FPGA, GPU ve CPU'nun örnek bir problem üzerinde performans karşılaştırmaları

Abstract

Newton-Raphson metodu kök bulmak için yaygın olarak kullanılan bir sayısal yöntemdir. Elektronik ve bilgisayar mühendisliğinde yaygın kullanım alanı mevcuttur. Örneğin Spice devre simülatörü Newton-Raphson'dan faydalanmaktadır. Ayrıca bilgisayar aritmetiğinde, kök hesaplama ve hızlı bölme sonucu bulma gibi işlemler Newton-Raphson kullanılarak yapılabilmektedir. Bu çalışmada, en fazla 32 katsayılı herhangi bir polinomun köklerinin hesaplanabilmesi için bilgisayardan çağrılabilen, bilgisayarla veri alışverişi yapabilen ve Newton-Raphson kök tahmin yöntemini kullanan bir donanım tasarlanmıştır. Tasarlanan donanım FPGA üzerinde gerçeklenmiş, CPU ve GPU ile arasındaki performans farkları incelenmiştir.The Newton-Raphson method is a widely used numerical method to find roots. It is widely used in electronics and computer engineering. For example, Spice uses the circuit simulator Newton-Raphson. In addition, in computer arithmetic, operations such as root calculation and fast division result can be done by using Newton-Raphson. In this study, a hardware that can be called from the computer, can exchange data with the computer and uses the Newton-Raphson root estimation method is designed to calculate the roots of any polynomial with a maximum of 32 coefficients. The designed hardware is implemented on FPGA, and the performance differences between CPU and GPU are examined.