| 研究課題/領域番号 |
18H03246
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分60090:高性能計算関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
朴 泰祐 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (90209346)
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| 研究分担者 |
佐野 健太郎 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, チームリーダー (00323048)
塙 敏博 東京大学, 情報基盤センター, 教授 (30308283)
山口 佳樹 筑波大学, システム情報系, 准教授 (30373377)
天野 英晴 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (60175932)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2018年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | FPGA / GPU / 並列FPGAシステム / 任意演算精度計算 / 並列プログラミング / 高性能計算 / 演算加速プログラミング / 演算加速装置 / 通信機能 / 高位合成 / 高速シリアル通信 / 多重複合演算加速 / 複合型演算加速 / 計算科学 / PCIe / 演算加速 / 高性能コンピューティング |
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| 研究成果の概要 |
(1)GPUとFPGAを混載する複合演算加速ノードにおいて宇宙物理学コードARGOTを実装し、両デバイスを効果的に用いるプログラミング手法とその支援システムを開発した。(2)並列FPGAシステムを実現するためのFPGA上の光リンクを用いて直接網及び関節網をそれぞれ構築する基本技術を開発した。(3)並列FPGAの高性能計算応用のため、3次元ステンシル計算や流体計算を低レベル記述で実装し、その性能向上を評価した。(4)任意精度の浮動小数点演算をFPGAを用いて実現するため、ハードウェア記述とC++によるライブラリの2種を作成し、OpenCL演算カーネルに組み込んで演算性能の比較を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
演算加速デバイスを用いた高性能計算システムはGPUを中心として開発・利用されてきたが、その問題点を補うためにFPGAを導入する考えは以前より検討されてきた。しかし、実アプリケーションへの適用、ユーザフレンドリーなプログラミング環境の提供、大規模並列FPGAシステムにおける並列通信の最適化・高性能アプリケーション応用、可変精度計算への適用など、実用用に供するための実践的研究の例は極めて少ない。我々の研究成果は、FPGAとGPUの相補的利用を行う実応用プログラムを実現し、並列FPGAに関する各種技術を開発することにより、今後のFPGAによる高性能計算への道筋を明確に示した。
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