Abstract

CASTANO, Luis  and  OSORIO, Gustavo. Computación con esténcil para la aproximación a la solución numérica de la ecuación de calor sobre SoC FPGA. EAC [online]. 2017, vol.38, n.2, pp. 83-93. ISSN 1815-5928.

La computación con esténcil es un esquema muy usado en la computación científica. Se han desarrollado sistemas heterogéneos basados en FPGA para superar las limitaciones debidas al ancho de banda de memoria en los sistemas computacionales basados en CPU o GPU. El mejoramiento del desempeño es logrado mediante el uso de varias técnicas de optimización del flujo de datos, tomando ventaja del paralelismo inherente de los FPGA. Sin embargo, las arquitecturas usadas en problemas bidimensionales involucran el uso de una cantidad considerable de FPGA, para tamaños de malla que pueden ser procesados en sistemas basados en CPU o GPU con un desempeño aceptable a menor costo. Con el desarrollo de herramientas de diseño de alto nivel, la implementación de algoritmos sobre FPGA es realizada con un mejor flujo de diseño que con el diseño lógico tradicional. En este caso las técnicas de optimización se desarrollan a nivel de software. En este documento se presenta un sistema diseñado para evaluar el desempeño de la computación con esténcil sobre una FPGA a nivel de hardware. El camino de datos es diseñado para el empleo de un arreglo unidimensional de elementos de proceso y registros para reducir el número de operaciones de transferencia de datos de memoria. El desempeño del sistema es evaluado para la aproximación a la solución numérica de un problema de transferencia de calor, modelado con la ecuación de calor para el caso unidimensional. Las arquitecturas propuestas son implementadas sobre una ZedBoard empleando Vivado y el Xilinx SDK.

Keywords : FPGA; computación con esténcil; ecuación de calor; diferencias finitas.

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