GPU・FPGA複合演算加速による宇宙輻射輸送コードARGOTの性能評価

小林 諒平; 藤田 典久; 中道 安祐未; 山口 佳樹; 朴 泰祐; 吉川 耕司; 安部 牧人; 梅村 雅之

論文・著書情報

タイトル

和文:	GPU・FPGA複合演算加速による宇宙輻射輸送コードARGOTの性能評価
英文:

著者

和文:	小林諒平, 藤田典久, 中道安祐未, 山口佳樹, 朴泰祐, 吉川耕司, 安部牧人, 梅村雅之.
英文:	Ryohei Kobayashi, 藤田典久, 中道安祐未, 山口佳樹, 朴泰祐, 吉川耕司, 安部牧人, 梅村雅之.

言語

Japanese

掲載誌/書名

和文:	研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）
英文:

巻, 号, ページ

Vol. 2020-HPC-173 No. 8 pp. 1-11

出版年月

2020年3月9日

出版者

和文:
英文:

会議名称

和文:	第174回ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会
英文:

開催地

和文:
英文:

アブストラクト

我々は，高い演算性能とメモリバンド幅を有する GPU（Graphics Processing Unit）に演算通信性能に優れている FPGA（Field Programmable Gate Array）を連携させ，双方を相補的に利用する GPU-FPGA 複合システムに関する研究を進めている．GPU・FPGA 複合演算加速が必要とされる理由は，複数の物理モデルや複数の同時発生する物理現象を含むシミュレーションであるマルチフィジックスアプリケーションに有効だと睨んでいるためである．マルチフィジックスでは，シミュレーション内に様々な特性の演算が出現するので，GPU だけでは演算加速が困難な場合がある．したがって，GPU だけでは対応しきれない特性の演算の加速に FPGA を利用することで，アプリケーション全体の性能向上を狙う．本稿では，マルチフィジックスの例である，宇宙輻射輸送シミュレーションコード ARGOT を対象にする．ARGOT は，点光源と空間に分散した光源の 2 種類の輻射輸送問題を含む．ARGOT 法の演算には既に ARGOT プログラムに実装されている GPU カーネルを用いることで，主要演算部分を GPU と FPGA に適材適所的に機能分散して ARGOT コードを最適化する．また，GPU-FPGA 間のデータ転送には，これまでに提案してきた OpenCL から制御可能な GPU-FPGA 間 DMA 転送を利用する．提案手法を評価したところ，GPU と FPGA に適材適所的に機能分散した ARGOT コードは，そうでない ARGOT コードと比較して最大 10.4 倍の性能向上を達成できた．

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