リコンフィギャラブルシステムに適したプログラミングフレームワークの確立

• 研究課題/領域番号: 19700043
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 計算機システム・ネットワーク
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 柴田 裕一郎 長崎大学, 工学部, 准教授 (10336183)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 600千円); 2009年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2008年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2007年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: リコンフィギャラブルシステム / 並列処理 / FPGA / 最適化 / リコンフイギャラブルシステム / プログラミング環境 / スケジューリング / 性能チューニング

研究概要

リコンフィギャラブルシステムは、ハードウェア構成を自由に変更できるコンピュータであり、柔軟性と高性能性を低コストに両立できる。反面、効率的なプログラミングが難しいという問題があった。そこで本研究では、並列化の容易なプログラミングモデルを提案するとともに、データ転送の無駄を省く処理や、類似性の高い演算をまとめる処理を自動化する方法を提案し、これらを用いたプログラミング環境を構築してその有効性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Automatic Pipeline Construction Focused on Similarity of Rate Law Functions for an FPGA-based Biochemical Simulator (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, Y. Ogawa, T. Ooya, T. Ishimori, Y. Osana, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Amano, Y. Shibata, K. Oguri
  • 雑誌名: IPSJ Transactions on System LSI Design Methodology Vol.3(掲載決定済)
  • NAID: 120006985107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implementation of a Programming Environment with a Multithread Model for Reconfigurable Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Dohi, Y. Shibata, T. Hamada, T. Masada, K. Oguri, D.A. Buell
  • 雑誌名: Proc. International Workshop on Highly-Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies (掲載決定済)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Modular Approach to Heterogeneous Biochemical Model Simulation on an FPGA (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, Y. Osana, T. Ishimori, T. Ooya, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Amano, Y. Shibata, K. Oguri
  • 雑誌名: Proc. International Conference on ReConFigurable Computing and FPGAs ページ: 125-130
  • 査読あり
• [雑誌論文] リコンフィギャラブルマシンにおけるDMA転送とデータ配置の自動最適化手法の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 志田さや香, 土肥慶亮, 柴田裕一郎, 濱田剛, 正田備也, 小栗清
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 Vol.J92-D,No.12 ページ: 2127-2136
  • NAID: 110007482406
  • 査読あり
• [雑誌論文] FPGAに基づく生化学シミュレータにおける反応速度式の類似性に着目したパイプライン自動構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山田英樹, 石森智也, 大屋知範, 柴田裕一郎, 長名保範, 吉見真聡, 西川由理, 天野英晴, 舟橋啓, 広井賀子, 小栗清
  • 雑誌名: 情報科学技術フォーラム論文集 第1分冊 ページ: 197-204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Configuring Area and Performance: An Empirical Evaluation on an FPGA-based Biochemical Simulator (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ooya, H. Yamada, T. Ishimori, Y. Osana, Y. Shibata, K. Oguri, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Amano
  • 雑誌名: Proc. International Conference on Field Programmable Logic and Applications ページ: 679-682
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pipeline Scheduling with Input Port Constraints for an FPGA-based Biochemical Simulator (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ishimori, H. Yamada, Y. Shibata, Y. Osana, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, H. Amano, A. Funahashi, N. Hiroi, K. Oguri
  • 雑誌名: Proc. International Conference on Applied Reconfigurable Computing ページ: 368-373
  • NAID: 120006984037
  • 査読あり
• [雑誌論文] リコンフィギャラブルマシンにおけるDMA転送とデータ配置の自動最適化手法の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 志田さや香、土肥慶亮、柴田裕一郎, ほか
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 J92-D(12) ページ: 2127-2136
  • NAID: 110007482406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pipeline Scheduling with Input Port Constraints for an FPGA-Based Biochemical Simulator (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ishimori, et.al.
