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2015 年度 実績報告書

再構成型HPCシステムにおけるデバイス間の高速通信基盤の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26730032
研究機関川崎医療福祉大学

研究代表者

近藤 真史  川崎医療福祉大学, 医療技術学部, 講師 (90590133)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードGASLシステム / 非同期式回路 / アービタ / リングバス / FPGA
研究実績の概要

提案したリングセグメントバス(RSB)型GALSシステムに対する分散型アービタのFPGA実装とその性能評価を行った.
まず,RSBにおけるFPGA間の通信は,アービタ間で非同期的に交わされるパラレル通信と,バスを接続後にFPGA内のコンポーネント間で交わされるシリアル通信に大別される.前者については,バスの構築頻度を勘案すると高速な伝送速度は冗長となるため,GPIOを用いたシングルエンド伝送とする.一方,後者には大容量のデータ転送を想定し,SMAケーブルを用いた高速な差動伝送により実現する.以上の異なる伝送方式を実現するため,本研究ではXilinx XM105拡張カード(GPIO×40)とXM104(SMA×8)により,同社製FPGA KC705のIOを拡張し,これを単位として4つのFPGAからなるRSBの実装環境を構築した.これに分散型アービタを実装し,ロジックアナライザにより内部信号を観測した結果,バスの構築・解放動作および並列構築など,分散型アービタにおける所望の動作を全て確認することができた.
次に,RSBの性能を明らかとするとためGALSシステムの性能評価ツールを開発した.本ツールでは,確率時限ペトリネット(STPN)によりモデル化されたGALSシステムを入力として,モンテカルロ法に基づいて速度性能を算出するものであり,STPNの入力インタフェースと行列圧縮による高速評価機能を備えている.また,モデル化の際における動作の正しさを保証するため,モデル検査によるSTPNの自動検証手法を導入している.以上に基づいて,FPGA実装時のシミュレーション結果から動作ごとの遅延情報を抽出して性能評価を行った.その結果,RSBは既存のバス構成に比して約3倍の速度性能を実現可能であり,特にFPGA数が少なくその間のバス遅延が小さい場合にその傾向が顕著に現れることが示唆された.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] GALSシステムの最適設計化を目的とした性能評価ツール2015

    • 著者名/発表者名
      近藤真史, 横川智教, 佐藤洋一郎, 有本和民
    • 雑誌名

      コンピュータソフトウェア

      巻: 32 ページ: 115-130

    • DOI

      http://doi.org/10.11309/jssst.32.4_115

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 複数のFPGAに対する分散型非同期式アービタの実装と評価2016

    • 著者名/発表者名
      中野涼太,近藤真史,横川智教,佐藤洋一郎,有本和民
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2016
    • 発表場所
      東京大学(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2016-05-16 – 2016-05-16
  • [学会発表] 複数のFPGAに対する分散型非同期式アービタの実装と評価2016

    • 著者名/発表者名
      中野涼太,荒木英友,近藤真史,横川智教,佐藤洋一郎,有本和民
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-16
  • [学会発表] Verilog-HDLによる大規模ハードウェア設計の検証支援ツールの開発2016

    • 著者名/発表者名
      森光勇太,横川智教,近藤真史,宮崎仁,佐藤洋一郎,有本和民
    • 学会等名
      電子情報通信学会VLSI設計技術研究会
    • 発表場所
      沖縄青年会館(沖縄県・那覇市)
    • 年月日
      2016-02-29 – 2016-02-29
  • [学会発表] 大規模ハードウェアIPへの記号モデル検査の適用事例2015

    • 著者名/発表者名
      森光勇太,横川智教,近藤真史,宮崎仁,佐藤洋一郎,有本和民
    • 学会等名
      電子情報通信学会VLSI設計技術研究会
    • 発表場所
      小樽商科大学(北海道・小樽市)
    • 年月日
      2015-06-17 – 2015-06-17

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公開日: 2017-01-06  

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