FPGAを使い切る高性能コンピューティングを提案：GPUより性能10〜100倍!?（2/3 ページ）

PALTEKとベクトロジーは2017年4月から、ビデオ処理や機械学習、ビッグデータ分析などハイパフォーマンスコンピューティングをFPGAで実現するためのボードベースプラットフォーム「DATA BRICK」の販売を開始する。GPUなどでは実現が困難な高速処理性能をFPGAボードと、FPGA設計ノウハウで実現する。

[竹本達哉，EE Times Japan]

演算能力は、GPUの10倍から100倍

　DATA BRICKと、ベクトロジーのFPGAを使い切る設計の組み合わせにより実現される“FPGAコンピューティング”は「GPUをはるかに上回る処理性能を実現する」と篠田氏は言い切る。「CPU＋GPUのシステムでは、CPUとGPUが頻繁に通信を行う必要があり、その通信がボトルネックとなり、処理時間を高速化できない。一方で、FPGAはCPUから自立して多様な計算を並列して実行でき、CPUとの通信は必要最小限で済むメリットがある。FPGAコンピューティングの演算能力は、GPUの10倍から100倍になるだろう」と語る。

GPUとFPGAでの処理実行イメージの比較 （クリックで拡大） 出典：PALTEK／ベクトロジー

　FPGAコンピューティングの処理能力を示す例として、コンピュータのベンチマークとして使用されるジュリア集合の専用演算器をXilinxのFPGA「Virtex6 LX760」で構築した使用例を挙げる。作成した専用演算器は、1秒当たり60フレーム（60fps）のジュリア集合演算を遅延なく達成できたという。篠田氏は「60fpsでのジュリア集合処理は、GPUでは不可能な処理であり、FPGAコンピューティングの性能の高さを理解してもらえるだろう」と胸を張る。

　その上で篠田氏は「基本、GPUは互いに通信できず、CPUを介する必要があるが、FPGAは、CPUを介さず自立通信が行える。従って、1つのCPUで多くのFPGAを動作させることができ、GPUのシステムよりも拡張性が優れるという点でもFPGAコンピューティングの利点」と付け加える。

GPUとFPGAでの拡張性イメージ比較 （クリックで拡大） 出典：PALTEK／ベクトロジー

最大448Gビット/秒でFPGA間を接続可能

「DATA BRICK」の連結イメージ。各DATA BRICK（FPGA）は最大448Gビット/秒で接続できる （クリックで拡大） 出典：PALTEK／ベクトロジー

　DATA BRICKは、FPGAコンピューティングの利点である拡張性を生かすべく、多くの高速インタフェースを備える。各FPGA（＝各DATA BRICK）間を接続するためのインタフェースとして、28Gビット/秒対応インタフェースを16レーン（＝最大448Gビット/秒）を備え、複数のDATA BRICKを連結、動作できる。ホストCPUとの接続用として、PCI Express Gen3を16レーン、さらにFMC（HPC）コネクター（2個）、SAMTEC FireFLYコネクター（4個）のI/Oも備え、既存資産を有効活用できるような仕様となっている。

　なお、サイズは257×120mm。価格は300万円（参考価格、受託開発費除く）となっている。「DATA BRICKが搭載するXCVU3P-2FFVC1517Iは、Amazonなどが採用し生産数量が増える見込みであり、価格も安くなる見込み。FPGA価格が下がれば、DATA BRICKの価格にも反映させる」（PALTEK デザインサービスディビジョン 柳瀬拓氏）との方針だ。