| 講演名 | 2015-01-30 Vivado HLSを用いた数値計算ハードウェアの実装手法に関する検討(FPGA応用(2),FPGA応用及び一般) 仲宗根 宏貴, 長名 保範, 長田 康敬, |
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| 抄録(和) | 数値計算のアクセラレータとして、FPGA上に専用の演算パイプラインを構築する手法がさまざまな分野の科学技術計算において試されており、実効性能や消費電力などの面での有効性が期待されている。しかし、FPGA上に専用の演算パイプラインを構築するには、ハードウェア記述言語によって回路設計を行う必要があり、これは物理学や生命科学の研究者にとっては容易ではない。しかし、近年では浮動小数点演算をサポートする高位合成ツールも登場しており、これが数値計算アクセラレータの実装を容易にする可能性が充分に考えられる。そこで本研究では、高位合成ツールVivado HLSを用いてC言語による数値計算ハードウェアを構成するための手法について、2次元の正方格子上で拡散方程式を解く回路をテストケースとして検討を行った。境界条件の与え方や数値積分の手法を変更していくつかの実装を行い、パイプライン化やインライン展開などの最適化指示が効果的なケースとそうでないケースがあることを確認した。これらの結果から、ある程度注意が必要であるものの、短い時間でさまざまな実装を試すことが可能であり、数値計算のカーネルの実装において高位合成が有効な手段になりうると考えられる。 |
| 抄録(英) | FPGAs are one of hopeful candidate of accelerator for scientific computing in near future. There are many attempts in various area of science, to build custom numerical pipelines on FPGAs to realize high-performance and low-power computing platform. However, FPGA design basically requires HDL design skills, that is not familiar with scientists in physics, life science and other field of sciences. The aim of this research is to find out an effective way to design an accelerator for scientific computation using high-level synthesis (HLS) tools, that support floating-point computation. In this report, solvers diffusion equation on 2-D orthogonal grid had implemented in both HDL and HLS as benchmark, with different ways to give boundary conditions and different methods of numerical integration. As the result, the resulting circuit synthesized by Vivado HLS had reasonable size and performance. While Vivado HLS requires a little care about way of coding in C, users can try pipelining or inline expansion of loops and functions easily. Thus, it is reasonable to say that using HLS to implement kernels of scientific computation can be an effective solution. |
| キーワード(和) | FPGA / 高位合成 / Vivado HLS / ステンシル計算 |
| キーワード(英) | FPGA / High Level Synthesis / Vivado HLS / Stencil Computation |
| 資料番号 | VLD2014-135,CPSY2014-144,RECONF2014-68 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | RECONF |
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| 開催期間 | 2015/1/22(から1日開催) |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | |
| 幹事氏名（英） | |
| 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） | Vivado HLSを用いた数値計算ハードウェアの実装手法に関する検討(FPGA応用(2),FPGA応用及び一般) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A feasibility study on implementing numerical applications on FPGAs using Vivado HLS |
| 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） | 高位合成 / High Level Synthesis |
| キーワード(3)（和/英） | Vivado HLS / Vivado HLS |
| キーワード(4)（和/英） | ステンシル計算 / Stencil Computation |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 仲宗根 宏貴 / Hiroki NAKASONE |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 琉球大学大学院理工学研究科 Graduate School of Sciece and Technology, University of the Ryukyus |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 長名 保範 / Yasunori OSANA |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 琉球大学工学部電気電子工学科 Dept. of Electrical and Electronics Engineering, University of the Ryukyus |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 長田 康敬 / Yasunori NAGATA |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 琉球大学工学部電気電子工学科 Dept. of Electrical and Electronics Engineering, University of the Ryukyus |
| 発表年月日 | 2015-01-30 |
| 資料番号 | VLD2014-135,CPSY2014-144,RECONF2014-68 |
| 巻番号（vol） | vol.114 |
| 号番号（no） | 428 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |