FPGAによる津波シミュレーションの専用ストリーム計算ハードウェアと性能評価

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2015-06-19
• タイトル: FPGAによる津波シミュレーションの専用ストリーム計算ハードウェアと性能評価
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Performance Evaluation of FPGA-based Stream Computing Hardware Customized for Tsunami Simulation
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: HPCアーキテクチャ
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 東北大学
• 著者所属: 会津大学
• 著者所属: 会津大学
• 著者所属: 会津大学
• 著者所属: 会津大学
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Tohoku University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): The University of Aizu
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): The University of Aizu
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): The University of Aizu
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): The University of Aizu
• 著者名: 佐野, 健太郎; 河野, 郁也; 中里, 直人; Alexander, Vazhenin; Stanislav, Sedukhin
• 著者名(英): Kentaro, Sano; Fumiya, Kono; Naohito, Nakasato; Alexander, Vazhenin; Stanislav, Sedukhin
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 浅水方程式の数値解法の一つである MOST(Method Of Splitting Tsunami) に基づく津波シミュレーションが開発されている。一般的な大規模計算センター等ではなく、電力や設置スペースの限られた遠隔地において地震発生後に高速にシミュレーションが可能な小型で低電力なシステムが求められているが、近年では、計算アルゴリズムを直接ハードウェアにマッピングし低消費電力な高速計算が可能となる点で、回路再構成可能半導体デバイス FPGA を用いたカスタム計算が注目を集めている。本研究では、津波シミュレーションのソフトウェアプログラムを解析し、ハードウェア実装に適したストリーム計算化を施した上で、単精度浮動小数点計算を行う大規模パイプラインとしてその専用ハードウェアを設計する。28nm テクノロジによる最新の Statix V FPGA を用いて試作実装を行ったところ、僅か 4.0GB/s のストリーム帯域にも関わらず 80GFlop/s を超える実効性能の見積もりが得られた。
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: Tsunami simulation has been developed based on MOST (Method Of Splitting Tsunami), which is one of the widely used numerical solvers for the shallow water equations (SWEs). As a platform for a high-speed tsunami simulation system operatable in power-limited mobile environment, FPGA-based custom computing machines are promising for their power-efficiency brought by custom hardware elaborated for and individual target target application. In this paper, we design a custom hardware with a large-scale floating-point pipline for tsunami simulation after designing a stream algorithm for the 1D SWE solver by analyzing its software code. For prototype implementation with a state-of-the-art 28nm FPGA, we estimate that computing performance higher than 80 GFlop/s is available with a stream bandwidth of only 4.0 GB/s for single-precision floating-point operations at 200 MHz.
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AN10463942
• 書誌情報: 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）; 巻 2015-HPC-149, 号 5, p. 1-7, 発行日 2015-06-19
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2188-8841
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会