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2014 年度 実施状況報告書

FPGAを用いた汎用計算技術GPFPGAを実現するための開発環境の構築

研究課題

研究課題/領域番号 25540024
研究機関広島大学

研究代表者

中野 浩嗣  広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30281075)

研究分担者 伊藤 靖朗  広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40397964)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードFPGA / ハードウェアアルゴリズ / 開発環境
研究実績の概要

本研究の目的はGPFPGA(General Purpose computing using Field Programmable Gate Arrays)の手法をFPGAに実際に適用して,FPGAによる汎用計算の可能性を明らかにすることである.本年度は,GPFPGAのフレームワークを利用して,いくつかの効率よいハードウェアアルゴリズムを実装した.(1)画像のピクセルの勾配情報を利用してハフ変換による直線検出をリアルタイム処理できるようにした.勾配情報を用いるので,処理高速化が実現できるだけでなく,検出精度を大幅に向上させることができた.(2)画像中の円検出する回路を設計し,FPGAに実装し評価を行った.(3)ネットワーク中にあるRSA公開鍵をブレイクするための回路を設計した.具体的には,ネットワーク中の1024ビット公開鍵のあらゆるペアの最小公倍数を求める回路をFPGAに実装した.これにより,不適切に生成された公開鍵を2つの素因数に分解できることが可能となり,RSA暗号化された暗号文を平文に変換することができる.これらのFPGA上への実装はDSPブロックとメモリブロックを効率的に利用しており,GPFPGAのフレームワークが効果的であることを実証している.また,これらは,研究代表者らが以前に考案したFDFMアプローチ(Few DSP slices Few Memory block approach)にもとづいている.FDFMアプローチは少ない個数のDSPブロックとメモリブロックで専用プロセッサを構成し,それを大量に配置して最大限の並列化を目指すものである. DSPブロックやメモリブロックを最大限に効果的利用することができ,ソフトウェアのよる計算処理より100倍程度の高速化が可能な場合もあり,GPFPGAのフレームワークが有効であることが示せた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

GPFPGAのフレームワークにより,従来より,すぐれたハードウェアアルゴリズムをFPGAに実装することが可能となった.概ね順調に研究が進展していると言える

今後の研究の推進方策

FPGAには,DSP block,Block RAM,CLB (Configurable Logic Block)の3つの構成要素がある.これまでは,DSP blockとBlock RAMの利用については,効率よく行えているが,CLBについては論理合成ツールまかせで,十分に活用できているとは言えない.今後はこのCLBを効率よく用いるGPFPGAを提案していきたい.

次年度使用額が生じた理由

次年度に発売される高価なFPGAボードを購入する予定のため繰越金が生じた.

次年度使用額の使用計画

FPGAボードを購入する予定である.

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2014

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] An Efficient Implementation of the One-Dimensional Hough Transform Algorithm for Circle Detection on the FPGA2014

    • 著者名/発表者名
      Xin Zhou, Yasuaki Ito, Koji Nakano
    • 学会等名
      International Symposium on Computing and Networking
    • 発表場所
      静岡
    • 年月日
      2014-12-09 – 2014-12-11
  • [学会発表] An Efficient Implementation of the Gradient-based Hough Transform using DSP slices and block RAMs on the FPGA2014

    • 著者名/発表者名
      Xin Zhou, Yasuaki Ito, Koji Nakano
    • 学会等名
      International Parallel and Distributed Processing Symposium
    • 発表場所
      Phoenix, USA
    • 年月日
      2014-05-19 – 2014-05-23

URL: 

公開日: 2016-06-03  

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