CPU-FPGA環境におけるソフトウェア-ハードウェア混在パイプラインの構築

摘要

Courier-FPGAは、CPU-FPGA環境でアプリケーション（バイナリ）の高速化を行う為のツールである。まず、実行中のバイナリから所定の関数を解析し情報を収集、中間データを含む関数コールフロー図を作成する。次に、Courier-FPGAのPipeline Generatorが解析された関数と対応する既存のFPGA向けハードウェア（HW）モジュールと、CPUのソフトウェア（SW）関数をタスクとし、コードを生成する。複数のHWモジュールとSW関数をパイプライン実行するための制御プログラムをIntel Threading Building Block（Intel TBB）を用いて生成し、SW／HW 混在パイプラインを構築する。実行時には、Function Off-loaderが目的の関数をフックし、実際の処理を構築されたSW／HW混在パイプラインにオフロードする。Courier-FPGAは一連の処理をユーザの介在なしに行い、対象バイナリの再コンパイルやコードを必要としない。我々のケーススタディでは、コーナー検出アプリケーションを既存のHWモジュールを利用し、Zynqプラットフォーム上で約15倍の高速化を達成した。