Establishment of Efficient Programming Frameworks for Reconfigurable Systems

• Project/Area Number: 19700043
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Computer system/Network
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: SHIBATA Yuichiro Nagasaki University, 工学部, 准教授 (10336183)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2009: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2008: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: リコンフィギャラブルシステム / 並列処理 / FPGA / 最適化 / リコンフイギャラブルシステム / プログラミング環境 / スケジューリング / 性能チューニング

Research Abstract

Reconfigurable systems are a promising approach to achieve high-performance and flexible computing at a reasonable cost, since their hardware structure can be freely changed. However, making efficient programs on such systems was a difficult task for programmers. In this project, a novel programming model for efficient parallel descriptions and various automatic tuning techniques such as overhead hiding of data transfer and arithmetic sharing based on the similarity were proposed and implemented as a programming environment to prove their effectiveness.

Research Products

• [Journal Article] Automatic Pipeline Construction Focused on Similarity of Rate Law Functions for an FPGA-based Biochemical Simulator (2010)
  • Author(s): H. Yamada, Y. Ogawa, T. Ooya, T. Ishimori, Y. Osana, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Amano, Y. Shibata, K. Oguri
  • Journal Title: IPSJ Transactions on System LSI Design Methodology Vol.3(掲載決定済)
  • NAID: 120006985107
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Implementation of a Programming Environment with a Multithread Model for Reconfigurable Systems (2010)
  • Author(s): K. Dohi, Y. Shibata, T. Hamada, T. Masada, K. Oguri, D.A. Buell
  • Journal Title: Proc. International Workshop on Highly-Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies (掲載決定済)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Modular Approach to Heterogeneous Biochemical Model Simulation on an FPGA (2009)
  • Author(s): H. Yamada, Y. Osana, T. Ishimori, T. Ooya, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Amano, Y. Shibata, K. Oguri
  • Journal Title: Proc. International Conference on ReConFigurable Computing and FPGAs Pages: 125-130
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] リコンフィギャラブルマシンにおけるDMA転送とデータ配置の自動最適化手法の検討 (2009)
  • Author(s): 志田さや香, 土肥慶亮, 柴田裕一郎, 濱田剛, 正田備也, 小栗清
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 Vol.J92-D,No.12 Pages: 2127-2136
  • NAID: 110007482406
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] FPGAに基づく生化学シミュレータにおける反応速度式の類似性に着目したパイプライン自動構築 (2009)
  • Author(s): 山田英樹, 石森智也, 大屋知範, 柴田裕一郎, 長名保範, 吉見真聡, 西川由理, 天野英晴, 舟橋啓, 広井賀子, 小栗清
  • Journal Title: 情報科学技術フォーラム論文集 第1分冊 Pages: 197-204
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Configuring Area and Performance: An Empirical Evaluation on an FPGA-based Biochemical Simulator (2009)
  • Author(s): T. Ooya, H. Yamada, T. Ishimori, Y. Osana, Y. Shibata, K. Oguri, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Amano
  • Journal Title: Proc. International Conference on Field Programmable Logic and Applications Pages: 679-682
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pipeline Scheduling with Input Port Constraints for an FPGA-based Biochemical Simulator (2009)
  • Author(s): T. Ishimori, H. Yamada, Y. Shibata, Y. Osana, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, H. Amano, A. Funahashi, N. Hiroi, K. Oguri
  • Journal Title: Proc. International Conference on Applied Reconfigurable Computing Pages: 368-373
  • NAID: 120006984037
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] リコンフィギャラブルマシンにおけるDMA転送とデータ配置の自動最適化手法の検討 (2009)
  • Author(s): 志田さや香、土肥慶亮、柴田裕一郎, ほか
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 J92-D(12) Pages: 2127-2136
  • NAID: 110007482406
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pipeline Scheduling with Input Port Constraints for an FPGA-Based Biochemical Simulator (2009)
  • Author(s): T. Ishimori, et.al.
  • Journal Title: Lecture Notes in Computer Science 5453 Pages: 368-373
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] FPGA上でのシミュレーションに向けた生化学モデルコンパイラの実装 (2008)
  • Author(s): 岩岡洋, 長名保範, 吉見真聡, 西川由理, 小嶋利紀, 舟橋啓, 広井賀子, 柴田裕一郎, 岩永直樹, 北野宏明, 天野英晴
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 Vol.J91-D,No.9 Pages: 2205-2216
  • NAID: 110007381114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Optimization Method of DMA Transfer for a General Purpose Reconfigurable Machine (2008)
  • Author(s): S. Shida, Y. Shibata, K. Oguri, D.A. Buell
  • Journal Title: Proc. International Conference on Field-Programmable Logic and Applications Pages: 647-650
  • NAID: 120006981794
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] FPGAを用いた生化学シミュレータにおける入力ポート制約を考慮した演算パイプラインスケジューリング (2008)
  • Author(s): 石森智也ほか
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 108(4) Pages: 113-118
• [Journal Article] FPGAにおける標数5の楕円曲線演算の高位合成を用いた実装 (2008)
  • Author(s): 文栄光、土屋英之、柴田裕一郎、原澤隆一、小栗清
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 108(4) Pages: 19-24
  • NAID: 110006881683
• [Journal Article] An Optimization Method of DMA Transfer for a General Purpose Reconfigurable Machine (2008)
  • Author(s): S. Shida, Y. Shibata, K. Oguri, D. Buell
  • Journal Title: Proc. International Conference on Field-Programm able Logic and Applications Pages: 647-650
  • NAID: 120006981794
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] FPGAを用いた生化学シミュレーションにおける反応速度式の類似性に着目した演算パイプライン自動結合アルゴリズム (2008)
  • Author(s): 山田英樹ほか
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 108(220) Pages: 21-26
• [Journal Article] FPGA上でのシミュレーションに向けた生化学モデルコンパイラの実装 (2008)
  • Author(s): 岩岡洋ほか
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 J91-D(9) Pages: 2205-2216
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Optimization Method Focusing on Fixed-Point Arithmetic in Applications for Dynamically Reconfigurable Processor (2007)
  • Author(s): M. Miyata, Y. Shibata, K. Oguri
  • Journal Title: Systems and Computers in Japan Vol.38,No.14 Pages: 20-28
  • NAID: 110007385836
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Combining Technique of Rate Law Functions for a Cost-effective Reconfigurable Biological Simulator (2007)
  • Author(s): H. Yamada, N. Iwanaga, Y. Shibata, Y. Osana, M. Yoshimi, Y. Iwaoka, Y. Nishikawa, T. Kojima, H. Amanao, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Kitano, K. Oguri
  • Journal Title: Proc. International Conference on Field-Programmable Logic and Applications Pages: 808-811
  • NAID: 120006982409
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Implementation of a Barotoropic Operator for Ocean Model Simulation Using a Reconfigurable Machine (2007)
  • Author(s): S. Shida, Y. Shibata, K. Oguri, D.A. Buell
  • Journal Title: Proc. International Conference on Field-Programmable Logic and Applications Pages: 589-592
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Optimization Method Focusing on Fixed-Point Arithmetic in Applications for Dynamicall Reconfigurable Processor (2007)
  • Author(s): M. Miyata, Y. Shibata, K. Oguri
  • Journal Title: Systems and Computers in Japan 38-14 Pages: 20-28
  • Peer Reviewed
• [Presentation] A Modular Approach to Heterogeneous Biochemical Model Simulation on an FPGA (2009)
  • Author(s): H. Yamada, Y. Osana, T. Ishimori, T. Ooya, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Amano, Y. Shibata, K. Oguri
  • Organizer: International Conference on ReConFigurable Computing and FPGAs
  • Place of Presentation: メキシコ・カンクン
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] A Modular Approach to Heterogeneous Biochemical Model Simulation on an FPGA (2009)
  • Author(s): H.Yamada, Y.Osana,, et al.
  • Organizer: International Conference on Reconfigurable Computing and FPGAs
  • Place of Presentation: メキシコ・カンクン
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] FPGAに基づく生化学シミュレータにおける反応速度式の類似性に着目したパイプライン自動構築 (2009)
  • Author(s): 山田英樹, 石森智也, 大屋智範, 柴田裕一郎, 長名保範, 吉見真聡, 西川由理, 天野英晴, 舟橋啓, 広井賀子, 小栗清
  • Organizer: 情報科学技術フォーラム
  • Place of Presentation: 仙台市
  • Year and Date: 2009-09-04
• [Presentation] Configuring Area and Performance: Empirical Evaluation on an FPGA-based Biochemical Simulator (2009)
  • Author(s): T. Ooya, H. Yamada, T. Ishimori, Y. Osana, Y. Shibata, K. Oguri, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Amano
  • Organizer: International Conference on Field Programmable Logic and Applications
  • Place of Presentation: チェコ・プラハ
  • Year and Date: 2009-09-02
• [Presentation] Configuring Area and Performance : Empirical Evaluation on an FPGA-based Biochemical Simulator (2009)
  • Author(s): T.Ooya, H.Yamada, T.Ishimori, Y.Osana, Y.Shibata, et al.
