| 研究課題/領域番号 |
19K20282
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 明治大学 (2021)
国立研究開発法人理化学研究所 (2019-2020) |
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研究代表者 |
宮島 敬明 明治大学, 理工学部, 専任講師 (90770850)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | コンフィギュラブル・コンピューティング / 数値流体力学 / 高性能計算 / MPS法 / 粒子法 / temporal parallelism / FPGA / temporal blocking / GPGPU |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、近年注目されている粒子系ソルバーMoving ParticleSemi-implicit (MPS)法を題材に、時空間ブロッキング (TB:TemporalBlocking) と呼ばれる最適化アルゴリズムを適用した新手法、TB-MPS法の提案を行い、TBの粒子系ソルバーへの適用可能性を理解することである。また、TB-MPS法をField Programmable Gate Array (FPGA) システムに適した形に変更した新手法、STREAM-TB-MPS法を提案し、さらにそれをマルチFPGAシステムへ拡張することである。
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| 研究成果の概要 |
MPS法の近傍粒子探索処理をデータフローの形にし、FPGAに最適なアルゴリズムを提案する、という提案は達成された。Arria10 FPGAを用いてマルチコアCPUよりも高速に処理を行うことができ、その成果を国際学会に対外発表することができた。回路面積のモデル化については改良の余地があると考える。また、マルチFPGAへの実装については、CPUを介したブリッジ通信について実装と評価を行った。FPGAの直接通信よりも柔軟ではあるが、通信バンド幅が低くなってしまう問題が予備評価で明らかになった。FPGAの直接通信を用いる方向で改めて検討を行っている。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
非圧縮性流体の解析に用いられる粒子法の一種である、MPS法について、初めてデータフロー型のアルゴリズムの提案を行った。提案手法は広帯域のメモリを必要としない方法で、GPUなどの広帯域メモリを性能向上の要因とするデバイスの性能向上が頭打ちになった場合にも利用可能な手法である。他の粒子法に応用可能かどうかの要因解析も終わっており、Incompressive SPH法などへの応用も期待できる。
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