組み込みＨＰＣ向けカスタムアクセラレータ統合型ヘテロジニアス計算基盤技術の開拓

• 研究課題/領域番号: 24300013
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計算機システム・ネットワーク
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 張山 昌論 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (10292260)
• 連携研究者: ウィシディスーリヤ ハシタ ムトゥマラ 東北大学, 情報科学研究科, 助教 (60723533)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2012年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: リコンフィギャラブルコンピューティング / FPGA / カスタムアクセラレータ / ビッグデータ処理 / 高性能計算 / OpenCL / リコンフギャラブルコンピューティング / ビッグデータ / 大規模計算 / 並列処理 / リコンフィギャラブルシステム / 高位合成 / GPU

研究成果の概要

本研究では，従来のCPUコア・GPUアクセラレータコア構成に加えて，FPGAをカスタムアクセラレータとして用いる構成を対象とし，データ転送ボトルネックを解消するアーキテクチャ，および高水準ユーザーコードに対して性能を最大限引き出す手法を研究する．近年のHPC計算は様々なアルゴリズムは複雑化しておりCPUや固定的なデータパスをもつGPUだけではエネルギー効率のよい処理が難しい．そこでFPGAにより「応用にカスタマイズされた計算機」を構築し，CPU・GPUのプログラムと共に，広義のプログラムであるFPGA回路構成情報を自動生成するシステムコンパイラを開発する．