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science 5453 ページ: 368-373
  • 査読あり
• [雑誌論文] FPGA上でのシミュレーションに向けた生化学モデルコンパイラの実装 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岩岡洋, 長名保範, 吉見真聡, 西川由理, 小嶋利紀, 舟橋啓, 広井賀子, 柴田裕一郎, 岩永直樹, 北野宏明, 天野英晴
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 Vol.J91-D,No.9 ページ: 2205-2216
  • NAID: 110007381114
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Optimization Method of DMA Transfer for a General Purpose Reconfigurable Machine (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Shida, Y. Shibata, K. Oguri, D.A. Buell
  • 雑誌名: Proc. International Conference on Field-Programmable Logic and Applications ページ: 647-650
  • NAID: 120006981794
  • 査読あり
• [雑誌論文] FPGAを用いた生化学シミュレータにおける入力ポート制約を考慮した演算パイプラインスケジューリング (2008)
  • 著者名/発表者名: 石森智也ほか
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 108(4) ページ: 113-118
• [雑誌論文] FPGAにおける標数5の楕円曲線演算の高位合成を用いた実装 (2008)
  • 著者名/発表者名: 文栄光、土屋英之、柴田裕一郎、原澤隆一、小栗清
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 108(4) ページ: 19-24
  • NAID: 110006881683
• [雑誌論文] An Optimization Method of DMA Transfer for a General Purpose Reconfigurable Machine (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Shida, Y. Shibata, K. Oguri, D. Buell
  • 雑誌名: Proc. International Conference on Field-Programm able Logic and Applications ページ: 647-650
  • NAID: 120006981794
  • 査読あり
• [雑誌論文] FPGAを用いた生化学シミュレーションにおける反応速度式の類似性に着目した演算パイプライン自動結合アルゴリズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田英樹ほか
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 108(220) ページ: 21-26
• [雑誌論文] FPGA上でのシミュレーションに向けた生化学モデルコンパイラの実装 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岩岡洋ほか
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 J91-D(9) ページ: 2205-2216
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Optimization Method Focusing on Fixed-Point Arithmetic in Applications for Dynamically Reconfigurable Processor (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Miyata, Y. Shibata, K. Oguri
  • 雑誌名: Systems and Computers in Japan Vol.38,No.14 ページ: 20-28
  • NAID: 110007385836
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Combining Technique of Rate Law Functions for a Cost-effective Reconfigurable Biological Simulator (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, N. Iwanaga, Y. Shibata, Y. Osana, M. Yoshimi, Y. Iwaoka, Y. Nishikawa, T. Kojima, H. Amanao, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Kitano, K. Oguri
  • 雑誌名: Proc. International Conference on Field-Programmable Logic and Applications ページ: 808-811
  • NAID: 120006982409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implementation of a Barotoropic Operator for Ocean Model Simulation Using a Reconfigurable Machine (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Shida, Y. Shibata, K. Oguri, D.A. Buell
  • 雑誌名: Proc. International Conference on Field-Programmable Logic and Applications ページ: 589-592
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Optimization Method Focusing on Fixed-Point Arithmetic in Applications for Dynamicall Reconfigurable Processor (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Miyata, Y. Shibata, K. Oguri
  • 雑誌名: Systems and Computers in Japan 38-14 ページ: 20-28
  • 査読あり
• [学会発表] A Modular Approach to Heterogeneous Biochemical Model Simulation on an FPGA (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, Y. Osana, T. Ishimori, T. Ooya, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Amano, Y. Shibata, K. Oguri
  • 学会等名: International Conference on ReConFigurable Computing and FPGAs
  • 発表場所: メキシコ・カンクン
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] A Modular Approach to Heterogeneous Biochemical Model Simulation on an FPGA (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Yamada, Y.Osana,, et al.
  • 学会等名: International Conference on Reconfigurable Computing and FPGAs
  • 発表場所: メキシコ・カンクン
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] FPGAに基づく生化学シミュレータにおける反応速度式の類似性に着目したパイプライン自動構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山田英樹, 石森智也, 大屋智範, 柴田裕一郎, 長名保範, 吉見真聡, 西川由理, 天野英晴, 舟橋啓, 広井賀子, 小栗清
  • 学会等名: 情報科学技術フォーラム
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Configuring Area and Performance: Empirical Evaluation on an FPGA-based Biochemical Simulator (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ooya, H. Yamada, T. Ishimori, Y. Osana, Y. Shibata, K. Oguri, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Amano
  • 学会等名: International Conference on Field Programmable Logic and Applications
  • 発表場所: チェコ・プラハ
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] Configuring Area and Performance : Empirical Evaluation on an FPGA-based Biochemical Simulator (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Ooya, H.Yamada, T.Ishimori, Y.Osana, Y.Shibata, et al.
