2015 Fiscal Year Annual Research Report
再構成型LSIによるCFD力学向け計算機システムの構成技術に関する研究
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25330067
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
長名 保範 琉球大学, 工学部, 助教 (00532657)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
天野 英晴 慶應義塾大学, 理工学部, 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, その他部局等, 研究員 (70358480)
中條 拓伯 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80217736)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 計算機システム / 再構成型アーキテクチャ / FPGA / 計算流体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、多数のFPGAによって構成されるマルチFPGAシステムを用いて、計算流体力学の数値計算を高速化するための研究を行った。
マルチFPGAシステムにおける演算パイプラインの設計を自動化するために26年度までに開発したマッピングツールを改良し、FPGA間の高速シリアルリンクを駆動するSerDesとのインタフェイスが生成できるような仕組みを実装した。このSerDesインタフェイスには演算器間を結ぶデータパスを複数の仮想チャネルとして、ひとつのSerDesインタフェイス上でマルチプレクスして送受信する仕組みが含まれており、簡単な変更で新たなFPGAやボードに対応することができる。
しかし、計算流体力学のコード全体をハードウェア実装することは現実的でないため、主要なサブルーチンを高位合成によってFPGAのロジック上に実装し、通常のコンパイラによってコンパイルされたオリジナルのコードからその回路を呼び出す手法を開発した。この手法はマルチFPGAシステムで動作するには至っておらず、Zynq SoC上のARMプロセッサとFPGAロジックで動作しており、また、設計手法もいまのところ完全な自動化には至っていないものの、基本的にはハードウェア記述言語による設計は必要なく、元のソースコードを元に徐々に移行することが可能になるため、FPGAによるアクセラレーションの導入の容易化に大きく貢献することができる。
また、数値計算のためのコードの多くは Fortran で記述されており、前述の高位合成による設計手法でも、ハードウェア化するサブルーチンはいったんC言語に書き直している。この問題を解決するため、Fortran ソースコードから LLVM IR を経て直接 HDL を生成する高位合成系の開発を進め、ターゲットのFaSTARのコードのうち、多くの部分が合成可能になった。
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Research Products
(16 results)
