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

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09044150
• 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 テキサスA&M大学, 計算科学科, 教授
• 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 / 最適設備配置アルゴリズム / 故障診断アルゴリズム

研究概要

最先端科学技術分野におけるコンピュータ処理能力に対する要求はますます贈対し、現在のスーパーコンピュータの処理能力をはるかに凌ぐコンピュータパワーおよび巨大メモリ空間を必要としている。現在、VLSI技術の発展により、数百、数千台のマイクロプロセッサからなるのマルチプロセッサシステムは、次世代のスーパーコンピュータとして注目されている。これらの超並列・分散型コンピュータの膨大なプロセッサを結合するネットワークは、処理性能にとって最も重要な基盤技術である。本研究では、プロセッサ当りのリンク数を制限した実用的な高性能ネットワークを提案し、超並列・分散型コンピュータのネットワークの高性能化に関して国際共同研究を行なって来た。
日本側では研究代表者を中心に、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 Recursive Toruns)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。その結果、従来の2次元メッシュ結合3次元メッシュ結合に比較して平均距離や直径は小さく、メッシュ結合を階層的に接続したRDT網に比べVLSIで構築が容易な結合網であることを明らかにした。また、SRTにおけるルーティングが比較的簡単であり、動的通信性能も改良できる結合形態を与えた。更に、木形状ネットワーク上への等分割設備の最適配置アルゴリズムを与えた。
米国側では、トーラス結合網を階層型接続したネットワークTESHを提案し、そのネットワーク特性について詳しい評価を行い、中規模マルチプロセッサには性能が良いネットワークであることを明らかにした。また、実際にTESHネットワーク上に信号処理や偏数分方程式のアプリケーションが効率良くマッピングできることを示した。更に、超並列・分散ネットワークである多段結合網に対して、従来をよりも効率の良い故障診断アルゴリズムを与えた。

研究成果

• [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)