超並列・分散型コンピュータの高性能ネットワークに関する研究

• 研究課題/領域番号: 09044150
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究分野: 計算機科学
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 堀口 進 北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (60143012)
• 研究分担者: 安倍 正人 岩手大学, 工学部情報工学科, 教授 (00159443) ; 阿曽 弘具 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (10005522) ; VIJAY Jain 南フロリダ大学, 電子工学科, 教授 ; FRANK Hsu フォーダム大学, 計算科学科, 教授 ; FANRIZIO Lom ノースイースタン大学, 計算科学科, 教授 ; JAIN Vijay University of South Florida, Professor ; LOMBARDI Fanrizio Northeastern University, Professor ; HSU Frank Fordham University, Professor ; VIIAV Jain 南フロリダ大学, 電子工学科, 教授 ; FRANK Hsu. フォーダム大学, 計算科学科, 教授
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円); 1998年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 1997年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
• キーワード: 超並列・分散型コンピュータ / 高性能ネットワーク / 階層型接続アプリケーション / 実用的ネットワーク / 故障診断アルゴリズム / 階層型接続 / 最適設備配置アルゴリズム

研究概要

VLSI技術のめざましい発展により数百台のプロセッサからなるマルチプロセッサシステムは現在のスーパーコンピュータに代り、次世代コンピュータとして期待されている。100万個のプロセッサからなる超並列コンピュータに関する研究は勢力的に行なわれている。本研究の目的は、人間の脳構造の分散・協調メカニズムに基づいた新らしい超並列・分散型ネットワークを提案し、その特性を明らかにすることであった。2年間の共同研究で、実装上有利なトーラス結合網を再帰的にシフトし結合した再帰シフトトーラス網SRT(Shift Recurrsive Torus)やトーラス結合網を階層型接続したネットワークTESH(Tori ConnEct meSH)を提案し、ネットワーク特性について詳しい性能評価を行なった。そこで、ネットワークの高速化と高信頼化には適応型ルーティングが重要であることが分かった。また、超並列ネットワークでのアプリケーションなどを考慮した性能評価および高速化のための動的負荷分散の検討も必用であることも指摘した。そこで、超並列ネットワークである階層型トーラス網TESHのVLSI/WSIによる3次元実装についてチップ面積やシリコン平面間のリンク結合数の詳しい性能評価を行なった。その結果、階層型トーラス網TESHは従来のネットワークに比較して3次元実装に向いた相互結合網であることを明らかにした。更に、階層型ネットワークの基本モジュールを2次元トーラスから3次元トーラスや3次元メッシュにした3次元階層型メッシュトーラス相互結合網の提案を行なった。このた3次元階層型メッシュトーラス相互結合網のネットワーク特性の評価を詳細に行ない、2次元トーラス結合網を基本とした階層型相互結合網に対してVLSI/WSIによる3次元実装が容易に出き、ネットワーク性能に優れた階層型相互結合網であることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] V.K.Jain and S.Horiguchi,: "Architecture, Defect Tolerance and Buffer Design for a New ATM Switch" IEEE Trans.on Components, Packaging, and Manufacturing Tech.-Part B,. Vol.21, No.4. 338-345 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] V.K.Jain and S.Horiguchi,: "VSLI Considerrations for TESH : A New Hierarchical Interconnection Network for 3-D Integration" IEEE Trans.VLSI Systems,. Vol.6, No.3. 346-353 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] R.Hayashi and S.Horiguchi,: "Chain Piece Distributed Domain Decomposition for Parallel Molecular Dynamics Simulations of Polymers" Proc.of High Performance Computing Asia '98. 1157-1163 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Inoguchi, T.Matsuzawa and S.Horiguchi,: "A Heuristic Policy for SRT Networks in 3D Stacked Implementation" Proc.of High Performance Computing Asia '98,. 1430-1438 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Horiguchi and I.Numata: "Self-Reconfiguration Scheme of 3D-Mesh Arrays" Proc.of IEEE Int'l Workshop on Defect and Fault Tolerance in VLSI Systems. 276-281 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Horiguchi, T.Ooki and V.K.Jain,: "Network Performance of TESH : A New Hierarchical Interconnection Network for 3-D Integration." Proc.Int'l Conf.on Parallel and Disctributed Computing and Networks,. 170-175 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] V.K.Jain and S.Horiguchi: "Architecture, Defect Tolerance and Buffer Design for a New ATM Switch" IEEE Trans.on Components, Packaging, and Manufacturing Tech.-Part B. Vol.21, No.4. 338-345 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] V.K.Jain and S.Horiguchi: "VLSI Considerations for TESH : A New Hierarchical Interconnection Network for 3-D Integration" IEEE Trans. VLSI Systems. Vol.6, No.3. 346-353 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yamamori and S.Horiguchi: "Parallel Learning Models for Back-Propagation Algorithms on Parallel Computers, in Japanese" The Trans.of IEICE,D-II. Vol.J81-D-II,No.2. 370-377 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Touyama and S.Horiguchi: "Locating Partitionable Tree-Shaped Facility on a Tree Network, in Japanese" The Trans.of IEICE,D-II. Vol.J81-D-I,No.2. 