USB3.0接続の手軽で高速なFPGAアクセラレータの設計と実装

摘要

FPGAを用いたアクセラレータは，アプリケーションに特化した演算パイプラインとデータ供給機構を実現する回路をFPGA上に実装することにより，CPUやGPUと比較して高い演算能力や電力効率を達成できる．本稿では，汎用性が高く高速なインターフェイスであるUSB3.0を採用した，手軽で高速なFPGAアクセラレータを提案する．FPGAで高速化させる実用的なアプリケーションとしてソーティングを選択し，高速にソーティングできるFPGAアクセラレータの設計と実装を行った．提案するFPGAアクセラレータのポータビリティを示すために，デスクトップPCやラップトップPCといった様々な計算機環境で評価した．その結果，提案するFPGAアクセラレータは，3.5GHzで動作するIntel Corei7-3770K，1.83GHzで動作するIntel Corei3-4010Uと比較してそれぞれ1.28倍，2.60倍のソーティングの速度向上を達成し、提案するFPGAアクセラレータは高いポータビリティを有していることを示した．