  • Organizer: International Conference on Field Programmable Logic and Applications
  • Place of Presentation: チェコ・プラハ
  • Year and Date: 2009-09-02
• [Presentation] リコンフィギャラブルシステムにおけるマルチスレッドプログラミングモデルを用いたメモリアクセス最適化手法の一検討 (2009)
  • Author(s): 土肥慶亮, 志田さや香, 柴田裕一郎, 濱田剛, 正田備也, 小栗清
  • 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
  • Place of Presentation: 福井市
  • Year and Date: 2009-05-15
• [Presentation] FPGAを用いた汎用生化学シミュレータにおけるハードウェアモジュール自動生成アルゴリズムの実機評価 (2009)
  • Author(s): 大屋智徳, 山田英樹, 石森智也, 柴田裕一郎, 長名保範, 吉見真聡, 西川由理, 天野英晴, 舟橋啓, 広井賀子, 小栗清
  • 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
  • Place of Presentation: 福井市
  • Year and Date: 2009-05-14
• [Presentation] Pipeline Scheduling with Input Port Constraints for an FPGA-based Biochemical Simulator (2009)
  • Author(s): T. Ishimori, H. Yamada, Y. Shibata, Y. Osana, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, H. Amano, A. Funahashi, N. Hiroi, K. Oguri
  • Organizer: International Workshop on Applied Reconfigurable Computing
  • Place of Presentation: ドイツ・カールスルーエ
  • Year and Date: 2009-03-18
• [Presentation] Pipeline Scheduling with Input Port Constraints for an FPGA-Based Biochemical Simulator (2009)
  • Author(s): 石森智也
  • Organizer: 電子情報通信学会リコンフイギャラブルシステム研究会
  • Place of Presentation: カールスルーエ(ドイツ)
  • Year and Date: 2009-03-18
• [Presentation] リコンフィギャラブルシステムにおけるマルチスレッドプログラミングモデルを用いた開発環境の構築 (2009)
  • Author(s): 土肥慶亮, 志田さや香, 柴田裕一郎, 濱田剛, 正田備也, 小栗清
  • Organizer: 電子情報通信学会機能集積情報システム研究会
  • Place of Presentation: 長崎市
  • Year and Date: 2009-03-06
• [Presentation] リコンフイギャラブルシステムにおけるマルチスレッドプログラミングモデルを用いた開発環境の構築 (2009)
  • Author(s): 土肥慶亮
  • Organizer: 電子情報通信学会機能集積情報システム研究会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 2009-03-06
• [Presentation] (2008)
  • Author(s): 吉見真聡, 西川由理, 長名保範, 舟橋啓, 広井賀子, 柴田裕一郎, 山田英樹, 北野宏明, 天野英晴
  • Organizer: 情報処理学会計算機アーキテクチャ研究会
  • Place of Presentation: 筑紫野市
  • Year and Date: 2008-10-21
• [Presentation] FPGAを用いた生化学シミュレータにおける反応速度式の類似性に着目した演算パイプライン自動結合アルゴリズム (2008)
  • Author(s): 山田英樹, 石森智也, 柴田裕一郎, 長名保範, 吉見真聡, 西川由理, 天野英晴, 舟橋啓, 広井賀子, 小栗清
  • 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
  • Place of Presentation: 岡山市
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] FPGAを用いた生化学シミュレーションにおける反応速度式の類似性に着目した演算パイプライン自動結合アルゴリズム (2008)
  • Author(s): 山田英樹
  • Organizer: 電子情報通信学会リコシフイギャラブルシステム研究会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] An Optimization Method of DMA Transfer for a General Purpose Reconfigurable Machine (2008)
  • Author(s): S. Shida, Y. Shibata, K. Oguri, D.A. Buell
  • Organizer: International Conference on Field-Programmable Logic and Applications
  • Place of Presentation: ハイデルベルグ
  • Year and Date: 2008-09-10
• [Presentation] An Optimization Method of DMA Transfer for a General Purpose Reconfigurable Machine (2008)
  • Author(s): 志田さや香
  • Organizer: International Conference on Field-Programmable Logic and Applications
  • Place of Presentation: ハイデルベルグ(ドイツ)
  • Year and Date: 2008-09-10
• [Presentation] Hardware Implementation of Separability Filter for Eye Detection (2008)
  • Author(s): Y. Shibata, T. Hamada, T. Masada, K. Oguri
