2021 Fiscal Year Annual Research Report
FPGAを用いた超高速ハードウェアソーティングアルゴリズムの開発
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19K20276
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
小林 諒平 筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (40783709)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | FPGA / ソーティング / OpenCL |
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| Outline of Annual Research Achievements |
FPGA のオンチップメモリベースで実現される仮想的なマージソートツリーを既存研究の高スループットマージソートツリーの部分木に適用したアーキテクチャにソーティングネットワークを組み合わせたソーティングエンジン向けの浮動小数点データソート手法を新たに提案した．整数型データのソートの場合と同じく，浮動小数点データ対応のソーティングエンジンを OpenCL 環境で呼び出せるようにライブラリ化し， そのソートライブラリの性能を評価した結果、わずかなハードウェア資源消費で整数型と同等の性能を達成できることを示した．これにより，アプリケーション開発者が低レイヤな部分を意識することなく，高位言語の抽象度にとどまりながら，レジスタ転送レベルで最適化されたソートを整数型および浮動小数点型データの両方に対して実行できることが明らかとなった．また，アプリケーション開発者が，対象となるFPGAのリソース数と要求されるソーティング性能を考慮しながらソートエンジンの最適な構成を決定できるようにするために，ソーティングエンジンの性能モデルを導出した．更に，ソーティングエンジンを構成するパラメータを変化させた場合におけるハードウェアコストとソーティング性能を定量的に評価し，パラメータを決定するための指針を示すことに成功した．そして，研究計画調書に記載したとおり，本研究で得られた成果を論文以外の形でも積極的に普及していくために，本研究の成果物であるソーティングエンジンおよびその OpenCL ライブラリのソースコードをGithubにオープンソースとして公開した (https://github.com/ac2-prod/fpga_sort)．
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