Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Sprzętowa akceleracja wybranych algorytmów kompresji obrazu nieruchomego w standardzie JPEG

Koryciak S., Dąbrowska-Boruch A., Wiatr K.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 7

593-595

PL

Artykuł opisuje opracowanie akceleratora dla wybranych algorytmów kompresji obrazu nieruchomego. Do jego sprzętowej realizacji został wykorzystany język opisu sprzętu VHDL. Wynikiem pracy była skuteczna implementacja na układ programowalny dekompresora obrazów nieruchomych zapisanych w standardzie JPEG ISO/IEC 10918-1(1993), trybie Baseline będącym podstawowym i obowiązkowym trybem dla tego standardu. Szczególną uwagę poświęcono wyborowi i implementacji dwóch najważniejszych zdaniem autora algorytmów występujących w omawianym standardzie.

EN

Image compression is one of the most important topics in the industry, commerce and scientific research. Image compression algorithms need to perform a large number of operations on a large number of data. In the case of compression and decompression of still images the time needed to process a single image is not critical. However, the assumption of this project was to build a solution which would be fully parallel, sequential and synchronous. The paper describes the development of an accelerator for selected still image compression algorithms. In its hardware implementation there was used the hardware description language VHDL. The result of this work was a successful implementation on a programmable system decompressor of still images saved in JPEG standard ISO / IEC 10918-1 (1993), Baseline mode, which is a primary, fundamental, and mandatory mode for this standard. The modular system and method of connection allows the continuous input data stream. Particular attention was paid to selection and implementation of two major, in the authors opinion, algorithms occuring in this standard. Executing the IDCT module uses an algorithm transformation IDCT-SQ modified by the authors of this paper. It provides a full pipelining by applying the same kind of arithmetic operations between each stage. The module used to decode Huffman's code proved to be a bottleneck

2

FPGA implementation of exchange-correlation potential calculation for DFT

Wielgosz M., Jamro E., Russek P., Wiatr K.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2011

|

T. 15, z. 3

485-498

EN

Implementation results of the exchange-correlation module are presented in this paper. The authors have ported a computationally intensive part of quantum chemistry code to FPGA, which involved a substantial modification of its structure so that it matches the platform profile. Additionally, a set of the authors' customized modules for floating operations has been created along with software procedures handling FPGA-GPP intercommunication. Furthermore, several tests have been conducted to determine the speed-up achieved. Some more advanced computational cases have also been investigated to examine the module's performance increase with the number of atomic orbitals. The tests conducted for the orbital module revealed a significantly raised acceleration for higher atomic shells. This work also contains implementation results of the S matrix generation module, which are promising since the presented logic allows calculations to be conducted for 16 points simultaneously.

PL

W niniejszym artykule przedstawione zostały wyniki implementacji modułu obliczającego potencjał korelacyjno-wymienny dla procedury DFT. Autorzy zaimplementowali wymagające obliczeniowo fragmenty algorytmu DFT, co wiązało się ze znaczną modyfikacją algorytmu, tak by w pełni wykorzystać możliwości struktur rekonfigurowalnych. W konsekwencji powstał zestaw sprzętowych modułów zmiennoprzecinkowych oraz procedur zapewniających komunikacje pomiędzy częścią sprzętową oraz programowaną akceleratora. Przeprowadzone testy na platformie RASC wykazały przyspieszenie obliczeń wynoszące 3x dla modułu obliczającego wartość orbitalu atomowego w punkcie, natomiast większe przyspieszenie uzyskano dla jednostki realizujące obliczenia macierzy S.

3

Sprzętowa implementacja funkcji orbitalnej na potrzeby obliczeń kwantowo-chemicznych

Wielgosz M., Jamro E., Russek P., Wiatr K.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 7

705-707

PL

W niniejszym artykule przedstawione zostały wyniki implementacji modułu obliczającego wartość orbitalu atomowego w punkcie. Moduł ten stanowił cześć składową jednostki generującej wartość potencjału korelacyjno-wymiennego, wykorzystywaną w obliczeniach kwantowo-chemicznych. Prezentowana jednostka składa się z potokowych bloków zmiennoprzecinkowych. W pracy zaprezentowano również wyniki akceleracji obliczeń względem procesora ogólnego przeznaczenia Itanium2 1.6 GHz.

EN

The paper presents FPGA acceleration and implementation results of the orbital function calculation employed in quantum-chemistry. The orbital function core is composed of the authors' customized floating-point hardware modules. These modules are scalable from single to double precision, capable of working at frequency ranging from 100 to 200 MHz. Besides hardware implementation, the design process also involved reformulation of the algorithm in order to adapt them to the platform profile. The computational procedure presented in this paper is part of the algorithm for generating exchange-correlation potential, and is also recognized as one of the most computationally intensive routines. This feature justifies the effort devoted to develop its hardware implementation. The precision of floating-point operations becomes a primary concern when dealing with low-level quantum chemistry procedures, thus the authors have taken various measures to optimize them, both in terms of resource consumption and processing speed.

4

Utilization of FPGA Architectures for High Performance Computations

Dąbrowska-Boruch A., Jamro E., Janiszewski M., Kuna D., Machaczek K., Russek P., Wiatr K., Wielgosz M.

