Berkeley Emulation Engine(BEE)2, FPGA採用研究環境

Research Accelerator for Multiple Processorsの RAMP1.0に採用される UC Berkeley の
Berkeley Wireless Research Center (BWRC) で開発された Berkeley Emulation Engine (BEE) 2：

Berkeley Wireless Research Center, University of California, Berkeley
　http://bwrc.eecs.berkeley.edu/
BEE2
　http://bwrc.eecs.berkeley.edu/Research/BEE/BEE2/index.htm
　"The BEE2 system is designed to be a modular scalable FPGA-based computing platform with
　 software design methodology that target a range of high performance applications:"


BEE2ハードウェア概略：全て Off-the-Shelf components
　14inch(約36cm) × 17inch(約43cm)の 22層ボード：
　　4 × Xilinx Virtex 2 Pro 100: 計算 FPGA
　　1 × Xilinx Virtex 2 Pro 100: コントロール FPGA
　　　Xilinx Virtex 2 Pro 100
　　　　約 100K logic cells
　　　　2 × PowerPC405 core
　　　　7.9Mbit on-chip SRAM
　　　　4 × DDR2-400 banks: 12.8GBps memory bandwidth(最大)
　　　　20 × 3.125-Gbit/s duplex serial communication links (MGTs)
　　計算 FPGA 間通信 (2次元メッシュ配列)
　　　140 bit @ 150MHz DDR: 42Gbps per link
　　計算 FPGA (4)とコントロール FPGA 間通信
　　　64 bit @ 150MHZ DDR: 19.2Gbps per link
　　　計算 FPGA (2 X 2) の中心にコントロール FPGA が存在するイメージ
　外部インタフェース
　　計算 FPGA
　　　4 × Infiniband 4X/10Gb-Ethernet-CX4: 10Gbps Full duplex
　　　4 × SATA
　　コントロール FPGA (Micor-Kernel Linux?)
　　　2 × Infiniband 4X/10Gb-Ethernet-CX4: 10Gbps Full duplex
　　　12 × SATA
　　　1 × 10/100Base-T
　　　1 × DVI/HDMI(24bit RGB, 1600x1200 @ 75Hz)
　　　1 × USB
　　Compact Flash card (JTAG経由)
　　　電源投入時の FPGAの設定
　　　オンボードストレージ
　　各 FPGAに温度センサーとファン
　　消費電力：250W
　ソフトウェア
　　Matlab/Simulink
　　Xilinx System Generater
　　BWRC開発ツール
　プログラミングモデル
　　同期型データフロー(DSP, 通信アプリケーション)
　　High-End Reconfigurable Computerへの応用のために MPIを移植中


"BEE2: A High-End Reconfigurable Computing System",
　Chen Chang, John Wawrzynek, and Robert W. Brodersen, University of California, Berkeley
　IEEE Design and Test of Computers, Vol. 22, No. 2, Mar/Apr, 2005.
　http://doi.ieeecomputersociety.org/10.1109/MDT.2005.30

"The Design and Applications of BEE2: A High End Reconfigurable Computing System",
　Chen Chang, John Wawrzynek, and Robert W. Brodersen, University of California, Berkeley,
　HOT CHIPS 17, 2005.
　http://www.hotchips.org/archives/hc17/


使用例：
BEE2 Presentation
　http://bwrc.eecs.berkeley.edu/Research/BEE/BEE2/presenations.htm
Center for Astronomy Signal Processing and Electronics Research
　http://seti.berkeley.edu/casper/papers/index.html
　Radio Astronomy: SETI Spectrometer/ATA Correlator
　　Infiniband経由でのデータ収集ボード
"BLAST Implementation on BEE2",
　Chen Chang, Final Projects,
　CS267 - Applications of Parallel Computers, Spring 2004.
　　mpiBLASTと同じような手法で各 FPGAにデータベースを分割
　　100MHz FPGAとしてシミュレーション
　　FPGAを利用した他のシステムに比べて高いパフォーマンス
　　　メモリバンド幅・レィテンシーの違い


これをベースに、RAMP: Research Accelerator for Multiple Processors を推進：
　RAMP:ResearchAccelerator4 MultipleProcessors, FPGA, 2006-02-26