超並列計算システムのモデル化と超並列アルゴリズム

• 研究課題/領域番号: 04235107
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 廣瀬 健 早稲田大学, 理工学部, 教授 (60063632)
• 研究分担者: 栗野 俊一 日本大学, 理工学部, 助手 (30215066) ; 深澤 良彰 早稲田大学, 理工学部, 教授 (20165252) ; 坂倉 正純 早稲田大学, 情報科学研究教育センター, 助教授 (80092518) ; 宇都宮 公訓 筑波大学, 電子情報工学系, 専任講師 (20015952)
• 研究期間 (年度): 1992
• 研究課題ステータス: 完了 (1992年度)
• 配分額: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 1992年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: 超並列計算 / 分散システム / ネットワーク / データ並列処理 / フィボナッチ数列 / フィボネット / ハイパーキューブ型ネットワーク

研究概要

ノイマン型のアーキテクチャにおいて超並列化を試みる場合、メモリなドのアクセス結合が大きな問題となる。このため、共有型のメモリを用いているノイマン型コンピュータを高速化しようとする試みには限界が存在する。これに対し、各プロセッサに分散してローカルメモリをもたせることにより、メモリアクセスの競合を避けることができる。これにより、ハードウェア的にもより並列性の高い、プロセッサ数の多いシステムへの拡張も容易である。このような理由により、同じ形のプロセッサを多数接続し、空間並列的に計算を行なう、セルラ計算機のような分散メモリ型の並列計算システムが生まれてきた。
しかし、このような分散メモリ型の並列計算システムにおいては、プロセッサメモリに必要なデータがない場合には通信を行ない、他のプロセッサに必要なデータを送ってもらう必要がある。多数のプロセッサ間では、このような通信をより効率的に行なうためのアルゴリズム、その際の通信遅れの考慮が難しいものとなる。さらに全てのプロセッサ間での自由な通信を実現するためには、通信手順の煩雑化という問題が生じる。
このような問題を解沢するために、問題を結合律が成立する計算に限定し、さらに、データの分散に関する制約がない場合の計算について、ステップ数が最小となるアルゴリズム(計算順序とそのタイミング)とその構成法を導き出した。ネットワークとしては、同一のクロックを各プロセッサに与えることにより同期をとるものと仮定している。さらにこのアルゴリズムを割りつけるネットワークトポロジおよびデータを割り振る際のデータの分散方法を求める手順を発見した。