete different views of computing system. One of the findings is that there are quite a few areas where “normally-off” concept can be applied and we can expect a lot for low power consumption with “normally-off” computing. At the same time, it is required to develop many elemental technologies. One of the most critical challenges is to optimize temporal granularity during non-active period which will be a crucial issue to improve low power consumption drastically. The technology challenges to achieve sharp intermittent action refer to algorithm, basic software, and architecture. The committee strongly recommends to develop industry-academia-government collaborative technology development program to solve those technical issues and to achieve drastic low power consumption with “normally-off” computing.
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