Creation of Scalable Computers and their System Software for Post-Moore Era

为后摩尔时代创建可扩展计算机及其系统软件

• 批准号: 20H00593
• 负责人: 佐野 健太郎
• 金额: $ 28.62万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00593/
• 关键词: データフロー計算モデル; 布線論理; 計算機アーキテクチャ; システムソフトウェア; ポストムーア時代; 布線論理型; FPGA; SYCL

スケーラブルデータフロー（SDF）システムの構築を目指し、COMP、PROGSYS、APPの3グループ体制により、計算機構とモデル、プログラミングモデルとシステムソフト、アプリ（APP）の研究を実施した。COMPでは、SDFアーキテクチャとして粗粒度再構成可能アレイ(CGRA)の基本構成とその評価フレームワークを用いて、内部結合網の探索を行った。また、マルチFPGAに対して効率的にタスクをオフロードするためのタスク管理機構や、グラフ幅優先探索、点群処理のデータフローハードウェアを設計しその基礎評価を行った。PROGSYSでは、FPGAクラスタ向けのタスク割当てを研究開発した。計算と再構成の重畳により再構成時間を隠蔽し、さらに隣接FPGAへのタスク割当てにより直接網の利用を促進することで、タスク並列処理のメイクスパンを短縮した。また、OpenACC/OpenMP target構文からOpenCLに変換するコンパイラを開発した。OpenCLに変換することにより、NVIDIAのみならずAMDのGPUやFPGA向けにコンパイル可能となる。この他、ARM SVE向けオフロードコードの生成方法を検討した。また、動的依存関係の探索コストを削減するために、組み込みアプリ向けにOpenMPのtask構文を静的なタスク記述に拡張する方法を提案し、簡単なタスクグラフでその効果を確認した。APPでは、並列化された幅優先探索アルゴリズムを基にグラフの幅優先探索専用アクセラレータHyGTAを再設計することとし、そのシミュレータ開発に着手した。また、近似凸包の計算法について、複数FPGAによる並列処理で近似精度を向上させる手法を実装した。さらに、複数FPGAによるアプリの機能検証高速化を目的として、複数FPGAの動作記述を単一の大規模FPGAの動作記述に自動変換するツールを提案し評価を行った。

ス ケ ー ラ ブ ル デ ー タ フ ロ ー (SDF) シ ス テ ム の build を refers し, COMP, PROGSYS, APP の 3 グ ル ー プ system に よ り, computing mechanism と モ デ ル, プ ロ グ ラ ミ ン グ モ デ ル と シ ス テ ム ソ フ ト, ア プ リ (APP) の を be applied し た. COMP で は, SDF ア ー キ テ ク チ ャ と し て coarse-grained reconstitution may ア レ イ (CGRA) の basic composition と そ の review 価 フ レ ー ム ワ ー ク を with い て line, as well as the combination of internal network の explore を っ た. ま た, マ ル チ FPGA に し seaborne て sharper rate に タ ス ク を オ フ ロ ー ド す る た め の タ ス ク management agencies や, グ ラ フ picture first explored, some group of 処 の デ ー タ フ ロ ー ハ ー ド ウ ェ ア を design し そ の based evaluation 価 を line っ た. PROGSYSで で and FPGA ラスタ ラスタ are engaged in け <s:1> タス てを research and development of てを た. Computing と constitute の again heavy 畳 に よ り government to constitute the time を し, shadowing さ ら に 隣 by FPGA へ の タ ス ク cut when て に よ り net の directly using を promote す る こ と で, タ ス ク parallel 処 Richard の メ イ ク ス パ ン を shortening し た. ま た, OpenACC/OpenMP target compose text か ら OpenCL に variations in す る コ ン パ イ ラ を open 発 し た. OpenCL に variations in す る こ と に よ り, NVIDIA の み な ら ず AMD の GPU や FPGA to け に コ ン パ イ ル may と な る. <s:1> <s:1> he, ARM SVE, asked け, フロ, ドコ, ド, ド generation method を検 for た た. ま た, dynamic dependent masato is の explore コ ス ト を cut す る た め に, group み 込 み ア プ リ to け に OpenMP の task compose text を static な タ ス ク account に company, zhang す る method proposed を し, Jane 単 な タ ス ク グ ラ フ で そ の unseen fruit を confirm し た. APP で は, parallel さ れ た picture first explored ア ル ゴ リ ズ ム を base に グ ラ フ の picture first explored 専 with ア ク セ ラ レ ー タ HyGTA を redesign す る こ と と し, そ の シ ミ ュ レ ー タ open 発 に to し た. ま た, approximate convex hull の calculation method に つ い て, plural FPGA に よ る parallel 処 Richard で approximation precision を upward さ せ る gimmick を be loaded し た. さ ら に, plural FPGA に よ る ア プ リ の high speed function 検 card を purpose と し て, plural FPGA の action described を 単 one の large-scale FPGA の movement account に automatic variations in す る ツ ー ル を proposal し review 価 を line っ た.

项目成果

Dedicated Inter-FPGA Networks for Scalable Reconfigurable Computing

用于可扩展可重构计算的专用 FPGA 间网络

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryota Hatayama;and Kenya Sato;Kentaro Sano
• 通讯作者: Kentaro Sano

マルチFPGAシステムの高位合成シミュレーション手法に関する検討

多FPGA系统高级综合仿真方法研究

• 发表时间: 2022
• 期刊: 電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会 信学技法
• 作者: 池原 陽大;本吉 圭吾;福田 航生;眞邉 泰斗;柴田 裕一郎;上野 知洋;佐野 健太郎
• 通讯作者: 佐野 健太郎

ESSPER: FPGA Cluster for Research on Reconfigurable HPC with Supercomputer Fugaku

ESSPER：用于研究超级计算机 Fugaku 可重构 HPC 的 FPGA 集群

• 发表时间: 2022
• 作者: Choji Fukuhara;Tomoya Taniguchi;Kentaro Uchida;Hiroshi Akama;Ryo Watanabe;Kentaro Sano
• 通讯作者: Kentaro Sano

Implementation of a Stencil Computation Framework for BCM Applicable to FPGA Clusters

适用于FPGA集群的BCM Stencil计算框架的实现

• 发表时间: 2022
• 期刊: RESEARCH POSTER paper, 4th R-CCS International Symposium
• 作者: Daiki Furukawa;Tatsuma Mori;Keigo Motoyoshi;Taito Manabe;Yuichiro Shibata;Tomohiro Ueno and Kentaro Sano
• 通讯作者: Tomohiro Ueno and Kentaro Sano

FPGAによる高速な近似凸包計算

使用FPGA进行高速近似凸包计算

• 发表时间: 2020
• 期刊: 電子情報通信学会リコンフィギャラブルシステム研究会 信学技法
• 作者: 森龍馬;眞邉泰斗;柴田裕一郎
• 通讯作者: 柴田裕一郎