再構成可能LSIを用いた実用的CFDアプリケーションの高速化に関する研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21500061
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 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: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 天野 英晴 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (60175932)
• 研究分担者: 藤田 直行 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発本部, 研究員 (70358480) ; 長名 保範 琉球大学, 工学部, 助教 (00532657)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: リコンフィギャラブルシステム / 計算流体動力学 / アクセラレータ

研究概要

JAXAによるComputational Fluid Dynamicsの実用パッケージであるUPACSとFaSTARのFPGAによる高速化を行った。UPACSは、メモリアクセスが複雑で高速化の難しいサブルーチンをFPGA上で実行し、PCのソフトウェアに比べ、それぞれ5倍～20倍の高速化を達成した。また、Partial Reconfigurationにより利用FPGAの個数を減らし、省電力化を行った。さらにFaSTARの高層化用に不規則格子による計算のストールを1%に減らすOut-of-order機構を提案した。設計サポート用のツールもいくつか開発した。

研究成果

• [雑誌論文] An Implementation of Out-Of-Order Execution System for Acceleration of Computational Fluid Dynamics on FPGAs (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Akamine, K. Inakagawa, Y. Osana, N. Fujita, H. Amano
  • 雑誌名: ACM Computer Architecture News 巻: Vol.39, No.4 ページ: 50-55
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implementation and Evaluation of an Arithmetic Pipeline on FLOPS-2D : Multi-FPGA System (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Morishita, K. Inakagawa, Y. Osana, N. Fujita, H. Amano
  • 雑誌名: ACM Computer Architecture News 巻: Vol.38, No.4 ページ: 8-13
  • 査読あり
• [学会発表] Cost Effective Implementation of Flux Limiter Function using Partial Reconfiguration (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Sofian, T. Akamine, Y. Osana, N. Fujita, H. Amano
  • 学会等名: ARC' 2012
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] ASPE : an Abstraction Framework using ALU Arrays for Scalable Multiple FPGAs system (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Inakagwata, T. Akamine, H. Morishita, Y. Osana, N. Fujita, H. Amano
  • 学会等名: SASIMI' 12
  • 発表場所: Beppu
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] Execution of a Computational Fluid Dynamics application on FLOPS-2D, a multi-FPGA system (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Amano
  • 学会等名: DATE11 Workshop2
  • 発表場所: Grenoble
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] Design of ALU Array Based Dataflow Machine for Multi-FPGA System (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Inakagwata, H. Morishita, Y. Osana, N. Fujita, H. Amano
  • 学会等名: DATE11 Workshop2
  • 発表場所: Grenoble
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] RER : a tuning tool for implementing a computational pipeline across multiple FPGAs (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Morishita, K. Inakagata, Y. Osana, N. Fujita, H. Amano
  • 学会等名: SASIMI' 10
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2010-10-18
• [学会発表] Modularizing Flux Limiter Functions for a Computational Fluid Dynamics Accelerator on FPGAs (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Inakagwata, H. Morishita, Y. Osana, N. Fujita, H. Amano
  • 学会等名: FPL' 09
  • 発表場所: Prague
  • 年月日: 2009-09-01
• [備考]
  • URL: http://www.am.ics.keio.ac.jp/proj/aerotech