JP2014191379A - 分散処理システムおよび端末処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正確な時刻情報に基づいて、早期にプログラムを完了することができる分散処理システムおよび端末処理装置を提供すること。
【解決手段】本発明の分散処理システム１は、原子発振器を有し、前記原子発振器からの信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部を備えている複数のコンピュータ（端末）１０、３０と、各コンピュータ１０、３０を接続するネットワーク２０とを有し、複数のコンピュータ１０、３０は、前記時刻情報に基づいて、プログラムを分散処理するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、分散処理システムおよび端末処理装置に関するものである。

近年、複数のコンピュータ（端末）を利用して、例えば、遺伝子解析、気象予測および暗号解読等の大規模なプログラムをタスクに分割し、この分割されたタスクを分散して計算処理する分散処理システムが知られている。
従来では、大規模なプログラムの計算処理は、単独のコンピュータを用いて実施されており、このような単独のコンピュータには、多量のプロセッサと大量のメモリーとを備えるスーパーコンピュータのような優れた性能を有するものが必要とされた。

これに対して、分散処理システムでは、例えば、ネットワークを介して連結された複数のコンピュータを並列動作させて、分割されたタスクを個々のコンピュータにおいて計算処理した後、これらの計算処理された処理結果を統合することで、大規模なプログラムの計算処理が実施される。そのため、個々のコンピュータとしては優れた性能を有するものを必要とすることなく大規模なプログラムの計算処理を実施することができる。

ところで、このような複数のコンピュータを用いた分散処理システムでは、前述のとおり、個々のコンピュータにおいて計算処理された処理結果を、統合することにより１つのプログラムが実施されるが、各コンピュータにおいて計算処理された処理結果の統合は、計算処理したコンピュータ、分割されたタスクを計算処理した時刻情報等をフラグとして用いることで行われる。

そこで、各コンピュータにおける時刻情報の調整は、例えば、ネットワーク（無線・有線）を介したＮＴＰ（Network Time Protocol）により実施することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
このＮＴＰでは、各コンピュータ（ＮＴＰクライアント機器）がＮＴＰサーバ機器に対して問い合わせ、この問い合わせに対して応答することにより、各コンピュータにおける時刻情報の調整が行われる。

しかしながら、各コンピュータにおける時刻情報の調整が上記のようにて行われるため、ネットワーク上におけるＮＴＰサーバ機器と各コンピュータとの離間距離や、ＮＴＰサーバ機器と各コンピュータとの時刻情報の受け取り間隔時間が異なることに起因して、コンピュータ毎における時刻情報の同期を優れた精度で実施することができない。
そのため、各コンピュータにおける時刻情報に誤差が生じているため、この時刻情報に基づいて、各コンピュータにおいて計算処理された処理結果を統合する際には、この誤差を考慮して補正する必要があり、処理結果を統合する作業にロスが生じ、結果的に、大規模なプログラムの実施に時間を要するという問題があった。

特開２０００−３４９７９１号公報

本発明の目的は、正確な時刻情報に基づいて、早期にプログラムを完了することができる分散処理システムおよび端末処理装置を提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本適用例の分散処理システムは、原子発振器を有し、前記原子発振器からの信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部を備えている複数の端末と、前記複数の端末同士を接続するネットワークとを有し、
前記複数の端末は、前記時刻情報に基づいて、プログラムを分散処理することを特徴とする。
このような分散処理システムによれば、時刻情報生成部が原子発振器からの信号に基づいて時刻情報を生成するので、正確な（優れた）精度で時刻情報を出力することができる。そのため、この正確な時刻情報に基づいて、早期に要求されたプログラムを完了することができる。

［適用例２］
本適用例の分散処理システムでは、前記複数の端末は、プログラムを分割してタスクを用意する主端末と、前記タスクを実施する複数の実施端末とを含むことが好ましい。
これにより、主端末においてプログラムが分割されたタスクが用意され、分割されたタスクの計算処理を実施端末において実行し、さらに、計算処理がなされた処理結果を、主端末において統合することで、プログラムを分散処理することができる。

［適用例３］
本適用例の分散処理システムでは、前記複数の実施端末は、前記主端末から受け取った前記タスクを計算処理した後、前記計算処理の処理結果を前記時刻情報とともに主端末に送信することが好ましい。
これにより、正確な時刻情報に基づいて、早期に要求されたプログラムを完了することができる。

［適用例４］
本適用例の分散処理システムでは、前記主端末は、前記複数の実施端末から受け取った前記処理結果を、前記時刻情報に同期して統合することにより、前記プログラムを実施することが好ましい。
これにより、正確な時刻情報に基づいて、早期に要求されたプログラムを完了することができる。
［適用例５］
本適用例の分散処理システムでは、前記原子発振器は、量子干渉効果を利用して発振することが好ましい。
これにより、時刻情報生成部の小型化、ひいては、端末の小型化を図ることができる。

［適用例６］
本適用例の分散処理システムでは、前記時刻情報生成部の時刻情報を調整する調整部を備えることが好ましい。
これにより、例えば、時刻情報生成部の時刻情報の初期調整や、時刻情報生成部の経時的なズレによる時刻情報の調整、および時刻情報生成部を修理した場合の時刻情報の調整等を行うことができる。

［適用例７］
本適用例の端末処理装置は、原子発振器に基づいて生成された時刻情報と、プログラムが分割されたタスクを計算処理した処理結果とを、複数受け取って統合することを特徴とする。
このような端末処理装置によれば、正確な時刻情報に基づいて、早期に要求されたプログラムを完了することができる。

［適用例８］
本適用例の端末処理装置は、原子発振器に基づいて生成された時刻情報を、プログラムが分割されたタスクを計算処理した処理結果とともに出力することを特徴とする。
このような端末処理装置によれば、正確な時刻情報に基づいて、早期に要求されたプログラムを完了することができる。

本発明の第１実施形態に係る分散処理システムを示す概略図である。 図１の分散処理システムが備える主コンピュータの概略構成を示すブロック図である。 図１の分散処理システムが備える実施コンピュータの概略構成を示すブロック図である。 図２、３に示す時刻情報生成部の原子発振器を示す概略図である。 図４に示す原子発振器のガスセル内におけるアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図である。 図４に示す原子発振器の光源および光検出部について、光源からの２つの光の周波数差と、光検出部での検出強度との関係を示すグラフである。 図１の分散処理システムにおけるプログラムの分散処理実行を示すフローチャートである。 図１の分散処理システムにおいてプログラムを分散処理する状況を示す概念図である。 本発明の第２実施形態に係る分散処理システムが備える主コンピュータの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る分散処理システムが備える実施コンピュータの概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明の分散処理システムおよび端末処理装置を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る分散処理システムを示す概略図、図２は、図１の分散処理システムが備える主コンピュータの概略構成を示すブロック図、図３は、図１の分散処理システムが備える実施コンピュータの概略構成を示すブロック図である。また、図４は、図２、３に示す時刻情報生成部の原子発振器を示す概略図、図５は、図４に示す原子発振器のガスセル内におけるアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図、図６は、図４に示す原子発振器の光源および光検出部について、光源からの２つの光の周波数差と、光検出部での検出強度との関係を示すグラフである。

図１〜図３に示す分散処理システムは、原子発振器を有し、前記原子発振器からの信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部を備えている複数の端末と、前記複数の端末同士を接続するネットワークとを有し、前記複数の端末は、前記時刻情報に基づいて、プログラムを分散処理するものである。
かかる構成の分散処理システムでは、分散処理システムが備える各コンピュータ（端末）は、原子発振器を有し、この原子発振器からの信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部を備えており、生成された時刻情報が正確な（優れた）精度を有しているため、この正確な時刻情報に基づいて、早期に要求されたプログラムを完了することができる。

なお、以下の説明において、分散処理システム１は、複数のコンピュータ１０、３０をインターネットのような広域のネットワーク２０を介して接続して構成され、プログラム（処理要求）の分散処理（分散情報処理）を主体的に行うコンピュータを主コンピュータ１０と言い、主コンピュータ１０からの分割されたタスクを実施するコンピュータを実施コンピュータ３０と言うこととする。また、両者を区別する必要がない場合は、単に「コンピュータ１０、３０」と言うこともある。
なお、各コンピュータ１０、３０が備えるハードウエア構成、すなわち各コンピュータ１０、３０が備えるプロセッサの種類および数、これらプロセッサの能力（処理速度）、メモリー容量等は任意であるが、本実施形態では、説明の便宜上、すべて均質なハードウエア構成を備えているものとして説明する。

分散処理システム１は、図１に示すように、主コンピュータ１０と、複数の実施コンピュータ３０と、これらコンピュータ１０、３０を互いに連結するネットワーク２０とを備えている。
主コンピュータ（主端末：端末処理装置）１０は、プログラム（処理要求）の分散処理を主体的に行うものであり、具体的には、分散処理（実施）すべきプログラムを分割してタスクとし、この分割されたタスクの計算処理を実施コンピュータ３０に委託するともに、実施コンピュータ３０によりタスクの計算処理がなされた処理結果（結果）を各実施コンピュータ３０から受け取り、これら計算処理がなされた処理結果を統合して、プログラムを実施する機能を有するものである。

この主コンピュータ（主端末）１０は、図２に示すように、タスクの分割を行う分割部１５と、実施コンピュータ３０と通信し、分割されたタスクの送信および計算処理がなされた処理結果の受信を行う通信部１１と、実施したプログラムの内容等を記録するプログラム内容データベース１２と、実施したプログラムの内容等の履歴を確認するユーザインタフェース１４とタスクが計算処理された処理結果を統合する統合部１６と、原子発振器１３１を有し、この原子発振器１３１からの信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部１３とを有する。

主コンピュータ１０をかかる構成をなすものとすることにより、主コンピュータ１０は、分割部１５において、分散処理（実施）すべきプログラムを分割してタスクとし、通信部１１を介して、分割されたタスクの計算処理を実施コンピュータ３０に委託するとともに、実施コンピュータ３０により計算処理がなされた処理結果を各実施コンピュータ３０から受け取る。さらに、統合部１６において、計算処理がなされた処理結果を統合することで、プログラムの実施が完了する。

また、実施コンピュータ（実施端末：端末処理装置）３０は、ネットワーク２０を介して、主コンピュータ１０に複数連結しており、図１では、実施コンピュータ３０ａ〜３０ｍのようにｍ個の実施コンピュータ３０が主コンピュータ１０に連結している。この実施コンピュータ（実施端末）３０は、主コンピュータ１０から受託した分割されたタスクを受け取り、この分割されたタスクの計算処理を実施し、その後、計算処理がなされた処理結果を時刻情報とともに、再度、ネットワーク２０を介して主コンピュータ１０に送信（出力）する。

この実施コンピュータ３０は、図３に示すように、主コンピュータ１０と通信して、分割されたタスクの受信および計算処理がなされた処理結果の送信を行う通信部３１と、主コンピュータ１０から受信した分割されたタスクの計算処理を実行して処理結果を得る計算処理実行部３５と、計算処理した処理結果の内容等を記録する計算処理内容データベース３２と、計算処理した処理結果の内容等の履歴を確認するユーザインタフェース３４と、原子発振器３３１を有し、この原子発振器３３１からの信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部３３とを有する。
実施コンピュータ３０をかかる構成をなすものとすることにより、実施コンピュータ３０は、通信部３１を介して、分割されたタスクの受信および計算処理がなされた処理結果の送信を実施し、計算処理実行部３５において、分割されたタスクの計算処理を行い、処理結果を得る。

また、ネットワーク２０は、主コンピュータ１０および実施コンピュータ３０に連結し、通信部１１、３１を介して、コンピュータ１０、３０間におけるタスクおよび処理結果の送信・受信を仲介する。
なお、ネットワーク２０は、無線・有線のいずれであってもよく、このネットワーク２０を介して連結されるコンピュータ１０、３０は、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）に加入しているコンピュータや、ゲームセンターに設置されるアミューズメントマシンの他、通信サービスを提供しているキャリアに加入している携帯電話およびスマートフォン等が挙げられる。

さて、かかる構成の分散処理システム１において、本発明では、各コンピュータ１０、３０は、原子発振器１３１、３３１を有し、この原子発振器１３１、３３１からの信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部１３、３３を備えており、生成された時刻情報が正確な（優れた）精度を有しているため、この正確な時刻情報（タイムスタンプ）に基づいて、早期に要求されたプログラムを完了することができる。

以下、この時刻情報生成部１３、３３について詳述する。
なお、主コンピュータ１０が備える時刻情報生成部１３と、実施コンピュータ３０が備える時刻情報生成部３３とは、同様の構成のものであるため、以下では、時刻情報生成部１３を一例に説明する。
（時刻情報生成部１３）
時刻情報生成部１３は、時刻情報を生成する機能を有する。
特に、時刻情報生成部１３は、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属の原子のエネルギー遷移に基づいて発振する原子発振器１３１を有し、その原子発振器１３１の信号（発振信号）に基づいて、時刻情報を生成する。すなわち、時刻情報生成部１３は、原子時計である。これにより、時刻情報生成部１３は、定期的な時刻情報の調整を行うことなく、正確な時刻情報を生成することができる。

