2015 Fiscal Year Annual Research Report
給電制御を持つFPGAアクセラレータによるグリーンコンピューティング基盤の構築
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25330066
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
柴田 裕一郎 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (10336183)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | リコンフィギャラブルコンピューティング / アクセラレータ / FPGA / スイッチング電源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
FPGAアクセラレータにおける電力効率最適化や電力消費モデルの構築を目的として，科学技術シミュレーション分野で多用される計算パターンの1つである3次元ステンシル計算について，ハードウェア構成と性能，消費電力の関係をシミュレーションや実機走行によって評価した．具体的には3次元の熱伝導シミュレーションと電磁波解析シミュレーションについて，FPGAアクセラレータ上に搭載するパイプラインの並列数やステップ数を変更した際に，消費電力や性能にどのような影響を与える影響を評価し，単位エネルギーあたりの計算性能を評価した．この結果，実行性能と電力性能比の最適化は基本的に相反せず，メモリバンド幅制約のもとでパイプラインを並列性配置することで性能向上を図ることが電力面でも有利であることや，パイプラインのステップ数と並列パイプライン数では，メモリバンド幅が許せば並列数の増加の方が電力性能比の観点では有利であることなどを明らかにした．また，FPGA内の各リソースがどのように消費電力に寄与するかについても示した．一方，給電制御の観点からは電力負荷の予測が外れた場合などに生じるスイッチング電源の過電流制限制御をFPGAを用いて効率良く実現する方式を提案しその有効性を明らかにした．また電源ユニットの台数制御の際に必要となるソフトスタート制御についても新しい方式を提案しその有効性を確認した．これらの結果をACM Computer Architecture News誌，International Journal of Renewable Energy Research誌などの他，HEART2015，ICRERA2015，INTELEC2015などの国際会議等で発表した．特に国際シンポジウムHEART2015においてはBest Paper Candidatesに選ばれ，特別セッションでの発表を行った．
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