多重複合演算加速機構を用いた次世代スーパーコンピューティング

采用多重复杂运算加速机制的下一代超级计算

• 批准号: 21H04869
• 负责人: 朴 泰祐
• 金额: $ 26.71万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04869/
• 关键词: 異種複合演算加速装置; FPGAプログラミング; 複合演算装置プログラミング; 並列FPGA処理; 複合演算加速環境; FPGA高位合成; OpenACC; Ethernet Frame; HBMメモリ; 演算加速装置; FPGA; GPU; 並列プログラミング; 高性能計算

複数の演算加速機構としてGPUとFPGAの両者を用いた次世代スーパーコンピューティングのプラットフォーム、言語処理系、並列FPGA処理技術、アプリケーション実行、FPGAストレージに関する総合的な研究を実施した。GPUとFPGAの統合プログラミング環境として、OpenACC単一言語（C言語実装）で記述したコードを商用または研究用デバイスコンパイラをバックエンドとして呼び出すメタコンパイラのプロトタイプ実装により、宇宙物理の実アプリケーションコードをGPUのみの演算加速に比べ、最大で10倍高速化することに成功した。また、HBMを搭載したFPGAにおける高性能アプリケーション実行APIのプロトタイプ開発を行った。FPGA間通信網については、これをEthernet Frameでデータストリーム処理する環境を構築した。また、FPGAをコントローラとしてSSDを高速かつ柔軟に制御するシステム等の研究開発を行った。これらの成果として10編の査読付き学術論文の公表と、12件の国際会議発表（うち5件は招待講演）を行った。

对下一代超级计算平台进行了全面的研究，使用GPU和FPGA作为多个算术加速器，语言处理系统，并行FPGA处理技术，应用程序执行和FPGA存储。作为GPU和FPGA的集成编程环境，我们成功地实施了一种原型元编译器，该原型使用商业或研究设备编译器称呼用OpenACC单语言（C语言实施）编写的代码作为后端，并在实际的天体应用程序代码中实现了比GPU-GPU-GPU-andly-onerply-onerply-andylely ly-onlysly lyslysly的速度最高10倍。我们还为配备了HBM的FPGA开发了高性能应用程序执行API的原型。关于InterFPGA通信网络，已经创建了一个环境，该环境使用以太网框架处理数据流。此外，对使用FPGA作为控制器来控制SSD的系统进行了研发。因此，发表了10篇由同行评审的学术论文，并提出了12个国际会议（其中5次邀请了讲座）。

项目成果

Design and Performance Evaluation of UCX for Tofu-D Interconnect with OpenSHMEM-UCX on Fugaku

使用 Fugaku 上的 OpenSHMEM-UCX 进行 Tofu-D 互连 UCX 的设计和性能评估

• DOI: 10.1109/paw-atm56565.2022.00010
• 发表时间: 2022
• 期刊: 2022 IEEE/ACM Parallel Applications Workshop: Alternatives To MPI+X (PAW-ATM)
• 作者: Watanabe Yutaka;Sato Mitsuhisa;Tsuji Miwako;Murai Hitoshi;Boku Taisuke
• 通讯作者: Boku Taisuke

Successfull FPGA Programming

成功的 FPGA 编程

• 发表时间: 2021
• 作者: Nittono;H.;Saito;H.;Ihara;N.;Fenocchio;D. N.;& Andreau;J. M.;Taisuke Boku
• 通讯作者: Taisuke Boku

Cygnus-BD: the Big Memory Supercomputer for HPC, Big Data and AI

Cygnus-BD：适用于 HPC、大数据和人工智能的大内存超级计算机

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuki Osumi;Naotaka Umekawa;Hitomi Komata;Shinpei Hayashi;Taisuke Boku
• 通讯作者: Taisuke Boku

oneAPIを用いたGPU・FPGA混載ノードにおける宇宙物理シミュレーションコードARGOTの実装

使用oneAPI在GPU/FPGA混合节点上实现天体物理模拟代码ARGOT

• 发表时间: 2022
• 期刊: 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）
• 作者: 柏野隆太;小林諒平;藤田典久;朴泰祐
• 通讯作者: 朴泰祐

How FPGA can compensate with High Performance Computing ?

FPGA如何弥补高性能计算的不足？

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuki Osumi;Naotaka Umekawa;Hitomi Komata;Shinpei Hayashi;Taisuke Boku;河内 亮周;Takashi Ikegami;根本 香絵;Taisuke Boku
• 通讯作者: Taisuke Boku