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J-GLOBAL ID：201802227931503530   整理番号：18A0265747

FPGAを用いた津波シミュレーション:スケーラビリティ解析のためのGPU,およびルーフライン・モデルを用いた性能比較【Powered by NICT】

FPGA-based tsunami simulation: Performance comparison with GPUs, and roofline model for scalability analysis

著者 (4件)： Nagasu Kohei (Graduate School of Information Sciences, Tohoku University, 6-6-01 Aramaki-aza Aoba, Aoba, Sendai, Miyagi 980-8579, Japan) ,  Sano Kentaro (Graduate School of Information Sciences, Tohoku University, 6-6-01 Aramaki-aza Aoba, Aoba, Sendai, Miyagi 980-8579, Japan) ,  Kono Fumiya (School of Computer Science and Engineering, The University of Aizu, Ikki-machi Tsuruga, Aizuwakamatsu, Fukushima 965-8580, Japan) ,  Nakasato Naohito (School of Computer Science and Engineering, The University of Aizu, Ikki-machi Tsuruga, Aizuwakamatsu, Fukushima 965-8580, Japan)
資料名： Journal of Parallel and Distributed Computing  (Journal of Parallel and Distributed Computing)
巻： 106  ページ： 153-169  発行年： 2017年 
JST資料番号： D0613B  ISSN： 0743-7315  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： オランダ (NLD)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： MOST(方法の分裂津波)は,津波のシミュレーションのための浅水方程式(SWE)を解くために広く用いられている。本論文では,FPGAを用いた実用的な津波シミュレーションのためのMOSTの高性能で電力効率の良い計算を提示した。シミュレーションのためのカスタムハードウェアは,制約された帯域幅で性能を向上させるために深く配管のための流れ計算アーキテクチャに基づいている。ステンシルバッファと組み合わせた計算カーネルのストリーム処理要素(SPE)を設計した。さらに平行な内部パイプラインを用いた複数のSPEを実行することによって利用可能なハードウェア資源を利用する空間的および時間的並列性を持つSPEアレイアーキテクチャを導入した。Arria10FPGAを用いた我々のプロトタイプ実装は,FPGAベース設計は無次元化を導入することにより単一精度における実海洋深さデータと数値的に安定な津波シミュレーションを行うことを示した。SPEアレイの設計空間を探索し,単一パイプラインを持つ六カスケードSPEsの設計は383GFlopsの持続的性能とわずか7.2GB/sの帯域幅をもつ8.41GFlops/W当たりの出力性能を達成することを見出した。これら数はNVidiaテスラK20c GPUのそれよりも8.6及び17.2倍高く,単精度で同じ津波シミュレーションのための,それぞれ,AMD Radeon R9280X GPUの場合に比して1.7及び7.1倍高かった。さらに,与えられたFPGAのための性能劣化と可能な性能向上の要因を検討するために,SPEアレイを用いたストリーム計算のためのルーフラインモデルを提案した。モデルを用いて,来るべきStratix10GX2800FPGAは津波シミュレーションのための筆者らのSPEアレイアーキテクチャと最大で8.7TFlopsの持続性能を達成できることを推定した。Copyright 2018 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【Powered by NICT】

シソーラス用語： *津波シミュレーション ,  ハードウェア ,  プロトタイプ ,  浅水方程式 ,  電力効率 ,  帯域幅 ,  海洋 ,  計算機アーキテクチャ ,  *津波 ,  *FPGA
準シソーラス用語： 性能劣化 ,  設計空間 ,  ストリーム処理 ,  *性能比較 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (6件)： 津波シミュレーション ,  ストリーム計算 ,  カスタムハードウェア ,  FPGA ,  GPU ,  ルーフラインモデル

分類 (1件)： ディジタル計算機方式一般  (JC02010O)

タイトルに関連する用語 (8件)： FPGA ,  津波シミュレーション ,  スケーラビリティ ,  解析 ,  GPU ,  ルーフ ,  モデル ,  性能比較