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Accelerated join evaluation in Semantic Web databases by using FPGAs

Stefan Werner*, Dennis Heinrich, Marc Stelzner, Volker Linnemann, Thilo Pionteck, Sven Groppe

*Korrespondierende/r Autor/-in für diese Arbeit

Abstract

While the amount of information steadily increases, the requirements on the response time to query these information become more strict. Under those conditions, conventional database systems reach their limits and cannot meet these performance requirements anymore. In recent years, systems with many processing cores are considered to satisfy these demands. Furthermore, these systems include more and more heterogeneous cores tailor-made to solve one specific task in an efficient manner. However, dedicated hardware accelerators are inflexible and cannot be adapted to the requirements of a dedicated query. Thus, the challenge is orchestrating the diversity of the functionality of all the cores to be optimized for performance/energy efficiency. In this paper, a concept is introduced on how to develop a flexible Field-Programmable Gate Arrays (FPGA)-based hardware accelerator to improve the performance of query evaluation in a Semantic Web database. As a first step to the hardware/software system, several joint algorithms are implemented on an FPGA and evaluated against a well-developed software solution (implemented in C). The comparison shows a significant speedup of up to 10 times. Because of the complexity of the join operator, it is promising that the overall performance of query evaluation can be further enhanced by processing whole queries on an FPGA.

OriginalspracheEnglisch
ZeitschriftConcurrency Computation
Jahrgang28
Ausgabenummer7
Seiten (von - bis)2031-2051
Seitenumfang21
ISSN1532-0626
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 01.05.2016

UN SDGs

Dieser Output leistet einen Beitrag zu folgendem(n) Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung

  1. SDG 3 – Gesundheit und Wohlergehen
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  2. SDG 7 – Erschwingliche und saubere Energie
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  3. SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur
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  4. SDG 11 – Nachhaltige Städte und Gemeinschaften
    SDG 11 – Nachhaltige Städte und Gemeinschaften
  5. SDG 12 – Verantwortungsvoller Konsum und Produktion
    SDG 12 – Verantwortungsvoller Konsum und Produktion

Strategische Forschungsbereiche und Zentren

  • Querschnittsbereich: Intelligente Systeme
  • Zentren: Zentrum für Künstliche Intelligenz Lübeck (ZKIL)

DFG-Fachsystematik

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  • 4.43-03 Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme

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