Computational Methods in Science and Technology

|

2010

|

Vol. spec. iss. (1)

63-69

EN

The primary intention of this paper is to present the results of several cases where the FPGA technology was used for high performance calculations. We gathered applications that had been developed over the last couple of years. Over this period of time we observed that there had been a rapid growth of interest in the utilization of FPGA for HPC. Basing on our expertise we give selected metrics, results and conclusions which, in our opinion, are important for anyone who is interested in FPGA as an alternative for faster computations. A brief description of the characteristics of FPGA and FPGA usage for acceleration are also included for novices on the subject.

5

Sprzętowa implementacja części wielomianowej funkcji orbitalnej na potrzeby obliczeń kwantowo-chemicznych

Wielgosz M., Jamro E., Russek P., Wiatr K.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2010

|

T. 14, z. 3/2

939-949

PL

W artykule przedstawione zostały wyniki implementacji modułu obliczającego część wielomianową orbitalu atomowego. Generowanie funkcji orbitalnej jest jednym z najbardziej wymagających obliczeniowo fragmentów procedury DFT. Procedura ta wykorzystywana jest w chemii kwantowej do modelowania zaawansowanych wieloatomowych cząsteczek. Wykonanie obliczeń na komputerach dużej mocy zajmuje często wiele czasu, który dla bardziej skomplikowanych układów może wynosić nawet kilka dni. Dlatego została podjęta próba przyspieszenia obliczeń DFT z wykorzystaniem układów FPGA. Otrzymane wyniki akceleracji silnie zależą od charakteru cząsteczki, dla której prowadzone są obliczenia. Maksymalne uzyskane przyspieszenie wynosiło 3,5x. Należy oczekiwać większego przyspieszania, gdy kompletny algorytm generowania macierzy korelacyjno-wymiennej zostanie zaimplementowany w układzie FPGA.

EN

The hardware acceleration module for generating the polynomial part of the orbital function in quantum chemistry calculation is presented. Both implementation and acceleration results are provided in the paper along with the comparison tests (against Itanium 2 processor). The implementation described can be regarded as a milestone on the way towards introducing an efficient hardware implementation of the exchange-correlation potential. The FPGA-based SGI RASC accelerator was used to offload a processor in the most exhausting computations of the SCF routine. The paper also covers issues regarding an integration of the PP (polynomial part) module with the rest of the computational system.

6

Using standard hardware accelerators to decrease computation times in scientific applications

Kuna D., Jamro E., Russek P., Wiatr K.

Computer Science

|

2009

|

Vol. 10

65-74

EN

Nowadays, general-purpose processors are being used in scientific computing. However, when high computational throughput is needed, it’s worth to think it over if dedicated hardware solutions would be more efficient, either in terms of performance (or performance to price ratio), or in terms of power efficiency, or both. This paper describes them briefly and compares to contemporary general-purpose processors’ architecture.

PL

Współczesnie w obliczeniach naukowych stosuje sie procesory ogólnego przeznaczenia. Gdy potrzebna jest duża przepustowość obliczeniowa, warto zastanowić się, czy dedykowane rozwiązania sprzętowe nie okazałyby się efektywniejsze pod względem wydajności (lub stosunku wydajności do ceny), zużycia energii bądź obu czynników jednocześnie. Artykuł opisuje pobieżnie dedykowane rozwiązania sprzętowe i porównuje ze współczesnymi architekturami procesorów ogólnego przeznaczenia.

7

Computation acceleration on SGI RASC: FPGA based reconfigurable computing hardware

Jamro E., Janiszewski M., Machaczek K., Russek P., Wiatr K., Wielgosz M.

Computer Science

|

2008

|

Vol. 9

21-34

EN

In this paper a novel method of computation using FPGA technology is presented. In several cases this method provides a calculations speedup with respcct to the General Purpose Processors (GPP). The main concept of this approach is based on such a design of computing hardware architecture to fit algorithm dataflow and best utilize well known computing techniques as pipelining and parallelism. Configurable hardware is used as a implementation platform for custom designed hardware. Paper will present implementation results of algorithms those are used in such areas as cryptography, data analysis and scientific computation. The other promising areas of new technology utilization will also be mentioned, bioinformatics for instance. Mentioned algorithms were designed, tested and implemented on SGI RASC platform. RASC module is a part of Cyfronet's SGI Altix 4700 SMP system. We will also present RASC modern architecture. In principle it consists of FPGA chips and very fast, 128-bit wide local memory. Design tools avaliable for designers will also be presented.

PL

Autorzy prezentują nową metodę prowadzenia obliczeń wielkiej skali, opartą na układach FPGA. W szczególnych przypadkach jej zastosowanie prowadzi do skrócenia czasu obliczeń. Podstawą metody jest prowadzenie obliczeń za pomocą architektur obliczeniowych projektowanych dla danego algorytmu. Ponieważ architektura stworzona została specjalnie dla zadanego algorytmu, lepiej wykorzystuje możliwości równoległej i potokowej realizacji obliczeń. Jako platformę realizacji architektur dedykowanych zastosowano układy rekonfigurowalne. Artykuł prezentuje także wyniki zastosowania wspomnianej techniki w takich obszarach, jak kryptografia, analiza danych i obliczenia naukowe podwójnej precyzji. Wskazano również na inne dziedziny nauki, gdzie opisywana technika jest z powodzeniem stosowana (np.: bioinformatyka). Zrealizowane algorytmy były uruchomione i przetestowane na zainstalowanym w ACK Cyfronet AGH module SGI RASC, będącym częścią systemu SMP Al-tix 4700. Przedstawiono architekturę zastosowanego modułu RASC oraz narzędzia i metody projektowania dostępne dla programistów.