  • 学会等名: International Conference on Field Programmable Logic and Applications
  • 発表場所: チェコ・プラハ
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] リコンフィギャラブルシステムにおけるマルチスレッドプログラミングモデルを用いたメモリアクセス最適化手法の一検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 土肥慶亮, 志田さや香, 柴田裕一郎, 濱田剛, 正田備也, 小栗清
  • 学会等名: 電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会
  • 発表場所: 福井市
  • 年月日: 2009-05-15
• [学会発表] FPGAを用いた汎用生化学シミュレータにおけるハードウェアモジュール自動生成アルゴリズムの実機評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大屋智徳, 山田英樹, 石森智也, 柴田裕一郎, 長名保範, 吉見真聡, 西川由理, 天野英晴, 舟橋啓, 広井賀子, 小栗清
  • 学会等名: 電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会
  • 発表場所: 福井市
  • 年月日: 2009-05-14
• [学会発表] Pipeline Scheduling with Input Port Constraints for an FPGA-based Biochemical Simulator (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ishimori, H. Yamada, Y. Shibata, Y. Osana, M. Yoshimi, Y. Nishikawa, H. Amano, A. Funahashi, N. Hiroi, K. Oguri
  • 学会等名: International Workshop on Applied Reconfigurable Computing
  • 発表場所: ドイツ・カールスルーエ
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] Pipeline Scheduling with Input Port Constraints for an FPGA-Based Biochemical Simulator (2009)
  • 著者名/発表者名: 石森智也
  • 学会等名: 電子情報通信学会リコンフイギャラブルシステム研究会
  • 発表場所: カールスルーエ(ドイツ)
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] リコンフィギャラブルシステムにおけるマルチスレッドプログラミングモデルを用いた開発環境の構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 土肥慶亮, 志田さや香, 柴田裕一郎, 濱田剛, 正田備也, 小栗清
  • 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
  • 発表場所: 長崎市
  • 年月日: 2009-03-06
• [学会発表] リコンフイギャラブルシステムにおけるマルチスレッドプログラミングモデルを用いた開発環境の構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 土肥慶亮
  • 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
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2009-03-06
• [学会発表] (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉見真聡, 西川由理, 長名保範, 舟橋啓, 広井賀子, 柴田裕一郎, 山田英樹, 北野宏明, 天野英晴
  • 学会等名: 情報処理学会計算機アーキテクチャ研究会
  • 発表場所: 筑紫野市
  • 年月日: 2008-10-21
• [学会発表] FPGAを用いた生化学シミュレータにおける反応速度式の類似性に着目した演算パイプライン自動結合アルゴリズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田英樹, 石森智也, 柴田裕一郎, 長名保範, 吉見真聡, 西川由理, 天野英晴, 舟橋啓, 広井賀子, 小栗清
  • 学会等名: 電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] FPGAを用いた生化学シミュレーションにおける反応速度式の類似性に着目した演算パイプライン自動結合アルゴリズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田英樹
  • 学会等名: 電子情報通信学会リコシフイギャラブルシステム研究会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] An Optimization Method of DMA Transfer for a General Purpose Reconfigurable Machine (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Shida, Y. Shibata, K. Oguri, D.A. Buell
  • 学会等名: International Conference on Field-Programmable Logic and Applications
  • 発表場所: ハイデルベルグ
  • 年月日: 2008-09-10
• [学会発表] An Optimization Method of DMA Transfer for a General Purpose Reconfigurable Machine (2008)
  • 著者名/発表者名: 志田さや香
  • 学会等名: International Conference on Field-Programmable Logic and Applications
  • 発表場所: ハイデルベルグ(ドイツ)
  • 年月日: 2008-09-10
