Research on large-capacity high-speed memory-cube networks for a data-driven society

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K19770
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 60040:Computer system-related
• Research Institution: Kyoto University (2021-2023); Hiroshima University (2020)
• Principal Investigator: Yasudo Ryota 京都大学, 情報学研究科, 助教 (00846941)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 相互結合網 / メモリキューブネットワーク / トポロジ / ルーティング / ルータアーキテクチャ

Outline of Final Research Achievements

In this project, we have studied a large-capacity, high-speed, and scalable memory-cube network. Within the design constraints of memory-cube networks, we have proposed the Dual Diagonal Mesh (DDM) as a topology that minimizes both diameter and average distance. Additionally, we have presented a routing method for DDM, proving that it always uses the shortest path and is deadlock-free. Finally, we have designed a router architecture that can omit part of the pipeline stages and identified which pipeline stages should be omitted. Through network simulations and hardware evaluations, we have demonstrated the superiority of the proposed method.

Free Research Field

並列計算機アーキテクチャ

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

レイアウトとリンク長，次数の厳しい設計制約がある場合の最適なトポロジを明らかにしたことはメモリキューブネットワークが台頭してきた中で学術的に価値がある．　さらにルーティング，ルータアーキテクチャまで一貫して提案したため理論的意義と実践的意義の双方が含まれる．
ディープラーニングやビッグデータ解析に代表される近年のアプリケーションにおいて，計算機のメモリ容量の要求は増加している．クラウドプラットフォームにおいて要求されるメモリ量は2015年頃から急速に増加している．そのため，提案するメモリキューブネットワークは大量のデータを扱う重要なアプリケーションを高速動作させる基盤技術として社会的意義がある．