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

1998 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) ; 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 ; FANRIZIO Lom ノースイースタン大学, 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 / 実用的ネットワーク / 故障診断アルゴリズム

研究概要

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。
しかしながら、SRTやTESHでは2次元トーラス結合網を基本モジュールにしているために数百台のプロセッサからなる超並列・分散ネットワークに拡張する場合に、3次元実装を用いても限界があることが分った。そこで、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。今後の重要な課題として、超並列・分散コンピュータネットワークのハードウェア実装をFPGAなどを用いて試作構築し、VLSI/WSIによる3次元実装方式を確立することである。

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)
• [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)