| 講演名 | 2008-05-23 複数のFPGAを用いた高性能流体解析システムの検討(応用3) 森下 博和, 長名 保範, 藤田 直行, 天野 英晴, |
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| 抄録(和) | 計算流体力学(CFD)は大量の浮動小数点演算を行うことで知られ、満足な性能を得るためには、強力なスーパーコンピュータを長期間利用することが必要で、そのコストが問題となっている。そこで本研究では、FPGAを複数用いた安価な計算システムを用い、アプリケーション内で行われる反復計算をハードウェア化して高速処理を行う、性能対コスト比に優れたシステムの実現を試みる。まず、JAXAの開発したCFDパッケージであるUPACSに対して、その実行時間のプロファイリングを行った。その結果から、実行時間の割合が最も大きい時間積分ルーチンとデータの依存関係の少ない精度修正ルーチンをハードウェア化に選んだ。設計にはVerilog-HDLを用い、Xilinx ISE8.2.03iを用いて論理合成を行った。その結果、精度修正部ではXilinx VX4VLX200 FPGAを2個、VX4VSX55を2個用いることによって、Itanium 21.5GHzを用いたPCの約170倍程度、時間積分部ではVX4VLX100 FPGAを2個用いることによって約46.8倍程度の高速化を見込める事が分かった。 |
| 抄録(英) | Computational Fluid Dynamics (CFD) is known as an application that requires massively floating point operations, and the cost for using powerful supercomputers long time often becomes great. Instead, we propose a cost effective accelerator that enhance the computational speed by using hardware modules built in multiple FPGAs. Here, we adopted UPACS, a CFD package developed by JAXA, and based on its profiling, we selected two kernels as targets of acceleration: the time integral routing that occupies the largest computation time and the error modification routine whose data dependency is relatively low. Hardware design of the above kernels was described in Verilog-HDL and Xilinx ISE 8.2i is used for logic synthesis. As a result, we achieved about 170 times performance of the Itanium2 1.5GHz PC on the error modification routine by using two VX4VLX200 and two VX4VSX55 FPGAs. On time integral routine, the speed is 46.8 times of the Itanium2 1.5GHz PC by using two FPGAs. |
| キーワード(和) | FPGA / CFD / 専用計算機 / 計算流体力学 |
| キーワード(英) | FPGA / Custum Computer / Computational Fluid Dynamics |
| 資料番号 | RECONF2008-21 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | RECONF |
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| 開催期間 | 2008/5/15(から1日開催) |
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| 幹事氏名（和） | |
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| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Reconfigurable Systems (RECONF) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 複数のFPGAを用いた高性能流体解析システムの検討(応用3) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Implementation and Evaluation of an Efficient Fluid Analysis System on Multiple FPGAs |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | FPGA / FPGA |
| キーワード(2)（和/英） | CFD / Custum Computer |
| キーワード(3)（和/英） | 専用計算機 / Computational Fluid Dynamics |
| キーワード(4)（和/英） | 計算流体力学 |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 森下 博和 / Hirokazu MORISHITA |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 慶應義塾大学理工学部 Faculty of science and Technology, Keio University |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 長名 保範 / Yasunori OSANA |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 慶應義塾大学理工学部 Faculty of science and Technology, Keio University |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 藤田 直行 / Naoyuki FUJITA |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 宇宙航空研究開発機構研究開発本部 ARD Japan Aerospace Exploration Agency |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 天野 英晴 / Hideharu AMANO |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 慶應義塾大学理工学部 Faculty of science and Technology, Keio University |
| 発表年月日 | 2008-05-23 |
| 資料番号 | RECONF2008-21 |
| 巻番号（vol） | vol.108 |
| 号番号（no） | 48 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |