High-Performance Computing Using FPGAs

محاسبات با عملکرد بالا با استفاده از FPGA حوزه محاسبات قابل تنظیم مجدد با کارایی بالا (HPRC) را پوشش می دهد. این کتاب مروری بر معماری‌ها، ابزارها و برنامه‌های کاربردی برای محاسبات با قابلیت پیکربندی مجدد با عملکرد بالا (HPRC) ارائه می‌کند. FPGA ها پهنای باند ورودی/خروجی بسیار بالا و موازی سازی ریز، سفارشی و انعطاف پذیر و با نیازهای محاسباتی روزافزون همراه با دیوار فرکانس/توان، افزایش بلوغ و قابلیت های FPGA و ظهور پردازنده های چند هسته ای را ارائه می دهند که باعث شده است. پذیرش مدل های محاسباتی موازی بخش معماری پلتفرم‌های مختلف HPC مبتنی بر FPGA را معرفی می‌کند: معماری‌های HPRC هم‌پردازنده متصل مانند سیستم‌های Novo-G CHREC و سیستم‌های Maxwell EPCC. معماری‌های HRPC به‌هم‌پیوسته، به عنوان مثال. کامپیوتر ترکیبی هسته ای Convey. معماری های HPRC با قابلیت پیکربندی مجدد، به عنوان مثال. سیستم QPACE و معماری های HPRC مستقل مانند سیستم CONFETTI EPFL. بخش ابزارها بر روی رویکردهای برنامه نویسی سطح بالا برای HPRC، با فصل هایی در مورد ابزارهای C-to-Gate (مانند Impulse-C، AutoESL، Handel-C، MORA-C++) تمرکز خواهد کرد. ابزارهای گرافیکی (MATLAB-Simulink، NI LabVIEW)؛ زبان‌های مخصوص دامنه، زبان‌هایی برای محاسبات ناهمگن (به عنوان مثال پروژه‌های OpenCL، مایکروسافت Kiwi و Alchemy). بخش مربوط به برنامه ها، مواردی را از چندین حوزه کاربردی که در آن HPRC با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته است، مانند بیوانفورماتیک و زیست شناسی محاسباتی ارائه می دهد. محاسبات مالی؛ محاسبات استنسیل؛ بازیابی اطلاعات؛ شبکه QCD; شبیه سازی اخترفیزیک؛ مدل‌سازی آب و هوا و آب و هوا.

High-Performance Computing using FPGA covers the area of high performance reconfigurable computing (HPRC). This book provides an overview of architectures, tools and applications for High-Performance Reconfigurable Computing (HPRC). FPGAs offer very high I/O bandwidth and fine-grained, custom and flexible parallelism and with the ever-increasing computational needs coupled with the frequency/power wall, the increasing maturity and capabilities of FPGAs, and the advent of multicore processors which has caused the acceptance of parallel computational models. The Part on architectures will introduce different FPGA-based HPC platforms: attached co-processor HPRC architectures such as the CHREC’s Novo-G and EPCC’s Maxwell systems; tightly coupled HRPC architectures, e.g. the Convey hybrid-core computer; reconfigurably networked HPRC architectures, e.g. the QPACE system, and standalone HPRC architectures such as EPFL’s CONFETTI system. The Part on Tools will focus on high-level programming approaches for HPRC, with chapters on C-to-Gate tools (such as Impulse-C, AutoESL, Handel-C, MORA-C++); Graphical tools (MATLAB-Simulink, NI LabVIEW); Domain-specific languages, languages for heterogeneous computing(for example OpenCL, Microsoft’s Kiwi and Alchemy projects). The part on Applications will present case from several application domains where HPRC has been used successfully, such as Bioinformatics and Computational Biology; Financial Computing; Stencil computations; Information retrieval; Lattice QCD; Astrophysics simulations; Weather and climate modeling.