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J-GLOBAL ID：201902248628500075   整理番号：19A0475538

OpenCLによるFPGA上の演算と通信を融合した並列処理システムの実装及び性能評価

著者 (7件)： 藤田典久 (筑波大 計算科学研究セ) ,  小林諒平 (筑波大 計算科学研究セ) ,  小林諒平 (筑波大) ,  山口佳樹 (筑波大) ,  山口佳樹 (筑波大 計算科学研究セ) ,  朴泰祐 (筑波大 計算科学研究セ) ,  朴泰祐 (筑波大)
資料名： 情報処理学会研究報告(Web)  (IPSJ Technical Report (Web))
巻： 2018  号： HPC-167  ページ： Vol.2018-HPC-167,No.9,1-9 (WEB ONLY)  発行年： 2018年12月10日 
JST資料番号： U0451A  資料種別： 会議録 (C)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 近年,高性能計算の分野で再構成可能なハードウェアであるField Programmable Gate Array(FPGA)が次世代の演算加速装置として注目されている。FPGAを高性能計算で用いる際の障壁は開発の困難さであったが,高位合成手法の発展に伴いこの問題は解決しつつある。最新のFPGAは最大で100Gbps×4の通信性能を有しており,我々はその強力な通信性能に注目している。FPGAの絶対性能は他のアクセラレータよりも低いが,FPGAが持つ演算能力と通信能力を組み合わせることでより広い範囲の問題にFPGAが適用できると考えている。本研究の目的は,高位合成で記述されたFPGAアプリケーションから通信機構を操作し並列処理システムを実現することである。通信のスループットやレイテンシだけでなく,姫野ベンチマークを用いた性能評価を行い,高位合成で記述したFPGAアプリケーションで並列計算が可能なことを示す。我々はFPGA間で直接通信を行う環境としてChannel over Ethernet(CoE)というシステムを開発しており,バンド幅は最大で7.13Gbpsを達成し,4バイト通信時のレイテンシは980nsであった。姫野ベンチマークで,問題サイズMを4FPGAで実行する場合に22659MFLOPSの性能が得られ,4FPGA時に1FPGA時と比べて3.61倍という良好なStrong Scalingの結果が得られた。(著者抄録)

シソーラス用語： フレームワーク【ソフトウェア開発】 ,  *FPGA ,  *通信 ,  数値計算 ,  マイクロプロセッサ ,  専用プロセッサ ,  ベンチマーク ,  *並列処理 ,  性能評価
準シソーラス用語： GPU【プロセッサ】 ,  チップ間通信 ,  OpenCL ,  高性能計算

分類 (1件)： 数値計算  (JE02000J)

引用文献 (10件)：

• NVIDIA Corporation: GPUDirect for RDMA, (online), available from <https://docs.nvidia.com/cuda/gpudirect-rdma/index.html>.
• Zohouri, H. R., Maruyama, N., Smith, A., Matsuda, M. and Matsuoka, S.: Evaluating and Optimizing OpenCL Kernels for High Performance Computing with FPGAs, Proceedings of the International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis, SC ’16, Piscataway, NJ, USA, IEEE Press, pp. 35:1-35:12 (online), available from <http://dl.acm.org/citation.cfm?id=3014904.3014951> (2016).
• 大島聡史,塙 敏博,片桐孝洋,中島研吾: FPGAを用いた疎行列数値計算の性能評価,情報処理学会研究報告, 2016-HPC-153 (2016).
• 塙 敏博,伊田明弘,大島聡史,河合直聡: FPGAを用いた階層型行列ベクトル積,情報処理学会研究報告, 2016-HPC-155 (2016).
• 大畠佑真,小林諒平,藤田典久,山口佳樹,朴 泰祐: OpenCLとVerilog HDLの混合記述による FPGA 間 Ethernet 接続,情報処理学会研究報告, 2017-HPC-160 (2017).

タイトルに関連する用語 (6件)： OpenCL ,  FPGA ,  融合 ,  並列処理 ,  実装 ,  性能評価