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FPGAクラスタにおけるクラスタ内・クラスタ間ネットワークの開発に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K00087
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 計算機システム
研究機関湘南工科大学

研究代表者

三浦 康之  湘南工科大学, 情報学部, 教授 (40440292)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードコンピュータアーキテクチャ / FPGA / 並列処理 / 相互結合ネットワーク / システムオンチップ / ハイパフォーマンスコンピューティング / ネットワークオンチップ / ネットワーク / ハイパフォーマンス・コンピューティング
研究成果の概要

本研究は、FPGAクラスタにおける汎用的なクラスタ内・クラスタ間通信のためのフレームワークの構築を目的としている。本研究計画では、Altera FPGAの開発環境の枠組みを用いて、パケット交換方式によるFPGA内のメモリモジュール・外部メモリ等、ボード間通信を含む様々なモジュール間通信機能を実現するコンポーネントを構築した。
上記につき、「Avalon-Streamingインターフェイスを用いた一対一のモジュール間通信機能の実現」「複数のソフトコア・プロセッサが同時に稼働するシステムの試作と実験」を実現し、複数ボードにおける多対多の通信インターフェイスとなるルータ回路を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、FPGA間の通信は開発者が定義し、個別に開発を行うのは一般的であった。本研究計画では、従来のQsysの枠組みを利用しつつ、Avalon-Streaming interfaceの活用により、パケット通信の手法を取り入れることによって、FPGAボード間にまたがるメモリアクセスを抽象化するフレームワークを提供する。本研究計画の成果により、ユーザーロジックを開発する各ユーザーは、ボードの内部と外部を意識することなく、統一的なメモリ空間により、メモリ、PCIインターフェイスなどのアクセスが可能となり、FPGAクラスタのためのユーザーロジックの開発期間が大幅に短縮される。

報告書

(7件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Qsysインタコネクトを用いたFPGAクラスタ向けネットワーク回路の構築2021

    • 著者名/発表者名
      三浦 康之、深瀬 尚久、中尾 司ピエール
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J104-D 号: 7 ページ: 562-573

    • DOI

      10.14923/transinfj.2020FIP0006

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2021-07-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Qsysインターコネクトを用いた FPGAクラスタ向けネットワーク回路の構築2021

    • 著者名/発表者名
      三浦 康之, 深瀬 尚久, 中尾 司ピエール
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌

      巻: 7

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Turnモデルに基づく二次元トーラス・ネットワークの適応ルーティング・アルゴリズムにおける耐故障性評価2019

    • 著者名/発表者名
      中尾司ピエール,三浦康之,深瀬尚久
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 139 号: 4 ページ: 492-503

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.492

    • NAID

      130007622082

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2019-04-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SCCN: A Time-Effective Hierarchical Interconnection Networkfor Network-On-Chip2019

    • 著者名/発表者名
      Mohammed N. M. Ali, M. M. Hafizur Rahman, Rizal Mohd Nor, Dhiren K. Behera, Tengku Mohd Tengku Sembok, Yasuyuki Miura and Yasushi Inoguchi
    • 雑誌名

      Mobile Networks and Applications, Springer

      巻: 24 号: 4 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1007/s11036-019-01262-2

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fault-tolerant adaptive routing algorithm for 2D torus network”2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa-Pierre Nakao, Yasuyuki Miura, Naohisa Fukase
    • 雑誌名

      TRANSACTIONS ON NETWORKS AND COMMUNICATIONS

      巻: 1 号: 1 ページ: 63-83

    • DOI

      10.14738/tnc.71.6032

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Performance Evaluation of a 3D Torus Network Using Partial Link-Sharing Method in NoC Router Buffer2017

    • 著者名/発表者名
      Naohisa FUKASE, Yasuyuki MIURA, Shigeyoshi WATANABE, M.M. HAFIZUR RAHMAN
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E100.D 号: 10 ページ: 2478-2492

    • DOI

      10.1587/transinf.2017EDP7031

    • NAID

      130006110291

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Virtual-Channel Implementation on Inter-Board Data Transmission,2020

    • 著者名/発表者名
      Naohisa Fukase, Akihisa Furuichi and Yasuyuki Miura,
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Consumer Electronics Taiwan (IEEE 2020 ICCE-TW)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Qsysインターコネクトを用いたFPGAクラスタ向けネットワークの通信回路における仮想チャネル機能の実現2020

    • 著者名/発表者名
      深瀬尚久,古市晃久,三浦康之,中尾 司ピエール
    • 学会等名
      電子情報通信学会リコンフィギャラブル研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Qsysインターコネクトを用いたFPGAクラスタ向けネットワークの通信高速化に向けた検討2020

    • 著者名/発表者名
      古市 晃久,深瀬 尚久,三浦 康之
    • 学会等名
      電子情報通信学会FIIS研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Qsysインターコネクトを用いたFPGAクラスタ向けネットワークの通信回路における仮想チャネル機能の実装と評価2020

    • 著者名/発表者名
      深瀬 尚久,古市 晃久,三浦 康之
    • 学会等名
      電子情報通信学会FIIS研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A study on Inter-Board Data Transmission of FPGA2019

    • 著者名/発表者名
      Naohisa Fukase, Hironobu Handa, Akihisa Furuichi, Yasuyuki Miura
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Consumer Electronics Taiwan (IEEE 2019 ICCE-TW)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Avalon Interconnectに即したFPGA間通信網の設計法に関する研究報告2019

    • 著者名/発表者名
      三浦康之,深瀬尚久,半田寛信,古市晃久
    • 学会等名
      電子情報通信学会FIIS研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Qsys Interconnectによるオンチップ/オフチップFPGA通信網に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      三浦康之,深瀬尚久,半田寛信,古市晃久
    • 学会等名
      情報処理学会HPC研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数のFPGAボードを使用したFPGA間データ通信に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      古市晃久,三浦康之,半田寛信,深瀬尚久
    • 学会等名
      第81回情報処理学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] The Study on Adaptive Routing Algorithm of 2-D Torus Network with Fault Tolerance2018

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa-Pierre Nakao, Yasuyuki Miura and Naohisa Fukase
    • 学会等名
      , IEEE International Conference on Consumer Electronics Taiwan (IEEE 2018 ICCE-TW)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Qsysコンポーネントを用いたFPGAクラスタ向けネットワークルータ回路の検討2018

    • 著者名/発表者名
      深瀬尚久,半田寛信,古市晃久,三浦康之
    • 学会等名
      電子情報通信学会FIIS研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] The Study on Adaptive Routing Algorithm of 2-D Torus Network with Fault Tolerance2018

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa-Pierre. NAKAO, Yasuyuki. MIURA, Naohisa. FUKASE
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Consumer Electronics-Taiwan (IEEE 2018 ICCE-TW)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FPGAクラスタにおけるストリーミング・インターコネクトを用いた モジュール間通信に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      半田 寛信, 三浦 康之
    • 学会等名
      電子情報通信学会 機能集積情報システム研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Buffer Size Evaluation of Mixture Communication of the Wormhole and Single-Flit Routing2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Miura, Junpei Sugioka
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Consumer Electronics-Taiwan (IEEE 2017 ICCE-TW)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-01-30  

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