• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Exploring Novel Computer Architecture with Flexible Bandwidth Based on Data Compression Techniques

Research Project

Project/Area Number 18K18020
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 60040:Computer system-related
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

Ueno Tomohiro  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 特別研究員 (30794135)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
KeywordsFPGA / データ圧縮 / 可変実効帯域 / システムオンチップ / ネットワーク / 高位合成 / 部分再構成 / FPGAクラスタ / 電子回路 / メモリ帯域 / 計算機アーキテクチャ / 通信帯域
Outline of Final Research Achievements

In this study, we explored a flexible architecture for variable bandwidth for data movement, which is a major factor to determine the computational performance of systems. In order to control the memory bandwidth and the network bandwidth, we combined FPGAs, which can reconfigure circuits freely, and data compression hardware, which can compress data with low latency by pipeline processing. Specifically, we investigated the relationship between compression performance and computational resource usage, and constructed a hardware platform for flexible bandwidth system on multiple FPGAs.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の主な成果は,データ移動時の実効帯域を柔軟に変更可能な計算機アーキテクチャを示したことである。データ圧縮とFPGAの回路再構成機能により,これまでにないアーキテクチャの方向性を示した。特に,FPGAの利点を活かした部分再構成技術と,利用しやすさを考慮したシステムオンチップの開発により,柔軟なアーキテクチャを比較的容易に実現するための基盤技術を提案した。今回の成果において,特にデータ圧縮に関する部分は大きな改良の余地があるため,圧縮アルゴリズムの改良や,より効率的な実装等により,さらに使いやすく,柔軟な帯域を持つシステムの実現が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] 高性能計算のための高速フーリエ変換のFPGA実装と評価2021

    • Author(s)
      宮島 敬明, 上野,知洋, 佐野 健太郎
    • Journal Title

      研究報告システム・アーキテクチャ(ARC)

      Volume: 2021-ARC-243 Pages: 1-6

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Comparison of direct and indirect networks for high-performance FPGA clusters2020

    • Author(s)
      Antoniette Mondigo, Tomohiro Ueno, Kentaro Sano, and Hiroyuki Takizawa
    • Journal Title

      Applied Reconfigurable Computing. Architectures, Tools, and Applications (ARC 2020), Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 12083 Pages: 314-329

    • DOI

      10.1007/978-3-030-44534-8_24

    • ISBN
      9783030445331, 9783030445348
    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ESSPER: 高性能計算のためのスケーラブルかつ柔軟なFPGAクラスタシステムの開発2020

    • Author(s)
      佐野 健太郎, 上野,知洋, 宮島 敬明, Jens Huthmann, 小柴 篤史
    • Journal Title

      研究報告システムとLSIの設計技術(SLDM)

      Volume: 2021-SLDM-193 Pages: 1-6

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Stratix 10 FPGAクラスタにおける格子ボルツマン法のパイプライン並列化と性能評価2020

    • Author(s)
      小柴 篤史, 上野 知洋, 佐野 健太郎
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告 (Web)

      Volume: 120 Pages: 7-12

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Scalability Analysis of Deeply Pipelined Tsunami Simulation with Multiple FPGAs2019

    • Author(s)
      MONDIGO Antoniette、UENO Tomohiro、SANO Kentaro、TAKIZAWA Hiroyuki
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Information and Systems

      Volume: E102.D Issue: 5 Pages: 1029-1036

    • DOI

      10.1587/transinf.2018RCP0007

    • NAID

      130007641233

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • Year and Date
      2019-05-01
    • Related Report
      2019 Research-status Report 2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hybrid Network Utilization for Efficient Communication in a Tightly Coupled FPGA Cluster2019

    • Author(s)
      Ueno Tomohiro、Miyajima Takaaki、Mondigo Antoniette、Sano Kentaro
    • Journal Title

      Proceedings of 2019 International Conference on Field-Programmable Technology

      Volume: - Pages: 363-366

    • DOI

      10.1109/icfpt47387.2019.00068

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] RDMAを用いた密結合FPGAクラスタのメモリ間通信性能2019

    • Author(s)
      上野知洋, 佐野健太郎, 土方康平, 滝沢寛之
    • Journal Title

      電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会 信学技報

      Volume: 119 Pages: 7-10

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Journal Article] Performance Analysis of Hardware-Based Numerical Data Compression on Various Data Formats2018

    • Author(s)
      Ueno Tomohiro、Sano Kentaro、Furusawa Takashi
    • Journal Title

      Proceedings of 2018 Data Compression Conference

      Volume: 2018 Pages: 345-354

    • DOI

      10.1109/dcc.2018.00043

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-productivity Programming and Optimization Framework for Stream Processing on FPGA2018

    • Author(s)
      Lee Jinpil、Ueno Tomohiro、Sato Mitsuhisa、Sano Kentaro
    • Journal Title

      Proceedings of the 9th International Symposium on Highly-Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies

      Volume: 5 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1145/3241793.3241798

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 大規模FPGAクラスタのためのRDMA通信機構2018

    • Author(s)
      上野 知洋, 土方 康平, 佐野 健太郎
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: vol. 118, no. 215 Pages: 49-54

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Journal Article] ストリーム計算ハードウェアコンパイラSPGenのためのPolyhedral Modelを用いたループスケジュール最適化2018

    • Author(s)
      李 珍泌, 上野 知洋, 佐藤 三久, 佐野 健太郎
    • Journal Title

      研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)

      Volume: 2018-HPC-167 Pages: 1-6

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Exploration of Bandwidth-Area Flexible Architecture based on Real-Time Lossless Data Compression Hardware2020

    • Author(s)
      Tomohiro Ueno
    • Organizer
      11th Joint Laboratory for Extreme-Scale Computing workshop (JLESC)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Comparison of direct and indirect networks for high-performance FPGA clusters2020

    • Author(s)
      Tomohiro Ueno
    • Organizer
      16th International Symposium on Applied Reconfigurable Computing (ARC)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hybrid Network Utilization for Efficient Communication in a Tightly Coupled FPGA Cluster2019

    • Author(s)
      Tomohiro Ueno
    • Organizer
      2019 International Conference on Field-Programmable Technology (FPT)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] RDMAを用いた密結合FPGAクラスタのメモリ間通信性能2019

    • Author(s)
      上野 知洋
    • Organizer
      電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 大規模FPGAクラスタのためのRDMA通信機構2018

    • Author(s)
      上野 知洋, 土方 康平, 佐野 健太郎
    • Organizer
      電子情報通信学会 リコンフィギュラブルシステム研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 通信装置および通信方法2020

    • Inventor(s)
      佐野 健太郎, 上野 知洋, 富士通株式会社複数人
    • Industrial Property Rights Holder
      佐野 健太郎, 上野 知洋, 富士通株式会社複数人
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi