[ Pyxis ]
ハードウェア設計コンテスト
最終レポート

10．結果

表紙
目次

１．　製作の目的
１．１　対象
１．２　問題点
１．３　解決法
１．４　略記号について

２．　システム概要
２．１　設計方針
２．２　システム的機能
２．３　動作の概要

３．　システム設計
３．１　演算フローの検討
３．２　数値のデータ表現
３．３　式(1-5)の判定法

４．　機能ブロックの解説
４．１　システムブロック
４．２　加算・減算回路
４．３　乗算回路
４．４　Ox：C_x生成回路
４．５　Oy：C_y生成回路
４．６　Xx：Z_x²−Z_y²＋C_x演算回路
４．７　Yy：２Z_xZ_y＋C_ｙ演算回路
４．８　Rr：Z_x²＋Z_y²演算回路
４．９　Cn：制御回路
４．10　回路図の構成

５．　タイミング設計
５．１　タイムチャートの表記法
５．２　タイムチャート

６．　使用部品

７．　実装設計
７．１　基板
７．２　レイアウト

８．　製作

９．　ハンドリングソフトウェア

10．　結果
10．１　実行時間
10．２　設計目標との対比

11．　終わりに

付録１　制御信号と出力条件
付録２　タイムチャート
付録３　部品表
付録４　部品レイアウト図 (約240KB)
付録５　回路階層と機能説明
付録６　全回路図 (約1.7MB)

Copyright 2003-2006
Chiaki Nakajima.
All rights reserved.

10.１　実行時間

　表10-１に，３種類の環境における描画時間の測定結果を示します．この時間には，すべて画面への描画時間も含まれています．描画条件は，

　これは，全ピクセルにおいてＮ_ＭＡＸ回反復する（全ピクセルがＭ集合に含まれる）場合になります．

　この表に示されるように，期待通りの結果が得られました．(b)と比較しても十分に高速です．先に設計目標として掲げた "１分" の根拠は，描画の際にCRTの前で待っていられる時間として考えた値です．描画を開始してから数分なら待てますが，85時間では待っていられません．
　因みに，Ｍ集合の全体像（写真１-１）

の描画時間は２９秒でした．このように，描画時間として十分に満足できる結果が得られました．

　ここで，回路の効率を検証してみます．
　パイプライン１段あたりの所要時間は，乗算回路のところで説明したように2.56μsecです．　従って，表10-１(c)における理想的な演算所要時間は，

　注1)：パイプライン２段構成のため．
　注2)：２ピクセル同時処理のため．

です．これは正確に(c)の結果と一致しています．(c)は描画を含んだ時間ですから，２.３で説明した演算結果Ｎ_ｘ，ｙのバッファリングが効果的に作用して，ホスト側による結果の読み出しまでの待ち時間が発生していないことがわかります．同時に，演算回路が設計通り効率100％で動作していることが確認できました．

10.２　設計目標との対比

　第２章のはじめに掲げた設計目標各項に対する結果をまとめてみます．

(a)描画時間について．
　Ｍ集合全体を２９秒で描画．

(b)ＩＣ代について．
　安い購入先を探すのに苦労しましたが，結局合計で　\30,780．

(c)構成部品について．
　オシレータモジュールを除き，すべて標準TTLシリーズ(LS,ALS,F)で構成．

(d)演算精度について．
　完全64ビット表現により，十進有効桁18桁以上．

(e)ホストへの依存度について．
　10.１にて説明の通り，８ビット機でもハンドリングが十分可能な低依存度．

　以上をまとめると，予算を若干オーバーしましたが総合的には十分目標を達成できたと考えます．