  • Organizer: Joint Symposium of Cheju National University and Nagasaki University on Science and Technology
  • Place of Presentation: 韓国・済州市
  • Year and Date: 2008-06-05
• [Presentation] FPGAを用いた生化学シミュレータにおける入力ポート制約を考慮した演算パイプラインスケジューリング (2008)
  • Author(s): 石森智也, 山田英樹, 柴田裕一郎, 長名保範, 吉見真聡, 西川由理, 小嶋利紀, 天野英晴, 舟橋啓, 広井賀子, 小栗清
  • 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
  • Place of Presentation: 会津若松市
  • Year and Date: 2008-05-23
• [Presentation] FPGAを用いた生化学シミュレータにおける入力ポート制約を考慮した演算パイプラインスケジューリング (2008)
  • Author(s): 石森智也
  • Organizer: 電子情報通信学会リコンフイギャラブルシステム研究会
  • Place of Presentation: 会津若松
  • Year and Date: 2008-05-23
• [Presentation] FPGAにおける標数5の楕円曲線演算の高位合成を用いた実装 (2008)
  • Author(s): 文栄光, 土屋英之, 柴田裕一郎, 原澤隆一, 小栗清
  • 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
  • Place of Presentation: 会津若松市
  • Year and Date: 2008-05-22
• [Presentation] FPGAにおける標数5の楕円曲線演算の高位合成を用いた実装 (2008)
  • Author(s): 文栄光
  • Organizer: 電子情報通信学会リコンフイギャラブルシステム研究会
  • Place of Presentation: 会津若松
  • Year and Date: 2008-05-22
• [Presentation] リコンフィギャラブルマシンSRC-6におけるDMA転送の最適化手法 (2008)
  • Author(s): 志田さや香, 柴田裕一郎, 小栗清
  • 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
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 2008-01-16
• [Presentation] A Combining Technique of Rate Law Functions for a Cost-effective Reconfigurable Biological Simulator (2007)
  • Author(s): H. Yamada, N. Iwanaga, Y. Shibata, Y. Osana, M. Yoshimi, Y. Iwaoka, Y. Nishikawa, T. Kojima, H. Amano, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Kitano, K. Oguri
  • Organizer: International Conference on Field-Programmable Logic and Applications
  • Place of Presentation: オランダ・アムステルダム
  • Year and Date: 2007-08-28
• [Presentation] A Combining Technique of Rate Law Functions for a Cost-effective Reconfigurable Biological Simulator (2007)
  • Author(s): H. Yamada, N. Iwanaga, Y. Shibata, et. al.
  • Organizer: IEEE International Conference on Field-Programmable Logic and Aplications
  • Place of Presentation: オランダアムステルダム
  • Year and Date: 2007-08-28
• [Presentation] Implementation of a Barotoropic Operator for Ocean Model Simulation Using a Reconfigurable Machine (2007)
  • Author(s): S. Shida, Y. Shibata, K. Oguri, D.A. Buell
  • Organizer: International Conference on Field-Programmable Logic and Applications
  • Place of Presentation: オランダ・アムステルダム
  • Year and Date: 2007-08-27
• [Presentation] Implementation of a Barotoropic Operator for Ocean Model Simulation Using a Reconfigurable Machine (2007)
  • Author(s): S. Shida, Y. Shibata, K. Oguri, D. Buell
  • Organizer: IEEE International Conference on Field-Programmable Logic and Aplications
  • Place of Presentation: オランダアムステルダム
  • Year and Date: 2007-08-27
• [Presentation] 生化学シミュレータReCSiPにおける反応速度式共有化 (2007)
  • Author(s): 山田英樹, 岩永直樹, 柴田裕一郎, 長名保範, 吉見真聡, 岩岡洋, 西川由理, 小嶋利紀, 天野英晴, 舟橋啓, 広井賀子, 北野宏明, 小栗清
  • 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
  • Place of Presentation: 金沢市
  • Year and Date: 2007-05-17
• [Presentation] リコンフィギャラブルマシンSRC-6を用いた海洋モデルシミュレーションの実装検討 (2007)
  • Author(s): 志田さや香, 柴田裕一郎, 小栗清
  • 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
  • Place of Presentation: 金沢市
  • Year and Date: 2007-05-17