179-186 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Touyama and S.Horiguchi: "Practical Parallel Computation Model LogPQ for Evaluation of Parallel Algorithms, in Japanese" Trans.of Information Processing Society of Japan. Vol.39, No.6. 1766-1174 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] R.Hayashi and S.Horiguchi: "Parallel Molecular Dynamics Simulations of Polymers, in Japanese" Trans.of Information Processing Society of Japan. Vol.39, No.6. 1775-1181 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] V.K.Jain, T.Ghirmai and S.Horiguchi: "TESH : A New Hierarchical Interconnection Network for Massively Parallel Computing" IEICE Trans.Information and Systems. Vol.E80-D,No.9. 837-846 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] edited by Susumu Horiguchi: "Special Issue on Architectures, Algorithms and Networks for Massively Parallel Computing" IEICE Trans. on Information and Systems. Vol.E80-D. (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Touyama and S.Horiguchi: "Parallel Multiple-Precision GDC Algorithm and Their Performance" IEICE Trans.Information and Systems. Vol.J80-D-I,No.5. 450-455 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Touyama and S.Horiguchi: "Performance Evaluation of Practical Parallel Computation Model LogPQ" IEEE Proc.of International Symposium on Parallel Architectures.Algorithms and Networks International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications (PDPTA'98) , pp.1095-1102, Los Vegasu, U.S.A.(July, 1998).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Kato, K.Yamamori and S.Horiguchi: "Three-Layered Neutral Model between Cortical Areas V1 and IT" Proc.of Int'l on Artificial Neural Network, Vol.2, pp.1003-1008, Sweden (Sept, 1998).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] R.Hayashi and S.Horiguchi: "Chain Piece Distributed Domain Decomposition for Parallel Molecular Dynamics Simulations of Polymers" Proc.of High Performance Computing Asia'98 pp.1157-1163, Singapore (Sept.1998).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Inoguchi, T.Matsuzawa and S.Horiguchi: "A Heuristic Policy for SRT Networks in 3D Stacked Implementation" Proc.of High Performance Computing Asia '98.pp.1430-1438, Singapore (Sept.1998).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Horiguchi and I.Numata: "Self-Reconfiguration Scheme of 3D-Mesh Arrays" Proc.of IEEE Int'l Workshop on Defect and Fault Tolerance in VLSI Systems, pp.276-281, Austin, U.S.A.(Nov.1998).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] R.Hayashi and S.Horiguchi: "Parallel Molecular Dynamic Simulation of Polymers" Proceedings of 1998 Conference on Simulation Methods and Applications, Parallel and Distributed Simulation, pp.155-162, ISBN 1-56555-153-2, Orlando, Florida, U.S.A.(1998 Nov).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Horiguchi, T.Ooki and V.K.Jain: "Network Performance of TESH : A New Hierarchical Interconnection Network for 3-D Integration" Proc.Int'l Conf.on Parallel and Distributed Computing and Networks, pp.170-175, Brisbane, Australia (1998 Dec).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Horiguchi and M.Konuki: "The Horizontal Rotate Crossed Cube : HCQ Interconnention Network" Proc.of IEEE International Symposium on Parallel Architectures, Algorithms and Networks, pp.118-124, Taipei, Taiwan (1997 Dec).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Taketa, K.Tanno and S.Horiguchi: "Radix R Parallel FFT Algorithms with a Global Interconnection Network and Its Evaluation" Proc.of IEEE International Symposium on Parallel Architectures, Algorithms and Networks, pp.424-428, Taipei, Taiwan (1997 Dec).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Touyama and S.Horiguchi: "Parallel Computation Model LogPQ" Proc.of International Symposium on High Performance Computing, pp.327-334, Fukuoka, Japan (1997 Nov).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Horiguchi, T.Ooki and V.K.Jain: "Network Performance of TESH : A New Hierarchical Interconnection Network" Proc.International Symposium on Dynamic Modeling of Information Systems, pp.49-60, Yamagata, Japan (1997 Nov).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Inoguchi, T.Matsuzawa and S.Horiguchi: "SRT Interconnection Network on 3D Stacked Implementation by Considering Thermo-Radiation" Proc.of IEEE International Conference on Innovative Systems in Silicon, pp.41-51, Austin, U.S.A.(1997 Oct).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] V.K.Jain, L.Lin and S.Horiguchi: "Architecture, Defect Tolerance, and Buffer Design for A New ATM Switch" Proc.of IEEE International Conference on Innovative Systems in Silicon, pp.248-258, Austin, U.S.A.(1997 Oct).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] R.Hayashi and S.Horiguchi: "Parallelized Simulation of Molecular Dynamics by Domain Decomposition Strategy" Proc.of IEEE World Congress on System Simulations pp.353-358, Singapore (1997 Sep).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.N.Shen, X.T.Chen, S,Horiguchi and F.Lombardi: "On the Multiple Fault Diagnosis of Multistage Interconnection Network : The Lower Bound and the CMOS Fault Model" Proc.of the 26-th International Conference on Parallel Processing pp.350-353, IEEE CS Press, Bloomingdale, U.S.A.(1997 Aug).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Inoguchi and S.Horiguchi: "Shifted Recursive Torus Interconnection for High Performance Computing" Proc.of IEEE High Performance Computing in Asia, pp.61-66, Seoul, Korea (1997 April).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] R.Hayashi and S.Horiguchi: "Decomposition Scheme for Parallel Molecular Dynamics Simulation" Proc.of IEEE High Performance Computing in Asia, pp.595-600, Seoul, Korea (1997 April).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] V.K.Jain and S.Horiguchi.: ""Architecture,Defect Tolerance and Buffer Design for a New ATM Switch"." IEEE Trans.on Components,Packaging,and Manufacturing Tech-Part B.Vol.21,No.4.338-345 (1998)
• [文献書誌] V.K.Jain and S.Horiguchi.: ""VLSI Considerrations for TESH:A New Hierarchical interconnection Network for 3-D lntegration"." IEEE Trans.VLSI Systems.Vol.6,No.3.346-353 (1998)
• [文献書誌] R.Hayashi and S.Horiguchi,: ""Cghain Piece Distributed Domain Decomposition for Parallel Molecular Dynamics Simulations of Polymers"." Proc.of High Performance Computing Asia'98. 1157-1163 (1998)
• [文献書誌] Y.Inoguchi,T.Matsuzawa and S.Horiguchi.: ""A Heuristic Policy for SRT Networks in 3D Stacked Implementation"." Proc.of High Performance Computing Asia'98.1430-1438 (1998)
• [文献書誌] S.Horiguchi and I.Numata: ""Self-Reconfiguration Scheme of 3D-Mesh Arrays"." Proc.of iEEE Int'1 Workshop on Defect and Fault Tolernce in VLSI Systems.276-281 (1998)
• [文献書誌] S.Horiguchi,T.Ooki and V.K.jain,.: ""Network Performance of TESH:A New Hierarchical Interconnection Network for 3-D Integration"." proc,Int'1 Conf.on Parallel and Disctributed Computing and Networks.170-175 (1998)
• [文献書誌] 當山 孝義、堀口 進: ""木形状ネットワークへの等分割可能な木形状設備配置"" 電子情報通信学会論文誌. Vol.J81-D-I,No.2. 179-186 (1998)
• [文献書誌] S.Horiguchi and M.Konuki: ""The Horizontal Rotate Crossed Cube : HCQ Interconnection Network"" Proc.of IEEE International Sympsium on Parallel Architectures,Algorithms and Netwroks. 118-124 (1997)
• [文献書誌] T.Taketa, K.Tanno and S.Horiguchi: ""Radix R Parallel FFT Algorithms with a Global Interconnection Network and Its Evaluation"" Proc.of IEEE International Sympsium on Parallel Architectures,Algorithms and Netwroks. 424-428 (1997)
• [文献書誌] T.Touyama and S.Horiguchi: ""Parallel Computation Model LogPQ"" Proc.of International Symposium on High Performance Computing,Lecture Notes of Computer Science. Vol.1336. 327-334 (1997)
• [文献書誌] V.K.Jain, L.Lin and S.Horiguchi: ""Architecture,Defect Tolerance,and Buffer Design for A New ATM Switch"" Proc.of IEEE International Conference on Innovative Systems in Silicon. 248-258 (1997)
• [文献書誌] V.K.Jain, T.Ghirmai and S.Horiguchi: ""TESH : A New Hierarchical Interconnection Network for Massively Parallel Computing"" IEICE Trans.Information and Systems. Vol.E80-D,No.9. 837-846 (1997)