Projeto de Aceleradores FPGA baseados em Arquiteturas CGRA

• Processo: 24/08364-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Sistemas de Computação
• Pesquisador responsável: Guido Costa Souza de Araújo
• Beneficiário: Lucas Bragança da Silva
• Instituição Sede: Instituto de Computação (IC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/26702-8 - Tendências em computação de alto desempenho, do gerenciamento de recursos a novas arquiteturas de computadores, AP.TEM
• Assunto(s): Circuitos FPGA Arquitetura e organização de computadores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aceleradores | Cgra | Fpga | Arquitetura de Computadores

Resumo

Este projeto tem por objetivo realizar a aceleração de problemas científicos complexos por meio de FPGAs, usando para isto de arquiteturas Coarse Grained Reconfigurable Arrays (CGRAs). CGRAs são arquiteturas que podem ser especializadas para executar aplicações dedicadas com alto nível de paralelismo. Uma das limitações de CGRAs é que estas arquiteturas são, na maior parte das vezes, sintetizadas em uma única FPGA e não conseguem efetivamente lidar com problemas científicos realistas, que são ordens de magnitude mais complexos que os CGRAs de uma única FPGA conseguem lidar. A-Machine é um cluster Multi-FPGA que foi construído no escopo do projeto Temático FAPESP "Tendências em Computação de Alto Desempenho, do Gerenciamento de Recursos a Novas Arquiteturas de Computadores" e está localizado no Instituto de Computação da UNICAMP, que é parte deste projeto temático. A arquitetura da A-Machine possui quatro nós com duas FPGAs Alveo U55C em cada nó, interconectadas entre si por links de fibra ótica. A arquitetura da A-Machine permite que kernels executando em uma das FPGAs possam se comunicar através dos links óticos, rapidamente e de maneira transparente, com outros kernels executando em outras FPGAs de outros nós. Isto é coordenado pelo plugin de FPGA do runtime OpenMP Cluster (OMPC), desenvolvido no escopo do temático. Neste projeto iremos utilizar a infraestrutura da A-Machine e do OMPC para distribuir um grande número de CGRAs entre as FPGAs da A-Machine. Isto expandirá a capacidade dos CGRAs lidarem com problemas de simulação realistas complexos, pois aumentará consideravelmente o paralelismo espacial e temporal de sua execução.