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FPGAを用いた専用HWの研究


FPGAグループポスター[2012年度版](2.14MB)

このグループでは、FPGAを用いた専用ハードウェアの研究を行っています.

ストリームデータ処理専用アクセラレータ

近年、私たちの生活を取り巻く環境では各種センサデバイスから得られる情報や株価などの金融情報といった時間の経過と共に変化する情報を提供するストリーム型情報源が急速に増加しています。
このようなストリーム型情報源から配信されるデータの流れはストリーム(ストリームデータ,データストリームなどとも呼ばれている)と呼ばれています。

リアルタイムに発生する大量のデータの流れであるストリームに対して、従来のデータベースを用いてクエリ処理を実行するには様々な問題があり、限界があります。このような背景のなかで、時々刻々と変化するデータの流れに対してSQLのように記述した命令でクエリ処理を行うストリームデータ処理と呼ばれる技術が注目を集めています。

ストリームデータ処理(データストリーム処理などとも呼ばれている)は、時々刻々と送られてくる大量の情報をリアルタイムで扱うためのデータ処理方法と考えることができます。ストリームデータ処理では、従来のデータベースで用いられているアプローチでは対応できない問題を解決することによって継続的に到着し、常に流れ続けているデータをリアルタイム処理することが可能になります。

しかし、リアルタイムに送られてくる大量のデータに対して、データを取り零すことなくクエリ処理を実行するための計算機への演算負荷は非常に大きくなります。また、ソフトウェアだけを用いたアプローチではストリームに対する継続的なリアルタイム処理が困難となります。そこで、ハードウェアによるアクセラレーションという選択肢が浮かび上がってきます。ここでは、このハードウェアによるアクセラレーションの研究をしています。

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ジョイン演算専用アクセラレータ

ストリームデータ処理の中でも特に計算コストがかかる演算の1つにジョイン(結合演算)というものがあげられます。本研究では、ストリームデータ処理専用アクセラレータの研究の一環として、計算コストが非常に高いジョイン処理の高速化を目指しています。
具体的には、専用のデジタル回路を用いて並列的な処理を導入することによりソフトウェアへの負担を軽減して処理速度を向上さることを目的とし、そのために必要なハードウェア化に適したアルゴリズムのアーキテクチャおよびその実装方法に関する研究を行っています。
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SciDBの高速化

SciDBとは、データ量が膨大な科学データを取り扱うために作成された関係データベースです。SciDBは、分散システムを採用し天体観測やリモートセンシングなど膨大なデータの管理にとても有意義です。
本研究では、このSciDBのクエリ処理をFPGAに実装し高速化する研究を行っています。

 

ARMプロセッサの実装

プロセッサの性能向上のためにはプロセッサアーキテクチャの研究が必要である。しかし評価を得るには非常に時間がかかり開発効率が低い。
また近年スマートフォンなどの携帯デバイスの発展により携帯デバイスのCPUとして利用されてきたARMへの関心が高まっている。
そのためプロセッサアーキテクチャ開発を高速化するためFPGAを用いたARMエミュレーションプラットフォームの実装を目的として研究を行っています。
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FPGAによるゲームプログラミング

囲碁プレーヤ

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JavaRock – JavaでFPGAプログラミング

JavaRock
大貧民プログラム Ver.JavaRock

JavaRock
JavaRock2