• [学会発表] Hardware Implementation of Separability Filter for Eye Detection (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibata, T. Hamada, T. Masada, K. Oguri
  • 学会等名: Joint Symposium of Cheju National University and Nagasaki University on Science and Technology
  • 発表場所: 韓国・済州市
  • 年月日: 2008-06-05
• [学会発表] FPGAを用いた生化学シミュレータにおける入力ポート制約を考慮した演算パイプラインスケジューリング (2008)
  • 著者名/発表者名: 石森智也, 山田英樹, 柴田裕一郎, 長名保範, 吉見真聡, 西川由理, 小嶋利紀, 天野英晴, 舟橋啓, 広井賀子, 小栗清
  • 学会等名: 電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会
  • 発表場所: 会津若松市
  • 年月日: 2008-05-23
• [学会発表] FPGAを用いた生化学シミュレータにおける入力ポート制約を考慮した演算パイプラインスケジューリング (2008)
  • 著者名/発表者名: 石森智也
  • 学会等名: 電子情報通信学会リコンフイギャラブルシステム研究会
  • 発表場所: 会津若松
  • 年月日: 2008-05-23
• [学会発表] FPGAにおける標数5の楕円曲線演算の高位合成を用いた実装 (2008)
  • 著者名/発表者名: 文栄光, 土屋英之, 柴田裕一郎, 原澤隆一, 小栗清
  • 学会等名: 電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会
  • 発表場所: 会津若松市
  • 年月日: 2008-05-22
• [学会発表] FPGAにおける標数5の楕円曲線演算の高位合成を用いた実装 (2008)
  • 著者名/発表者名: 文栄光
  • 学会等名: 電子情報通信学会リコンフイギャラブルシステム研究会
  • 発表場所: 会津若松
  • 年月日: 2008-05-22
• [学会発表] リコンフィギャラブルマシンSRC-6におけるDMA転送の最適化手法 (2008)
  • 著者名/発表者名: 志田さや香, 柴田裕一郎, 小栗清
  • 学会等名: 電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2008-01-16
• [学会発表] A Combining Technique of Rate Law Functions for a Cost-effective Reconfigurable Biological Simulator (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, N. Iwanaga, Y. Shibata, Y. Osana, M. Yoshimi, Y. Iwaoka, Y. Nishikawa, T. Kojima, H. Amano, A. Funahashi, N. Hiroi, H. Kitano, K. Oguri
  • 学会等名: International Conference on Field-Programmable Logic and Applications
  • 発表場所: オランダ・アムステルダム
  • 年月日: 2007-08-28
• [学会発表] A Combining Technique of Rate Law Functions for a Cost-effective Reconfigurable Biological Simulator (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, N. Iwanaga, Y. Shibata, et. al.
  • 学会等名: IEEE International Conference on Field-Programmable Logic and Aplications
  • 発表場所: オランダアムステルダム
  • 年月日: 2007-08-28
• [学会発表] Implementation of a Barotoropic Operator for Ocean Model Simulation Using a Reconfigurable Machine (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Shida, Y. Shibata, K. Oguri, D.A. Buell
  • 学会等名: International Conference on Field-Programmable Logic and Applications
  • 発表場所: オランダ・アムステルダム
  • 年月日: 2007-08-27
• [学会発表] Implementation of a Barotoropic Operator for Ocean Model Simulation Using a Reconfigurable Machine (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Shida, Y. Shibata, K. Oguri, D. Buell
  • 学会等名: IEEE International Conference on Field-Programmable Logic and Aplications
  • 発表場所: オランダアムステルダム
  • 年月日: 2007-08-27
• [学会発表] 生化学シミュレータReCSiPにおける反応速度式共有化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 山田英樹, 岩永直樹, 柴田裕一郎, 長名保範, 吉見真聡, 岩岡洋, 西川由理, 小嶋利紀, 天野英晴, 舟橋啓, 広井賀子, 北野宏明, 小栗清
  • 学会等名: 電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 2007-05-17
• [学会発表] リコンフィギャラブルマシンSRC-6を用いた海洋モデルシミュレーションの実装検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 志田さや香, 柴田裕一郎, 小栗清
  • 学会等名: 電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 2007-05-17