| 講演名 | 2016-01-20 ストリーム計算ハードウェアコンパイラSPGenを用いたFPGA津波シミュレータの開発 長洲 航平(東北大), 佐野 健太郎(東北大), 河野 郁也(会津大), 中里 直人(会津大), |
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| 抄録(和) | Method Of Splitting Tsunami (MOST) は浅水方程式の数値解法であり，津波の伝搬シミュレーションにおいて幅広く使われている．この手法はしばしば多計算ノードを有するスーパーコンピュータを用いて実行されるが，大規模な計算システムにおいては災害時に迅速な対応を取ることが困難となる．この問題の解決策として，小規模ながら高性能な専用計算機の開発が挙げられる．本論文においては専用計算機のプラットフォームとして Field-Programmable Gate Arrays (FPGA) を採用し，MOST に基づく津波シミュレータを開発する．浅水方程式ソルバをストリーム計算要素 (Stream Processing Element, SPE) として設計し，その HDL コードの生成には高位合成コンパイラ SPGen を用いる．28nm 世代の ALTERA Stratix V FPGA 上に単一の SPE のみ，または2つの SPE をデータストリームの方向にカスケード接続したデザインのそれぞれを実装した．これらのデザインは，180MHz の動作周波数に対してそれぞれ 51.8GFlop/s，103.7GFlop/s の計算性能を達成する．FPGA ボードの電力を計測したところ，電力あたりの性能はそれぞれ 1.71GFlop/sW，2.91GFlop/sW であった． |
| 抄録(英) | Method of Splitting Tsunami (MOST) is a numerical solver of Shallow Water Equations (SWEs), which is used for forecasting tsunami. Tsunami Simulation using MOST is usually run with a supercomputer, however it is difficult to take a rapid responce to disaster with such a large-scale computing system. One of the solutions to this problem is development of a compact system with custom computing machines. In this paper, we use Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) as a platform to build a custom computing machine of Tsunami simulation based on MOST. We design Stream Processing Element (SPE) as a hardware SWEs solver by using our stream-computation hardware compiler, called SPGen. We implement hardware with a single SPE or two cascaded SPEs on 28nm ALTERA Stratix V FPGA, which achieves 51.8GFlop/s or 103.7GFlop/s, bringing the performance per power of 1.71GFlop/sW or 2.91GFlop/sW, respectively. |
| キーワード(和) | FPGA / ストリーム計算 / 浅水方程式 / MOST / 津波シミュレータ |
| キーワード(英) | FPGAs / stream-computation / shallow water equations / method of splitting tsunami / tsunami simulator |
| 資料番号 | VLD2015-92,CPSY2015-124,RECONF2015-74 |
| 発行日 | 2016-01-12 (VLD, CPSY, RECONF) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | VLD / CPSY / RECONF / IPSJ-SLDM / IPSJ-ARC |
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| 開催期間 | 2016/1/19(から3日開催) |
| 開催地（和） | 慶應義塾大学 日吉キャンパス |
| 開催地（英） | Hiyoshi Campus, Keio University |
| テーマ（和） | FPGA応用および一般 |
| テーマ（英） | FPGA Applications, etc |
| 委員長氏名（和） | 松永 裕介(九大) / 中島 康彦(奈良先端大) / 渡邊 実(静岡大) / 福井 正博(立命館大) / 五島 正裕(国情研) |
| 委員長氏名（英） | Yusuke Matsunaga(Kyushu Univ.) / Yasuhiko Nakashima(NAIST) / Minoru Watanabe(Shizuoka Univ.) / Masahiro Fukui(Ritsumeikan Univ.) / Masahiro Goshima(国情研) |
| 副委員長氏名（和） | 竹中 崇(NEC) / 中野 浩嗣(広島大) / 入江 英嗣(東大) / 本村 真人(北大) / 柴田 裕一郎(長崎大) |
| 副委員長氏名（英） | Takashi Takenana(NEC) / Koji Nakano(Hiroshima Univ.) / Hidetsugu Irie(Univ. of Tokyo) / Masato Motomura(Hokkaido Univ.) / Yuichiro Shibata(Nagasaki Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 冨山 宏之(立命館大) / 福田 大輔(富士通研) / 三吉 貴史(富士通研) / 鯉渕 道紘(NII) / 山田 裕(東芝) / 山口 佳樹(筑波大) / 横山 昌生(シャープ) / 高島 康裕(北九州市大) / 西出 岳央(東芝) / 小野 貴継(九大) / 津邑 公暁(名工大) / 三輪 忍(電通大) / 山下 浩一郎(富士通研) |
| 幹事氏名（英） | Hiroyuki Tomiyama(Ritsumeikan Univ.) / Daisuke Fukuda(Fujitsu Labs.) / Takashi Miyoshi(Fujitsu Labs.) / Michihiro Koibuchi(NII) / Yutaka Yamada(Toshiba) / Yoshiki Yamaguchi(Univ. of Tsukuba) / Masao Yokoyama(Sharp) / Yasuhiro Takashima(Kitakyushu City Univ.) / Takeo Nishide(Toshiba) / Takatsugu Ono(九大) / Tomoaki Tsumura(名工大) / Shinobu Miwa(電通大) / Koichiro Yamashita(富士通研) |
| 幹事補佐氏名（和） | 谷口 一徹(立命館大) / 高前田 伸也(奈良先端大) / 大川 猛(宇都宮大) / 谷川 一哉(広島市大) / 三好 健文(イーツリーズ・ジャパン) |
| 幹事補佐氏名（英） | Ittetsu Taniguchi(Ritsumeikan Univ.) / Shinya Takameda(NAIST) / Takeshi Ohkawa(Utsunomiya Univ.) / Kazuya Tanikagawa(Hiroshima City Univ.) / Takefumi Miyoshi(e-trees.Japan) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on VLSI Design Technologies / Technical Committee on Computer Systems / Technical Committee on Reconfigurable Systems / Special Interest Group on System and LSI Design Methodology / Special Interest Group on System Architecture |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ストリーム計算ハードウェアコンパイラSPGenを用いたFPGA津波シミュレータの開発 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | FPGA-based Tsunami Simulator developed by using stream-computing hardware compiler |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | FPGA / FPGAs |
| キーワード(2)（和/英） | ストリーム計算 / stream-computation |
| キーワード(3)（和/英） | 浅水方程式 / shallow water equations |
| キーワード(4)（和/英） | MOST / method of splitting tsunami |
| キーワード(5)（和/英） | 津波シミュレータ / tsunami simulator |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 長洲 航平 / Kohei Nagasu |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東北大学(略称：東北大) Tohoku University(略称：Tohoku Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 佐野 健太郎 / Kentaro Sano |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東北大学(略称：東北大) Tohoku University(略称：Tohoku Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 河野 郁也 / Fumiya Kono |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 会津大学(略称：会津大) The University of Aizu(略称：The Univ. of Aizu) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 中里 直人 / Naohito Nakasato |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 会津大学(略称：会津大) The University of Aizu(略称：The Univ. of Aizu) |
| 発表年月日 | 2016-01-20 |
| 資料番号 | VLD2015-92,CPSY2015-124,RECONF2015-74 |
| 巻番号（vol） | vol.115 |
| 号番号（no） | VLD-398,CPSY-399,RECONF-400 |
| ページ範囲 | pp.131-136(VLD), pp.131-136(CPSY), pp.131-136(RECONF), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2016-01-12 (VLD, CPSY, RECONF) |