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2019 年度 実績報告書

高効率な並列計算を実現するコロニー型メニーコアアーキテクチャ

研究課題

研究課題/領域番号 17H01707
研究機関筑波大学

研究代表者

山口 佳樹  筑波大学, システム情報系, 准教授 (30373377)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードFPGA / メニーコア / マルチFPGA
研究実績の概要

コロニー型メニ―コアアーキテクチャのフレームワークの設計・構築とその性能検証を目的に,先行研究に基づくSIMD型密結合メニーコアアーキテクチャの改良とこれにFPGAの書き換え可能性を考慮した独自命令セットを定義し,最大256並列までの性能確認を終了した.2~4次元までのトーラス構造および複数FPGAを利用した6次元までの拡張についても推定が完了した.加えて,同アーキテクチャにおける各演算コアの演算ステージの動的変更をサポートするため,2xFPU,FPU+ALU,2xALUの3種のモードについて性能検証を行った.同じ命令セット,同ステージ数での演算実装,また,書き換え可能性を組み合わせることで,実行時のアプリケーションに適応した形に演算中に自己改変を行う,これまでとは異なる形で,高い性能向上を期待できるアーキテクチャについて一定の知見を得ることができた.ただし,これらの演算回路の変更には一定の時間を必要とするため,そのオーバーヘッドを相殺する目安については今後の検討課題として挙げられる.なお,クロックレベルでの命令活性信号を用いることで,各演算コアの非対称演算動作を実現し,ソフトウェアレベルから見て自由度を高めたアーキテクチャとなったと考えている.最後に,これらにおいて,大規模FPGAにおける SLR (Super Logic Region)をまたいだ高効率な実装が課題となっていた.これは,全ての SLR をまたぐ形での配置配線は非常に効率が悪く,回路規模の増大および動作周波数の低下を招くためである.これを高効率に配置する手法についても検討を重ね,提案手法を実環境に実装して定量的に評価することで,FPGAによる実システムの可能性について示すことができた.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] A Block-Based Systolic Array on an HBM2 FPGA for DNA Sequence Alignment2020

    • 著者名/発表者名
      Ben Abdelhamid Riadh and Yamaguchi Yoshiki
    • 雑誌名

      Applied Reconfigurable Computing

      巻: LNCS12083 ページ: 298~313

    • DOI

      10.1007/978-3-030-44534-8_23

    • 査読あり
  • [雑誌論文] FPGA-Based Computational Fluid Dynamics Simulation Architecture via High-Level Synthesis Design Method2020

    • 著者名/発表者名
      Du Changdao, Firmansyah Iman, and Yamaguchi Yoshiki
    • 雑誌名

      Applied Reconfigurable Computing

      巻: LNCS12083 ページ: 232~246

    • DOI

      10.1007/978-3-030-44534-8_18

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Condensing an overload of parallel computing ingredients into a single architecture recipe2020

    • 著者名/発表者名
      Ben Abdelhamid Riadh, Yamaguchi Yoshiki, and Boku Taisuke
    • 雑誌名

      Application-specific Systems, Architectures and Processors

      巻: ASAP2020 ページ: 1~4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Performance Computation of LGCA Fluid Dynamics on an FPGA-Based Platform2020

    • 著者名/発表者名
      Du Changdao, Firmansyah Iman, and Yamaguchi Yoshiki
    • 雑誌名

      International Conference on Computer and Communication Systems

      巻: ICCCS2020 ページ: 520-525

    • DOI

      10.1109/ICCCS49078.2020.9118557

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A tightly-connected RISC-V manycore processor in a SIMD manner2020

    • 著者名/発表者名
      Tan Yuxi, Riadh Ben Abdelhamid, and Yoshiki Yamaguchi
    • 雑誌名

      IEICE Technical Report

      巻: Vol.120, No.36 ページ: 91-96

  • [雑誌論文] OpenCL Implementation of FPGA-Based Signal Generation and Measurement2019

