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Accelerating High-Performance Computing Application Kernels Through Reconfigurable Hardware

通过可重构硬件加速高性能计算应用程序内核

基本信息

批准号：
16F16764
负责人：
松岡聡
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-11-07 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16F16764/
关键词：
FPGA

项目摘要

高性能コンピューティングでFPGAを利用するために、三種の性能特性が異なるプロセッサ・アクセラレータを作成し、 Rodina HPCベンチマークでこれらを比較評価した。その結果、手作業でコードを最適化せずとも、非常に深いパイプラインによるレイテンシの隠蔽と償却に焦点を当てることがFPGAに最も適した実行モデルであること、ほとんどのベンチマークでOpenCLプログラミングモデルが十分な性能を示すことを示した。また、ステンシル計算用のFPGAベースのアクセラレータを設計・評価した。ステンシル計算は一般的にFPGAに適していると言われていたが、様々なステンシルのパターンに汎用に適合する回路を自動設計する枠組みはなかったため、シングルFPGAで、汎用かつ高速にステンシル計算するFPGAアクセラレータ（入力サイズ制限なし）を自動設計する手法を開発した。本アクセラレータは、CPUやGPUと比較し、小さいサイズのステンシルアプリケーション（天気予報など）が非常に高速で実行され、消費電力も大幅に削減される事を示した。また、FPGAを使用して2つの相異なる生物学的ニューロンモデルのニューロモルフィック計算を高速化するスパイキングニューラルネットワーク(SNN)アクセラレータを作成した。最新の汎用プロセッサIntel KNLなどで、汎用のSNNシミュレータのNESTを実行するよりも最大300％高速である事を示した。また、我々はFPGA上で500MHz程度のクロックでパイプライニングによる高速実行が可能な浮動小数点形式POSITの演算回路生成器を世界で初めて作成した。生成されたハードウェアはOpenCLプログラムから統合して使用できるため、大きなオーバーヘッドがないPositの迅速な統合とテストが可能になった。

High performance FPGA utilization, three different performance characteristics, Rodina HPC The results of the manual operation are as follows: optimization of the internal and external parameters, optimization of the internal and external parameters. In addition, he designed and evaluated the access control of FPGA events for Stensil computing. The method of automatic design for FPGA with high speed and universal application is developed. This is a very high speed operation and a significant reduction in power consumption due to CPU GPU comparison and small service costs. In addition, the use of FPGAs enables high-speed calculation of the two different biological monitors, enabling the rapid development of the SNN (SNN) access station. The latest universal service Intel KNL, universal SNN service NEST implementation, maximum 300% speed We are the first to create a 500MHz level of high-speed implementation on FPGAs with the possibility of floating decimal point POSIT algorithm loop generators. It is possible to create a rapid integration of open CL, open CL and open CL.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

MACC: An OpenACC Transpiler for Automatic Multi-GPU Use

DOI：
10.1007/978-3-319-69953-0_7
发表时间：
2018-03
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kazuaki Matsumura;M. Sato;T. Boku;Artur Podobas;S. Matsuoka
通讯作者：
Kazuaki Matsumura;M. Sato;T. Boku;Artur Podobas;S. Matsuoka

High-Performance High-Order Stencil Computation on FPGAs Using OpenCL

DOI：
10.1109/ipdpsw.2018.00027
发表时间：
2018-05
期刊：
2018 IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium Workshops (IPDPSW)
影响因子：
0
作者：
H. Zohouri;Artur Podobas;S. Matsuoka
通讯作者：
H. Zohouri;Artur Podobas;S. Matsuoka

Accelerating Spiking Neural Networks on FPGAs using OpenCL

使用 OpenCL 加速 FPGA 上的尖峰神经网络

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
IEICE technical report 117
影响因子：
0
作者：
Podobas Artur;Matsuoka Satoshi
通讯作者：
Matsuoka Satoshi

Hardware Implementation of POSITs and Their Application in FPGAs

DOI：
10.1109/ipdpsw.2018.00029
发表时间：
2018-05
期刊：
2018 IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium Workshops (IPDPSW)
影响因子：
0
作者：
Artur Podobas;S. Matsuoka
通讯作者：
Artur Podobas;S. Matsuoka

Combined Spatial and Temporal Blocking for High-Performance Stencil Computation on FPGAs Using OpenCL

DOI：
10.1145/3174243.3174248
发表时间：
2018-02
期刊：
Proceedings of the 2018 ACM/SIGDA International Symposium on Field-Programmable Gate Arrays
影响因子：
0
作者：
H. Zohouri;Artur Podobas;S. Matsuoka
通讯作者：
H. Zohouri;Artur Podobas;S. Matsuoka

DOI：
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作者：
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通讯作者：
朝井計