並列FPGAシステムにおけるOpenCLを用いた宇宙輻射輸送コードの演算加速

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2018-07-23
• タイトル: 並列FPGAシステムにおけるOpenCLを用いた宇宙輻射輸送コードの演算加速
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: FPGA
• 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: 筑波大学計算科学研究センター
• 著者所属: 筑波大学計算科学研究センター／筑波大学システム情報工学研究科
• 著者所属: 筑波大学システム情報工学研究科／筑波大学計算科学研究センター
• 著者所属: 筑波大学計算科学研究センター／筑波大学システム情報工学研究科
• 著者所属: 筑波大学計算科学研究センター／筑波大学数理物質科学研究科
• 著者所属: 東北大学天文学教室
• 著者所属: 筑波大学計算科学研究センター／筑波大学数理物質科学研究科
• 著者名: 藤田, 典久; 小林, 諒平; 山口, 佳樹; 朴, 泰祐; 吉川, 耕司; 安部, 牧人; 梅村, 雅之
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 近年注目されている High Performance Computing (HPC) における挑戦の一つに，どのようにして Field Programable Gate Array (FPGA) 技術を用いて，高い性能と低い低消費電力を次世代スーパーコンピュータシステムで達成するかというものがある．従来手法ではソフトウェアの開発者が Hardware Description Language (HDL) を用いて FPGA 回路を開発することは困難であったが，近年の FPGA における開発環境の進歩により，高位合成の利用が一般的になりつつあり，HDL の記述なしに FPGA 開発が可能になりつつある．本研究では，初期宇宙の研究に重要な輻射輸送を解くプログラム Accelerated Radiative transfer on Grids using Oct-Tree (ARGOT) で用いられているアルゴリズムである Authentic Radiation Transfer (ART) 法を OpenCL で記述して FPGA 向けに最適化を行い，また，今後の展望として，ART 法の計算をどのようにして複数 FPGA で並列計算を行うかについて述べる．これまでの研究では，FPGA 内の Block RAM (BRAM) に収まる大きさの問題しか解けず，ARGOT で実際に計算したい問題サイズに対応できなかったが，大容量の DDR メモリを併用することで実用的な問題サイズを FPGA で解けるようになった．CPU，GPU，FPGA 間での性能比較を行い，CPU と比べて 6.9 倍の高速化が達成され，GPU との比較では GPU と同程度の性能を達成した．FPGA 実装の性能は GPU と同程度であるが，自ら通信機構を操作できる FPGA の方が通信オーバーヘッドは GPU と比べると小さく，並列計算を行う際の性能は GPU の性能を超えられると考えられ，今後，並列 FPGA 計算の実装を行う予定である．
• 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 2018-HPC-165, 号 27, p. 1-8, 発行日 2018-07-23
• 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