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

基本信息

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

项目摘要

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。

为了构建可扩展数据流（SDF）系统，我们通过COMP，Progsys和App的三组进行了研究计算机制和模型，编程模型和系统软件以及应用程序（APP）的研究。 COMP将粗粒粒度可重构数组（CGRA）作为SDF体系结构及其评估框架的基本配置来搜索内部耦合网络。我们还设计了一种任务管理机制，用于为多FPGA的有效卸载任务，以及用于图形宽度优先搜索和点云处理的数据流硬件，并执行了基本评估。 Progsys研究并开发了FPGA集群的任务分配。通过覆盖计算和重建，隐藏了重建时间，并通过将任务分配给相邻的FPGA，进一步促进直接网络的使用，任务并行处理的制造范围缩短了。我们还开发了一个编译器，将OpenACC/OpenMP目标语法转换为OpenCL。通过将其转换为OpenCL，它不仅可以为NVIDIA进行编译，还可以针对AMD GPU和FPGA进行编译。此外，我们研究了如何为ARM SVE生成卸载代码。此外，为了降低搜索动态依赖性的成本，我们提出了一种将OpenMP任务语法扩展到嵌入式应用程序的静态任务描述的方法，并使用简单的任务图检查了此效果。在应用程序中，我们决定重新设计Hygta Accelerator，该加速器专用于宽度优先搜索基于并行宽度优先搜索算法的图形，并开始开发模拟器。此外，已经实施了一种计算近似凸壳的方法，以通过使用多个FPGA并行处理来提高近似精度。此外，为了使用多个FPGA加速应用功能验证，我们提出并评估了一种工具，该工具自动将多个FPGA的操作描述转换为单个大型FPGA的操作描述。

项目成果

期刊论文数量（109）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A SYCL-based high-level programming framework for HPC programmers to use remote FPGA clusters

基于SYCL的高级编程框架，供HPC程序员使用远程FPGA集群

DOI：
10.1145/3535044.3535058
发表时间：
2022
期刊：
Proceedings of International Symposium on Highly-Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies (HEART)
影响因子：
0
作者：
Satoshi Kaneko;Hiroyuki Takizawa;and Kentaro Sano
通讯作者：
and 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

DOI：
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
影响因子：
0
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

Experimental survey of FPGA-based monolithic switches and a novel queue balancer

基于 FPGA 的单片交换机和新型队列平衡器的实验研究

DOI：
10.1109/tpds.2023.3244589
发表时间：
2023
期刊：
IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems (TPDS)
影响因子：
0
作者：
Philippos Papaphilippou;Kentaro Sano;Boma A. Adhi;and Wayne Luk
通讯作者：
and Wayne Luk

SYCL programming for collaboration of x86 and friends

用于 x86 和朋友协作的 SYCL 编程

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
C. Xu;Y. Makihara;R. Liao;H. Niitsuma;X. Li;Y. Yagi;J. Lu;Hiroyuki Takizawa
通讯作者：
Hiroyuki Takizawa

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
RESEARCH POSTER paper, 4th R-CCS International Symposium
影响因子：
0
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

DOI：
{{ item.doi }}
发表时间：
{{ item.publish_year }}
期刊：
{{ item.journal_name }}
影响因子：
{{ item.factor }}
作者：
{{ item.authors }}
通讯作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

佐野健太郎其他文献

FPGAによる津波シミュレーションと最新FPGA の性能評価

使用 FPGA 进行海啸模拟以及最新 FPGA 的性能评估

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
伊藤涼;鈴木隼人;上野知洋;佐野健太郎;山本悟;田中大智;長洲航平;上野知洋;Kentaro Sano;佐野健太郎
通讯作者：
佐野健太郎

ポストムーアとFPGAによるカスタムコンピューティング

使用 Postmoore 和 FPGA 进行定制计算

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
伊藤涼;鈴木隼人;上野知洋;佐野健太郎;山本悟;田中大智;長洲航平;上野知洋;Kentaro Sano;佐野健太郎;長洲航平;佐野健太郎;佐野健太郎;佐野健太郎;佐野健太郎;Daichi Tanaka;上野知洋;上野知洋;佐野健太郎;田中大智;Kohei Nagasu;Kohei Nagasu;Kohei Nagasu;Kohei Nagasu;Kohei Nagasu;Performance Improvement of FPGA-Based Stream Computing by Bandwidth Compressor;Tomohiro Ueno;Kohei Nagasu;Kentaro Sano;佐野健太郎;佐野健太郎;長州航平;佐野健太郎
通讯作者：
佐野健太郎

半導体技術動向から読み解くFPGAコンピューティングへの期待

从半导体技术趋势解读对 FPGA 计算的期望

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
伊藤涼;鈴木隼人;上野知洋;佐野健太郎;山本悟;田中大智;長洲航平;上野知洋;Kentaro Sano;佐野健太郎;長洲航平;佐野健太郎;佐野健太郎;佐野健太郎;佐野健太郎;Daichi Tanaka;上野知洋;上野知洋;佐野健太郎;田中大智;Kohei Nagasu;Kohei Nagasu;Kohei Nagasu;Kohei Nagasu;Kohei Nagasu;Performance Improvement of FPGA-Based Stream Computing by Bandwidth Compressor;Tomohiro Ueno;Kohei Nagasu;Kentaro Sano;佐野健太郎;佐野健太郎;長州航平;佐野健太郎;上野友也;長州航平;上野知洋;Kentaro Sano;佐野健太郎
通讯作者：
佐野健太郎