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。

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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
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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. 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. 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