| 研究課題/領域番号 |
26420472
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| 研究機関 | 北海学園大学 |
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研究代表者 |
小幡 卓司 北海学園大学, 工学部, 教授 (20214215)
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| 研究分担者 |
和田 健 大阪府立大学工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00469587)
早川 潔 大阪府立大学工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (20325575)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ヘルスモニタリング / 分散処理 / 振動処理 / 音響解析 |
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| 研究実績の概要 |
計算機の性能向上を支えてきた半導体プロセスルールの微細化は，頭打ちになりつつある．それに伴い，CPUの高性能化は鈍化しつつある．CPUの性能向上に依存しないアプローチとして，GPUやFPGAなどの利用が盛んとなっている．特に，FPGAは，演算パイプラインおよびデータ供給機構をFPGA上に実装することにより，高い演算性能や電力効率を達成できることが報告されている．また，FPGAに関しては，CPUとFPGAを混載するデバイスが登場し，注目を集めている．Zynq-7000 All Programmable SoCシリーズは，組み込みCPUで知られるARMとFPGAをワンチップ上に搭載するSoCである．これは，キャッシュやDRAMを共有するなど，従来のFPGAにはない特長を備える．さらに，ARMは通常のLinuxが動作するため，既存のソフトウェアを活用できることもメリットである．
本研究では，低消費電力で安価なSAFHCを開発中である．計算ノードには，ARM搭載の組込マイコンとFPGAを採用することで，クラスタ全体の消費電力とコストを下げることができる．しかし，ARMの演算性能は向上してはいるものの，従来のPCに用いられてきたCPUと比較すると劣る．そこで，計算ノードにARMとFPGAがワンチップに内蔵されているZynqに着目し，その評価ボードであるZYBOを計算ノードとして用いる．FPGA部分にアプリケーションに特化したアクセラレータを実装し，ARMと協調動作することで，演算性能と電力効率の向上が可能である．
本論文では，ZYBOにおいて，FDTD法(Finite Difference Time Domain method)(3)による音響解析専用FPGAを実装し，その性能を評価した．そして，ZynqをはじめとするCPU/FPGA混載デバイスにおけるFPGAの利用について考察した．
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