研究成果

• [雑誌論文] Hardware-Oriented Succinct-Data-Structure for Text Processing Based on Block-Size-Constrained Compression (2016)
  • 著者名/発表者名: Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Daisuke Ono and Masanori Hariyama
  • 雑誌名: International Journal of Computer Information Systems and Industrial Management Applications 巻: 8 ページ: 1-11
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Data-Transfer-Aware Design of an FPGA-Based Heterogeneous Multicore Platform with Custom Accelerators (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Takei, Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Masanori Hariyama and Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E98.A 号: 12 ページ: 2658-2669
  • DOI: 10.1587/transfun.E98.A.2658
  • NAID: 130005111969
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FDTD Acceleration for Cylindrical Resonator Design Based on the Hybrid of Single and Double Precision Floating-Point Computation (2014)
  • 著者名/発表者名: Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Masanori Hariyama, Yasuhiro Takei, and Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: Journal of Computational Engineering 巻: 2014 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1155/2014/634269
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of an FPGA-Based Heterogeneous Multicore Platform with SIMD/MIMD Custom Accelerators (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Takei, Hasitha Muthumala WAIDYASOORIYA, Masanori Hariyama, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: IEICE Transaction on Information and Systems 巻: E96-A,No.12 ページ: 2576-2586
  • NAID: 130003385311
  • 査読あり
• [雑誌論文] rchitecture of an Asynchronous FPGA for Handshake-Component-Based Design (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiya Komatsu, Masanori Hariyama, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: IEICE Transaction on Information and Systems 巻: Vol.E96-D, No.8 ページ: 1632-1644
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acceleration of Block Matching on a Low-Power Heterogeneous Multi-Core Processor Based on DTU Data-Transfer with Data Re-Allocation (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Hiramatsu, Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Masanori Hariyama, Toru Nojiri, Kunio Uchiyaroa, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E95.C 号: 12 ページ: 1872-1882
  • DOI: 10.1587/transele.E95.C.1872
  • NAID: 10031161435
  • ISSN: 0916-8524, 1745-1353
  • 査読あり
• [雑誌論文] Platform and Mapping Methodology for Heterogeneous Multicore Processors (2012)
  • 著者名/発表者名: Masanori Hariyama, Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Yasuhiro Takei, Michitaka Kameyama
  • 雑誌名: Interdisciplinary Information Sciences 巻: 18 号: 2 ページ: 175-184
  • DOI: 10.4036/iis.2012.175
  • NAID: 130002531678
  • ISSN: 1340-9050, 1347-6157
  • 査読あり
• [学会発表] FPGA Architecture for 3-D FDTD Acceleration Using OpenCL (2016)
  • 著者名/発表者名: Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Masanori Hariyama and Yasuo Ohtera
  • 学会等名: Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS)
  • 発表場所: Shanghai, CHINA
  • 年月日: 2016-08-08
• [学会発表] Hardware-Oriented Succinct-Data-Structure based on the Block-Size-Constrained Compression (2015)
  • 著者名/発表者名: Hasitha Waidyasooriya, Daisuke Ono and Masanori Hariyama
  • 学会等名: Soft computing and Pattern Recognition(SoCPaR)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2015-11-15
  • 国際学会
• [学会発表] FPGA-Oriented Design of an FDTD Accelerator Based on Overlapped Tiling (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Takei, Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Masanori Hariyama, Michitaka Kameyama
  • 学会等名: International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2015-07-29
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of an FPGA-Based Shortest-Path-Search Accelerator (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Takei, Masanori Hariyama, Michitaka Kameyama
  • 学会等名: International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2015-07-29
  • 国際学会
• [学会発表] An FPGA Architecture for Text Search Using a Wavelet-Tree-Based Succinct-Data-Structure (2015)
  • 著者名/発表者名: Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Daisuke Ono, Masanori Hariyama, Michitaka Kameyama
  • 学会等名: International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2015-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] OpenCL-based Design of an FPGA Accelerator for Phase-Based Correspondence Matching (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Tatsumi, Masanori Hariyama, Mamoru Miura, Koichi Ito, Takafumi Aoki
  • 学会等名: International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2015-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient Data Transfer Scheme Using Word-Pair-Encoding-Based Compression for Large-Scale Text-Data Processing (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ono
  • 学会等名: IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems (APCCAS)
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 2014-11-19
• [学会発表] An SIMD Architecture for Shortest-Path Search and Its FPGA Implementation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Takei
  • 学会等名: International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA)
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada, USA
  • 年月日: 2014-07-24
• [学会発表] Design of an FPGA-Based FDTD Accelerator Using OpenCL (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Takei
  • 学会等名: International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications(PDPTA)
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada, USA
  • 年月日: 2014-07-23
• [学会発表] 大規模計算応用のためのカスタムアクセラレータの展望 ～ 応用・アーキテクチャ・回路 ～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 張山昌論
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告(信学技報)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-06-11
  • 招待講演
• [学会発表] FPGA-Accelerator for DNA Sequence Alignment Based on an Efficient Data-Dependent Memory Access Scheme (2014)
  • 著者名/発表者名: Hasitha Waidyasooriya, Masanori Hariyama and Michitaka Kameyama
  • 学会等名: International Symposium on Highly-Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies(HEART)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2014-06-10
• [学会発表] 人間中心のリアル・ワールド知能システムのための計算技術 (2012)
  • 著者名/発表者名: 張山昌論
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告(信学技報)
  • 発表場所: ホテルルイズ,岩手県盛岡市
  • 年月日: 2012-10-18
• [学会発表] FPGA/GPUアクセラレータを有する高性能計算向けヘテロジニアスプラットフォームと2-DFDTDへの応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 張山昌論
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告(信学技報)
  • 発表場所: 立命館大学,滋賀県草津市
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Hybrid Single/Double Precision Floating-Point Computation on GPU Accelerators for 2-D FDTD (2012)
  • 著者名/発表者名: Hasitha Muthumala Waidyasooriya
  • 学会等名: International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada, USA
  • 年月日: 2012-07-16
• [学会発表] Low-Power Heterogeneous Platform for High Performance Computing and Its Application to 2D-FDTD Computation (2012)
  • 著者名/発表者名: Hasitha Muthumala Waidyasooriya
  • 学会等名: International Conference on Engineering of Reconfigurable Systems and Algorithms
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada, USA
  • 年月日: 2012-07-16
• [学会発表] Implementation of a Custom Hardware-Accelerator for Short-read Mapping Using Burrows-Wheeler Alignment
  • 著者名/発表者名: Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Masanori Hariyama and Michitaka Kameyama
  • 学会等名: Proc. 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBS)
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Heterogeneous Multicore Platform with Accelerator Templates and Its Implementation on an FPGA with Hard-core CPUs
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Takei, Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Masanori Hariyama and Michitaka Kameyama
  • 学会等名: Proc. International Conference on Engineering of Reconfigurable Systems and Algorithms (ERSA)
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada, USA
• [学会発表] educing Floating-Point Error Based on Residue-Preservation and Its Evaluation on an FPGA
  • 著者名/発表者名: Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Hirokazu Takahashi, Yasuhiro Takei, Masanori Hariyama and Michitaka Kameyama
  • 学会等名: Proc. International Conference on Engineering of Reconfigurable Systems and Algorithms (ERSA)
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada, USA
• [学会発表] An Area-Efficient Asynchronous FPGA Architecture for Handshake-Component-Based Design
  • 著者名/発表者名: Yoshiya KOMATSU, Masanori HARIYAMA and Michitaka KAMEYAMA
  • 学会等名: Proc. International Conference on Engineering of Reconfigurable Systems and Algorithms (ERSA)
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada, USA
• [学会発表] OpenCLを用いたFPGAベースFDTDアクセラレータの設計
  • 著者名/発表者名: 武井康浩，ハシタ ムトゥマラ ウィシディスーリヤ，張山昌論，亀山充隆
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告(信学技報) EST
  • 発表場所: 東北大学，仙台，日本
• [学会発表] 人にやさしい応用を拓く「計算」技術
  • 著者名/発表者名: 張山昌論
  • 学会等名: IEEE CASS Kansai Chapter 技術講演会
  • 発表場所: 神戸大学，神戸，日本
  • 招待講演