Reconfigurable Network for High-Performance Computing Systems

用于高性能计算系统的可重构网络

• 批准号: 22K17870
• 负责人: 上野 知洋
• 金额: $ 2.91万
• 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 Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K17870/
• 关键词: リコンフィギュラブルネットワーク; 高性能計算; FPGA; データ圧縮; ストリーム処理; シストリックアレイ

本年度は、帯域圧縮ハードウェア(BCH)のアルゴリズムおよびデザインの整理とアップデート、ESSPER FPGAクラスタシステムへの実装環境整備、スケーラビリティ評価のための仮想的2次元メッシュトポロジの構築とそれを用いたアプリケーションの評価などを行った。これまでに開発してきたBCHには様々なバージョンが存在し、それぞれが回路面積重視や圧縮率重視といった特徴があるため、それらの情報をデザインごとにリスト化し、注力すべきデザインの選定を行った。また、アルゴリズムの面では、圧縮に用いる予測方式について、これまで用いてきた1次元多項式だけでなく2、3次元多項式についても既存研究等を基に調査を行った。また、BCHをESSPER FPGAクラスタに実装するための環境整備を行った。本クラスタ上のFPGAには、アプリケーションの生産性向上のためにFPGA機能を抽象化するシステムオンチップが提供されている。BCHをこのクラスタ上に実現するにあたり、インタフェース規格の統一やメモリ、ネットワークへのアクセスの整備などを行った。最後に、VCSN+BCHシステムを評価するプラットフォームとして、VCSNによる仮想2次元メッシュトポロジの構築を行った。加えて、FPGAアプリケーションとして重要な2次元シストリックアレイを、上記の仮想2次元メッシュを用いて複数FPGAシステムに拡張する研究を行った。このデザインによる性能評価では、FPGAの数にほぼ比例した処理性能を示し、実用的で有効なシストリックアレイを構築できることを示した。このシステムでは全体性能がネットワーク帯域によって制限されるため、本研究において実現するVCSN+BCHシステムの評価に最適なプラットフォームとして今後活用できる。この2次元仮想メッシュトポロジによるシストリックアレイに関する研究をまとめ、国際会議論文として投稿中である。

This year, the band pressure reduction (BCH) and the loss of the entire range of equipment and equipment, ESSPER FPGA equipment and equipment environment, equipment and equipment evaluation of the desired two-dimensional equipment and equipment construction, equipment and equipment, ESSPER FPGA equipment and equipment evaluation and equipment. This is the first time that the BCH has been selected. The BCH has been selected for the first time. The BCH has been selected for the second time. For example, if a polynomial of 1-dimensional is used, a polynomial of 2-dimensional or 3-dimensional is used. BCH, ESSPER FPGA and other environmental protection equipment The FPGA on this server abstracts the FPGA functionality from the production process and provides the solution. BCH is the most important part of the system. Finally, the VCSN+BCH system is evaluated and the VCSN system is constructed. The research of FPGA configuration and application is carried out in detail. The performance evaluation of FPGA is based on the number of FPGA components and the processing performance of FPGA components. The results of this study show that the VCSN+BCH system is the most suitable for future use. The second dimension of the project is the research on international conference papers.

项目成果

Stream Computation of 3D Approximate Convex Hulls with an FPGA

• DOI: 10.1145/3535044.3535053
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: Proceedings of the 12th International Symposium on Highly-Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies
• 作者: Tatsuma Mori;Daiki Furukawa;Keigo Motoyoshi;Haruto Ikehara;Kaito Ohira;Taito Manabe;Yuichiro Shibata-Yuichi

Exploring Inter-tile Connectivity for HPC-oriented CGRA with Lower Resource Usage

探索面向 HPC 的 CGRA 的瓦间连接，降低资源占用

• DOI: 10.1109/icfpt56656.2022.9974525
• 发表时间: 2022
• 期刊: 2022 International Conference on Field-Programmable Technology (ICFPT)
• 作者: Adhi Boma;Cortes Carlos;Ueno Tomohiro;Tan Yiyu;Kojima Takuya;Podobas Artur;Sano Kentaro
• 通讯作者: Sano Kentaro

Less for More: Reducing Intra-CGRA Connectivity for Higher Performance and Efficiency in HPC

少而多：减少 CGRA 内连接以提高 HPC 性能和效率

• 发表时间: 2023
• 期刊: Proceedings of CGRA4HPC Workshop IPDPS 2023
• 作者: Boma Adhi;Carlos Cortes;Emanuele Del Sozzo;Tomohiro Ueno;Yiyu Tan;Takuya Kojima;Artur Podobas;Kentaro Sano
• 通讯作者: Kentaro Sano

ESSPER: Elastic and Scalable System for High-Performance Reconfigurable Computing with Software-bridged APIs

ESSPER：通过软件桥接 API 实现高性能可重构计算的弹性且可扩展的系统

• DOI: 10.1109/icfpt56656.2022.9974312
• 发表时间: 2022
• 期刊: 2022 International Conference on Field-Programmable Technology (ICFPT)
• 作者: Sano Kentaro;Koshiba Atsushi;Miyajima Takaaki;Ueno Tomohiro
• 通讯作者: Ueno Tomohiro

VCSN: Virtual Circuit-Switching Network for Flexible and Simple-to-Operate Communication in HPC FPGA Cluster

VCSN：虚拟电路交换网络，可在 HPC FPGA 集群中实现灵活且易于操作的通信

• DOI: 10.1145/3579848
• 发表时间: 2023
• 期刊: ACM Transactions on Reconfigurable Technology and Systems
• 影响因子: 2.3
• 作者: Ueno Tomohiro;Sano Kentaro
• 通讯作者: Sano Kentaro