1．は　じ　め　に

　Field Programmable Gate Array（FPGA）を使った計算は，電力効率の高さや高スループットな演算が可能であるといった点から，産業界をはじめ幅広い分野において利用が拡大している．特に高い処理能力が要求される分野では，複数のFPGAをネットワークで相互接続したクラスタによる並列処理について，活発な研究がなされている．特に，人工知能（AI）やクラウド等の大規模なデータセットに対する効率的な処理が要求されるアプリケーションにおいて，FPGAクラスタは有力な選択肢の一つとなっている⁽¹⁾．

　このようなFPGAクラスタによる並列処理の実現には，FPGAやホストサーバを網羅した通信機構が必要になる．FPGAの利用が様々な分野に広まりつつあるため，要求される通信システムは，アプリケーションの種類や環境によって大きく変わり得る．様々な環境で高い性能を発揮するために，汎用性と通信性能を両立したFPGA間通信システムの構築が，強く望まれている．

　本稿では，FPGAクラスタのための通信システムやネットワークについて，これまでの様々な研究成果や最新の研究動向を紹介する．また，高性能計算への適用という観点から，様々なFPGAクラスタのアーキテクチャについて論じる．

2．FPGAによるストリーム計算

　FPGAを用いた計算機システムにおいて，計算性能を最大限に引き出すためには，高スループットな演算が可能な専用パイプラインによるストリーム処理が適している．これまでに提案されている関連研究の多くは，入力データストリームに対して，必要な一連の処理をつなげた深いパイプラインを適用する，ストリームコンピューティングに基づく手法を採用している．FPGA上に処理を行うモジュール単位であるProcessing Element（PE）をアプリケーションに応じて実装し，巨大なパイプラインを構築する．これにより，個々のデータのメモリアクセスを意識することなく，パイプラインへの入出力の制御のみで高性能な計算を実現できる．