超低遅延時代へ向けた大規模計算機の相互結合網のトポロジとルーティング

• 研究課題/領域番号: 25730068
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 情報ネットワーク
• 研究機関: 国立情報学研究所
• 研究代表者: 藤原 一毅 国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 特任准教授 (90648023)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: ネットワーク / ハイパフォーマンス・コンピューティング / 計算機システム / 相互結合網 / トポロジー

研究成果の概要

この研究は、次世代スーパーコンピュータなどの大規模並列計算機システムの中で、数万台のコンピュータが非常に短い時間（1マイクロ秒以下）で相互に通信するためのネットワーク設計法を明らかにした。将来出現する超低遅延ネットワーク機器を想定し、従来のネットワーク設計法では無視されていたケーブル内の信号伝搬時間をきちんと考慮したうえで、最適な配線と通信経路を決める方法を開発した。これにより、研究開始前に最先端だったネットワーク設計法に比べて、ケーブルの長さを65%も短くしながら通信遅延がわずか6%しか増加しないという、省資源性と低遅延性を高いレベルで両立する次世代のネットワーク設計が可能になった。

研究成果

• [雑誌論文] Augmenting Low-latency HPC Network with Free-space Optical Links (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikki Fujiwara, Michihiro Koibuchi. Tomoya Ozaki, Hiroki Matsutani, Henri Casanova
  • 雑誌名: The 21st IEEE International Symposium on High Performance Computer Architecture (HPCA) 巻: 1 ページ: 390-401
  • DOI: 10.1109/hpca.2015.7056049
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optimized Core-links for Low-latency NoCs (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Kawano, Seiichi Tade, Ikki Fujiwara, Hiroki Matsutani, Hideharu Amano, Michihiro Koibuchi
  • 雑誌名: Proceedings of the 23rd Euromicro International Conference on Parallel, Distributed and Network-based Processing (PDP 2015) 巻: - ページ: 172-176
  • DOI: 10.1109/pdp.2015.15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Swap-and-randomize: A Method for Building Low-latency HPC Interconnects (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikki Fujiwara, Michihiro Koibuchi, Hiroki Matsutani, Henri Casanova
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems 巻: No.1,PrePrint 号: 7 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1109/tpds.2014.2340863
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Extreme Big Data (EBD): Next Generation Big Data Infrastructure Technologies Towards Yottabyte/Year (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Matsuoka, Hitoshi Sato, Osamu Tatebe, Michihiro Koibuchi, Ikki Fujiwara, Shuji Suzuki, Masanori Kakuta, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama, Toyotaro Suzumura, Koji Ueno, Hiroki Kanezashi, Takemasa Miyoshi
  • 雑誌名: Supercomputing frontiers and innovations 巻: 1 ページ: 89-107
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Layout-aware Expandable Low-degree Topology (2014)
  • 著者名/発表者名: Nguyen T. Truong, Van K. Nguyen, Nhat T. X. Le, Ikki Fujiwara, Fabian Chaix and Michihiro Koibuchi
  • 雑誌名: The 20th IEEE International Conference on Parallel and Distributed Systems (ICPADS) 巻: 1 ページ: 462-470
  • DOI: 10.1109/padsw.2014.7097842
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Skywalk: a Topology for HPC Networks with Low-delay Switches (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikki Fujiwara, Michihiro Koibuchi, Hiroki Matsutani, Henri Casanova
  • 雑誌名: The 28th IEEE International Parallel & Distributed Processing Symposium (IPDPS 2014) 巻: 1
  • 査読あり
• [雑誌論文] ランダムなネットワークトポロジのラック配置最適化に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原一毅, 鯉渕道紘
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 巻: J96-D ページ: 1903-1912
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mapping Non-trivial Network Topologies onto Chips (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikki Fujiwara, Michihiro Koibuchi
  • 雑誌名: The International Symposium on Embedded Multicore/Many-core System-on-Chip (MCSoC-13) 巻: 1 ページ: 73-78
  • DOI: 10.1109/mcsoc.2013.10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distributed Shortcut Networks: Layout-Aware Low-Degree Topologies Exploiting Small-World Effect (2013)
  • 著者名/発表者名: Van K. Nguyen, Nhat T. X. Le, Ikki Fujiwara, Michihiro Koibuchi
  • 雑誌名: International Conference of Parallel Processing 巻: 1 ページ: 572-581
  • DOI: 10.1109/icpp.2013.71
  • 査読あり
• [学会発表] Pursuit of Low-latency Networks for Supercomputers (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原一毅, 鯉渕道紘
  • 学会等名: 第10回情報科学ワークショップ
  • 発表場所: ツネイシしまなみビレッジ（広島県福山市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 光サーキットの補助による低遅延性及びトポロジ内包性・分割性をもつネットワーク (2014)
  • 著者名/発表者名: 河野隆太, 藤原一毅, 松谷宏紀, 天野英晴, 鯉渕道紘
  • 学会等名: 2014年並列／分散／協調処理に関する『新潟』サマー・ワークショップ (SWoPP新潟2014)
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-07-30
• [学会発表] 高次元トポロジNoCの配線長最小化手法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原一毅, 鯉渕道紘
  • 学会等名: 2013年並列／分散／協調処理に関する 『北九州』サマー・ワークショップ (SWoPP北九州2013)
  • 発表場所: 北九州国際会議場
• [学会発表] Does light speed affect topologies? (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikki Fujiwara
  • 学会等名: NII 湘南会議 031 "Many-cores and On-chip Interconnects"
  • 発表場所: 湘南国際村センター
• [備考] 鯉渕研究室ホームページ
  • URL: http://research.nii.ac.jp/~koibuchi/
• [備考] NIIオープンハウス2014
  • URL: http://www.nii.ac.jp/index.php?_restful_permalink=event%2Fopenhouse%2Farchives%2F2014
• [備考] 鯉渕研究室ホームページ
  • URL: http://research.nii.ac.jp/~koibuchi/