| 講演名 | 2012-09-19 密結合FPGAクラスタの試作と格子ボルツマン計算の実装 佐野 健太郎, 高野 芳彰, 鈴木 隼人, 千葉 諒太郎, 山本 悟, |
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| 抄録(和) | 本研究では、FPGA同士を低遅延且つ高帯域で直接接続した密結合FPGAクラスタ、およびその上で格子ボルツマン計算を行なうためのカスタム計算アーキテクチャを提案し、試作実装に向けた設計を行なっている。強スケーリングにおいては、ノード数が増えるにつれて各ノードが担当する計算サイズが減少するため通信時間を隠蔽できなくなり、性能のスケーラビリティが低下する。これを避けるために、本研究では、アクセラレータとして用いるFPGAを専用のアクセラレータドメインネットワーク(ADN)により直結した、密結合FPGAクラスタを開発している。また、流体力学計算手法の一つである格子ボルツマン法(LBM)に対し、密結合FPGAクラスタ上でADNを効率良く利用しながらカスタム計算を行なうためのアーキテクチャPCCAL(Parallel and Custom Computing Architecture for LBM)を提案し、実装によりその性能評価を進めている。本稿では、密結合FPGAクラスタについて述べた後、ストリーム化されたLBM計算を行なうLBM計算要素の構造と動作を説明する。また、 LBM計算の空間的および時間的並列性を利用するための、計算要素の2次元アレイについて述べる。最後に、試作実装の進捗について報告する。 |
| 抄録(英) | This paper presents a prototype of a tightly-coupled FPGA cluster for LBM computation, which is one of the computing methods for computational fiuid dynamics. The FPGA cluster has an accelerator domain network (ADN) to directly connect FPGAs with a high-speed and low-latency corlnection, for higher scalability in strong scaling. We propose a parallel and custom-computing architecture for LBM, PCCAL, to be efficiently implemented on the FPGA cluster with ADN. We describe a structure of a processing element for stream computation of LBM, and its 2D array to exploit the spatial and temporal parallelisms of LBM. |
| キーワード(和) | 密結合FPGAクラスタ / 格子ボルツマン法 / アクセラレータドメインネットワーク / 高性能計算 |
| キーワード(英) | tightly-coupled FPGA cluster / lattice Boltzmann method / accelerator-domain network / high-performance computation |
| 資料番号 | RECONF2012-40 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | RECONF |
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| 開催期間 | 2012/9/11(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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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） | 密結合FPGAクラスタの試作と格子ボルツマン計算の実装 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Prototyping Tightly-Coupled FPGA Cluster for Lattice Boltzmann Computation |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 密結合FPGAクラスタ / tightly-coupled FPGA cluster |
| キーワード(2)（和/英） | 格子ボルツマン法 / lattice Boltzmann method |
| キーワード(3)（和/英） | アクセラレータドメインネットワーク / accelerator-domain network |
| キーワード(4)（和/英） | 高性能計算 / high-performance computation |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 佐野 健太郎 / Kentaro SANO |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東北大学大学院情報科学研究科 Graduate School of Information Sciences Tohoku University |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 高野 芳彰 / Yoshiaki KONO |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東北大学大学院情報科学研究科 Graduate School of Information Sciences Tohoku University |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 鈴木 隼人 / Hayato SUZUKI |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 東北大学大学院情報科学研究科 Graduate School of Information Sciences Tohoku University |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 千葉 諒太郎 / Ryotaro CHIBA |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 東北大学大学院情報科学研究科 Graduate School of Information Sciences Tohoku University |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 山本 悟 / Satoru YAMAMOTO |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 東北大学大学院情報科学研究科 Graduate School of Information Sciences Tohoku University |
| 発表年月日 | 2012-09-19 |
| 資料番号 | RECONF2012-40 |
| 巻番号（vol） | vol.112 |
| 号番号（no） | 203 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |