[논문 리뷰] Graph Processing on FPGAs: Taxonomy, Survey, Challenges

Maciej Besta, Dimitri Stanojevic외 3명|arXiv (Cornell University)|2019. 02. 25.

Parallel Computing and Optimization Techniques참고 문헌 124인용 수 39

한 줄 요약

본 논문은 FPGA에서의 그래프 계산에 대한 최초의 조사와 분류체계를 제시하고, FPGA 기반 시스템의 에너지 효율적인 그래프 처리가 직면한 체계, 아이디어, 도전 과제를 논의한다.

ABSTRACT

Graph processing has become an important part of various areas, such as machine learning, computational sciences, medical applications, social network analysis, and many others. Various graphs, for example web or social networks, may contain up to trillions of edges. The sheer size of such datasets, combined with the irregular nature of graph processing, poses unique challenges for the runtime and the consumed power. Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) can be an energy-efficient solution to deliver specialized hardware for graph processing. This is reflected by the recent interest in developing various graph algorithms and graph processing frameworks on FPGAs. To facilitate understanding of this emerging domain, we present the first survey and taxonomy on graph computations on FPGAs. Our survey describes and categorizes existing schemes and explains key ideas. Finally, we discuss research and engineering challenges to outline the future of graph computations on FPGAs.

연구 동기 및 목표

• 그래프의 대규모성과 비정형성으로 인해 FPGA에서의 그래프 처리 연구를 촉진한다.
• 기존의 FPGA 기반 그래프 처리 접근 방식에 대한 분류체계와 통합 관점을 제공한다.
• FPGA 그래프 처리 프레임워크의 핵심 아이디어와 기술을 요약한다.
• 향후 FPGA 그래프 분석을 위한 실용적인 연구 및 엔지니어링 도전과제를 강조한다.

제안 방법

• FPGA에서 구현된 기존 그래프 처리 스킴을 조사한다.
• 도메인 이해를 돕기 위해 접근 방식을 분류체계로 정리한다.
• FPGA 기반 그래프 처리에 사용되는 핵심 아이디어와 메커니즘을 설명한다.
• 에너지 효율성 고려사항과 FPGA 구조가 이를 어떻게 해결하는지 논의한다.
• 향후 연구를 이끌기 위한 현재의 연구 및 엔지니어링 도전과제를 개요한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 FPGA에서의 그래프 처리에 대한 기존 스킴은 무엇이며 어떻게 분류할 수 있는가?
• RQ2 효율적인 FPGA 기반 그래프 계산을 가능케 하는 핵심 아이디어와 기술은 무엇인가?
• RQ3 FPGA에서의 그래프 처리에서 주요 도전과제와 열린 연구 질문은 무엇인가?
• RQ4 FPGA 아키텍처가 에너지 효율적인 그래프 처리에 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• FPGA 기반 그래프 처리 접근 방식에 대한 분류체계와 조사가 제시된다.
• 본 논문은 에너지 효율성과 그래프 분석을 위한 특수 하드웨어의 필요성에 대해 논의한다.
• 이 신생 분야에서의 연구 및 엔지니어링 도전과제를 식별하고 개요를 제시한다.
• 이 조사는 FPGA에서의 현대 그래프 처리, 저장 및 분석에 대한 체계적인 이해를 제공한다.