スモールワールド性を用いた次世代並列計算機向け相互結合網の研究

利用小世界特性的下一代并行计算机互连网络研究

• 批准号: 15J03374
• 负责人: 河野 隆太
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J03374/
• 关键词: 高性能計算; スモールワールドネットワーク; 分散ルーティング; デッドロックフリールーティング

計算科学における大規模な問題の解決や、超ビッグデータ解析の高速化などの要求から、高性能計算システムの構築に対する需要が急速に大きくなっている。このような大規模計算機は無数の計算資源が密に接続された構造を持つ。この計算資源間の接続に「スモールワールドネットワーク」と呼ばれる大規模かつ複雑なネットワークを適用することにより、通信遅延の削減や通信帯域の向上をもたらすことが示されている。申請者はこうしたネットワークの大規模計算機への実用化に向けた課題の解決に取り組んでいる。第三年度である2017年度において申請者は、(1) スモールワールドネットワーク向けの分散ルーティング、及び(2) デッドロックフリー性保証のための仮想チャネル割り当て手法、の2点に着目し、第一年度・第二年度から継続して開発手法の改良に取り組んだ。さらに、(3) スモールワールドネットワーク向けの適応型デッドロックフリー・ルーティング理論について、第三年度より新たに取り組んだ。(1)について、本年度は大規模システムに適用可能であることを示すための提案手法の性能評価を行い、本手法が従来手法と比較して大規模ネットワークにおいて低コストで適用可能であることを示した。 (2)については、提案手法のアルゴリズムにおけるメモリ使用量の削減を達成し、複数の従来手法に比べ計算時間・メモリ使用量の両面で有利であることを示した。これらの研究成果について、本年度は複数の国際学会誌にて発表を行った。(3)については、コンピュータアーキテクチャ分野のトップカンファレンスであるISCA'17にて今年発表された、規則的なネットワークにおいてパケット通信の循環依存を解消するための理論を先行研究とし、スモールワールドネットワーク向けに適用可能な新たなルーティング理論・手法を構築した。この研究成果について本年度国際会議で対外発表を行った。

由于计算科学中的大规模问题和超级数据分析的速度解决了大规模问题，因此建立高性能计算系统的需求正在迅速增长。如此大的计算机具有一个结构，其中无数计算的资源紧密连接。已证明，将一个称为“小世界网络”的大型复杂网络应用于计算资源之间的连接，可减少通信延迟并改善通信带宽。申请人正在努力解决这些大型网络中实际使用这些问题的问题。在2017财年，第三年，申请人重点关注（1）小型世界网络的差异路由，以及（2）一种虚拟渠道分配方法，用于僵局 - 免疫保修。 。此外，（3）针对小世界网络的自适应僵局 - 无效的路由理论已经新近开发。关于（1），我们评估了表明今年适用于大型系统的性能方法，并且与传统方法相比，该方法以低成本的价格适用。关于（2），已经实现了建议方法的算法中存储使用的减少，并且在计算时间和内存使用情况下，它比多个常规方法都有优势。今年在多个国际会议上介绍了这些研究结果。关于（3），消除对普通网络的数据包循环依赖的理论是在今年在计算机体系结构中的顶级会议的ISCA'17宣布的，被用作我们构建的小世界网络的预测适用的新路由理论和方法。这项研究结果是在今年的国际会议上取得的。

项目成果

LOREN: A Scalable Routing Method for Layout-Conscious Random Topologies

• DOI: 10.1109/candar.2016.0019
• 发表时间: 2016-11
• 期刊: 2016 Fourth International Symposium on Computing and Networking (CANDAR)
• 作者: Ryuta Kawano;Hiroshige Nakahara;I. Fujiwara;Hiroki Matsutani;M. Koibuchi;H. Amano

A Layout-Oriented Routing Method for Low-Latency HPC Networks

• DOI: 10.1587/transinf.2017pap0019
• 发表时间: 2017-12
• 期刊: IEICE Trans. Inf. Syst.
• 作者: Ryuta Kawano;Hiroshige Nakahara;I. Fujiwara;Hiroki Matsutani;M. Koibuchi;H. Amano

ターンモデルベースの不規則網向けルーティング

针对不规则网络转向基于模型的路由

• 发表时间: 2017
• 作者: Ryuta KAWANO;Hiroshi NAKAHARA;Seiichi TADE;Ikki FUJIWARA;Hiroki MATSUTANI;Michihiro KOIBUCHI;Hideharu AMANO;Ryuta Kawano;河野 隆太
• 通讯作者: 河野 隆太

A Novel Channel Assignment Method to Ensure Deadlock-Freedom for Deterministic Routing

• DOI: 10.1587/transinf.2016edp7477
• 发表时间: 2017-08
• 期刊: IEICE Trans. Inf. Syst.
• 作者: Ryuta Kawano;Hiroshige Nakahara;S. Tade;I. Fujiwara;Hiroki Matsutani;M. Koibuchi;H. Amano

オフチップ相互結合網向け不規則トポロジのための容易に実装可能なルーティングアルゴリズム

易于实现片外互连网络不规则拓扑的路由算法

• 发表时间: 2016
• 作者: 河野 隆太;中原 浩;藤原 一毅;松谷 宏紀;天野 英晴;鯉渕 道紘
• 通讯作者: 鯉渕 道紘