    • 著者名/発表者名
      Firmansyah Iman and Yamaguchi Yoshiki
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 7 ページ: 48849~48859

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2019.2910391

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] FPGA-based SPARQL query acceleration2019

    • 著者名/発表者名
      Niki Mirai, Yamaguchi Yoshiki, and Amagasa Toshiyuki
    • 雑誌名

      Asia Pacific Conference on Robot IoT System Development and Platform

      巻: APRIS2019 ページ: (23)-1~(23)-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] MITRACA: A Next-Gen Heterogeneous Architecture2019

    • 著者名/発表者名
      Ben Abdelhamid Riadh, Yamaguchi Yoshiki, and Boku Taisuke
    • 雑誌名

      Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip

      巻: MCSoC2019 ページ: 304~311

    • DOI

      10.1109/MCSoC.2019.00050

    • 査読あり
  • [雑誌論文] MITRACA: Manycore Interlinked Torus Reconfigurable Accelerator Architecture2019

    • 著者名/発表者名
      Ben Abdelhamid Riadh, Yamaguchi Yoshiki, and Boku Taisuke
    • 雑誌名

      Application-specific Systems, Architectures and Processors

      巻: ASAP2019 ページ: 38

    • DOI

      10.1109/ASAP.2019.00-35

    • 査読あり
  • [学会発表] A tightly-connected RISC-V manycore processor in a SIMD manner2020

    • 著者名/発表者名
      Tan Yuxi, Ben Abdelhamid Riadh, Yamaguchi Yoshiki
    • 学会等名
      IEICE Reconfigurable Systems
  • [学会発表] High-Performance Computation of LGCA Fluid Dynamics on an FPGA-Based Platform2020

    • 著者名/発表者名
      Du Changdao, Firmansyah Iman, Yamaguchi Yoshiki
    • 学会等名
      International Conference on Computer and Communication Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Condensing an overload of parallel computing ingredients into a single architecture recipe2020

    • 著者名/発表者名
      Ben Abdelhamid Riadh, Yamaguchi Yoshiki, and Boku Taisuke
    • 学会等名
      Application-specific Systems, Architectures and Processors
    • 国際学会
  • [学会発表] A Block-Based Systolic Array on an HBM2 FPGA for DNA Sequence Alignment2020

    • 著者名/発表者名
      Ben Abdelhamid Riadh, Yamaguchi Yoshiki
    • 学会等名
      Applied Reconfigurable Computing
    • 国際学会
  • [学会発表] FPGA-Based Computational Fluid Dynamics Simulation Architecture via High-Level Synthesis Design Method2020

    • 著者名/発表者名
      Du Changdao, Firmansyah Iman, Yamaguchi Yoshiki
    • 学会等名
      Applied Reconfigurable Computing
    • 国際学会
  • [学会発表] FPGA-based SPARQL query acceleration2019

    • 著者名/発表者名
      Niki Mirai, Yamaguchi Yoshiki, and Amagasa Toshiyuki
    • 学会等名
      Asia Pacific Conference on Robot IoT System Development and Platform
    • 国際学会
  • [学会発表] MITRACA: A Next-Gen Heterogeneous Architecture2019

    • 著者名/発表者名
      Ben Abdelhamid Riadh, Yamaguchi Yoshiki, and Boku Taisuke
    • 学会等名
      Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip
    • 国際学会
  • [学会発表] MITRACA: Manycore Interlinked Torus Reconfigurable Accelerator Architecture2019

    • 著者名/発表者名
      Ben Abdelhamid Riadh, Yamaguchi Yoshiki, and Boku Taisuke
    • 学会等名
      Application-specific Systems, Architectures and Processors
    • 国際学会
  • [備考] 筑波大学情報工学域 山口佳樹

    • URL

      https://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yoshiki

  • [備考] 筑波大学 HPCS研究室

    • URL

      https://www.hpcs.cs.tsukuba.ac.jp/

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公開日: 2021-01-27  

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