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20161120_HPCでFPGAを使ってみたい_fpgastartup

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第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会
で話したネタです。

Published in: Engineering
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20161120_HPCでFPGAを使ってみたい_fpgastartup

  1. 1. 第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会 HPC (High-Performance Computing ) で FPGA を使ってみたい 田名部 誠一 (Sei-Ichi Tanabe-Tanabu, Ph.D) @n_scattering seiichi.tanabetanabu 20 Nov. 2016
  2. 2. 構成 • 自己紹介 1. HPC (High-Performance Computing) 2. 計算処理高速化の手段 3. FPGAはアクセラレーターか? • FPGAをHPCで使ってみたい 20 Nov. 2016 2 /12HPCでFPGAを使ってみたい 第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会
  3. 3. 自己紹介 • HPC (High-Performance Computing) 業務に従事 • Ph.D: ただし活用せず • 2016年7月に某社から移籍 • アクセラレーター系の調査 研究担当 • ドキュメント作成担当 etc. 20 Nov. 2016 3 /12HPCでFPGAを使ってみたい 第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会
  4. 4. 自己紹介 • 仕事以外に興味のあること • 科学技術への興味の持続 • 物理学・化学など: 理論・計算研究の動向のチェック • 研究所・施設の一般公開の見学、講演会・研究会の受講 • 健康の増進 • Physical: Ingressのミッション • Mental: 発達障害・精神疾患などの自己理解・日曜研究 20 Nov. 2016 4 /12HPCでFPGAを使ってみたい 第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会
  5. 5. HPC (High-Performance Computing) • 大規模科学技術計算 • 自然科学現象の理解 • 物理学・化学・バイオ・気象 etc. • ものづくり(CAE) • 自動車・電子デバイス etc. • 人工知能(AI) • 深層学習・推論 etc. 20 Nov. 2016 5 /12HPCでFPGAを使ってみたい 第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会
  6. 6. HPC (High-Performance Computing) • ノードの高速化→並列 • クロック周波数の限界 • プロセッサーあたりの コア数増 (マルチコア) • ノード増 (クラスター) • ネットワーク接続 20 Nov. 2016 6 /12HPCでFPGAを使ってみたい 第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会 紙と鉛筆 マルチコア (ワークステーションなど) パソコン クラスター
  7. 7. 計算処理高速化の手段 1. 並列計算を用いる • 共有メモリ型並列計算機 • クラスター 2. アクセラレーターを用いる • NVIDIA GPGPU + CUDA • Xeon Phi コプロセッサー 20 Nov. 2016 7 /12HPCでFPGAを使ってみたい 第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会
  8. 8. 計算処理高速化の手段 3. FPGAを用いる(可能性) • 製造後に設計者が構成を設定できる集積回路 • 最適な設計をすれば、特定の処理を高速に動 作 A. 汎用のプロセッサーが得意とする部分 B. ハードウェア(FPGA)が得意とする部分 を分担することにより高速化が期待できる 20 Nov. 2016 8 /12HPCでFPGAを使ってみたい 第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会
  9. 9. FPGAはアクセラレーターか? • 過去の実例 • 2007年にMD(分子動力学)計算プログラムに 対して実装を試みた資料はある • High Performance Molecular Dynamics Simulations with FPGA Coprocessors • https://www.bu.edu/caadlab/rssi07_slides.pdf • 当時、思っていたほど性能は出なかった 最速のプログラム(Gromacs)より劣る 20 Nov. 2016 9 /12HPCでFPGAを使ってみたい 第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会
  10. 10. FPGAはアクセラレーターか? 20 Nov. 2016 10 /12HPCでFPGAを使ってみたい 第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会
  11. 11. FPGAはアクセラレーターか? • 懸念している問題点 • 計算プログラムを高速化するためのロジック を最適に考えられる環境がない • 計算用の数値を含め、考えられる人は? • HDL、OpenCLなどを記述できる人は? • 気軽な開発機材がない、開発コストに問題 • 高速化するノウハウが? 20 Nov. 2016 11 /12HPCでFPGAを使ってみたい 第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会
  12. 12. それでもFPGAをHPCで使ってみたい • 2007年当時に比べればFPGAの性能は向上! • ハードウェアが得意なところを切り出せば、 高速化が期待できる! • 単一機能を任せることはGPGPUに似ている • ノウハウが積めれば、MD計算以外のHPC用 途にも使える! • FPGA搭載のXeonプロセッサも登場(予定)! 20 Nov. 2016 12 /12HPCでFPGAを使ってみたい 第一回FPGAスタートアップ懇親会:超カジュアルLT大会

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