Development of a high-performance CPU-FPGA hybrid computing system

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K00078
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Computer system
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: OSANA Yasunori 琉球大学, 工学部, 助教 (00532657)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 天野 英晴 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (60175932) ; 藤田 直行 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主幹研究開発員 (70358480) ; 中條 拓伯 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80217736)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: FPGA / 高位合成 / 協調設計 / 科学技術計算

Outline of Final Research Achievements

FPGAs are drawing attentions as a hopeful solution to make watt per performance of high-performance computing systems. However, there is still large barriers to use FPGAs as a general-purpose computing device: for example, require circuit design is required instead of software programming. To mitigate this situation, we have developed a software/hardware platform for FPGA cluster with HLS-based programming tools. With these resources, parallel CPU-FPGA cluster can be programmed by C++ or Java algorithm descriptions.

Free Research Field

計算機アーキテクチャ

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高性能コンピュータの電力あたりの計算能力を改善するために、FPGAと呼ばれる論理回路を書き換え可能なLSIを導入することが世界中で検討されているが、プログラミングの困難さやツールの制約によってその潜在的な性能を十分に発揮するには至っていない。本研究プロジェクトではFPGAを用いた大規模計算システムを構築するための基本的なソフトウェア・ハードウェアの基盤と、その上でアプリケーションを開発するためのプログラミングツールを開発した。これによりFPGAによる大規模並列システムとその上で動作する高性能なアプリケーションの開発が容易になり、機械学習や大規模データ処理・科学技術計算などに広く応用可能である。