なお、時刻情報生成部１３は、原子発振器１３１の他に、他の原子発振器または水晶発振器を有し、複数の発振器の信号に基づいて時刻情報を生成するように構成されていてもよい。例えば、時刻情報生成部１３は、原子発振器１３１および水晶発振器を有する場合、水晶発振器の信号に基づく時刻情報を原子発振器１３１の信号に基づく時刻情報を用いて補正する。これにより、原子発振器１３１の優れた長期安定度と水晶発振器の優れた短期安定度との双方の利点を生かし、時刻情報生成部１３が長期的および短期的に高精度な時刻情報を生成することができる。
また、原子発振器１３１は、波長の異なる２種類の光による量子干渉効果（ＣＰＴ：Coherent Population Trapping）を利用した原子発振器である。なお、分散処理システム１の用途等によっては、原子発振器１３１として、光およびマイクロ波による二重共鳴現象を利用した原子発振器を用いてもよい。

以下、量子干渉効果を利用した原子発振器１３１について具体的に説明する。
この原子発振器１３１は、図４に示すように、ガスセル３２０と、光源３３０と、光学部品３４１、３４２、３４３、３４４と、光検出部３５０と、ヒーター３６０と、温度センサー３７０と、コイル３８０と、制御部３９０とを備える。
まず、原子発振器１３１の原理を簡単に説明する。
原子発振器１３１では、ガスセル３２０内に、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属（金属原子）が封入されている。

アルカリ金属は、図５に示すように、３準位系のエネルギー準位を有しており、エネルギー準位の異なる２つの基底状態（基底状態１、２）と、励起状態との３つの状態をとり得る。ここで、基底状態１は、基底状態２よりも低いエネルギー状態である。
このようなガス状のアルカリ金属に対して周波数の異なる２種の共鳴光１、２を前述したようなガス状のアルカリ金属に照射すると、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）に応じて、共鳴光１、２のアルカリ金属における光吸収率（光透過率）が変化する。

そして、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が基底状態１と基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数に一致したとき、基底状態１、２から励起状態への励起がそれぞれ停止する。このとき、共鳴光１、２は、いずれも、アルカリ金属に吸収されずに透過する。このような現象をＣＰＴ現象または電磁誘起透明化現象（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）と呼ぶ。

光源３３０は、ガスセル３２０に向けて、前述したような周波数の異なる２種の光（共鳴光１および共鳴光２）を出射する。
ここで、例えば、共鳴光１の周波数ω１を固定し、共鳴光２の周波数ω２を変化させていくと、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が基底状態１と基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数ω０に一致したとき、光検出部３５０の検出強度は、図６に示すように、急峻に上昇する。このような急峻な信号をＥＩＴ信号と呼ぶ。このＥＩＴ信号は、アルカリ金属の種類によって決まった固有値をもっている。したがって、このようなＥＩＴ信号を基準として用いることにより、高精度な発振器を実現することができる。

以下、原子発振器１３１の各部を順次詳細に説明する。
［ガスセル］
ガスセル３２０内には、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属が封入されている。
図示しないが、ガスセル３２０は、柱状の貫通孔を有する本体部と、その貫通孔の両開口を封鎖する１対の窓部とを有する。これにより、前述したようなアルカリ金属が封入される内部空間が形成される。
ここで、ガスセル３２０の各窓部は、前述した光源３３０からの励起光に対する透過性を有している。そして、一方の窓部は、ガスセル３２０内へ励起光ＬＬが入射する入射側窓部であり、他方の窓部は、ガスセル３２０内から励起光ＬＬが出射する出射側窓部である。

このようなガスセル３２０の窓部を構成する材料としては、前述したような励起光に対する透過性を有していれば、特に限定されないが、例えば、ガラス材料、水晶等が挙げられる。
また、ガスセル３２０の本体部を構成する材料は、特に限定されず、金属材料、樹脂材料等であってもよく、窓部と同様にガラス材料、水晶等であってもよい。

そして、各窓部は、本体部に対して気密的に接合されている。これにより、ガスセル３２０の内部空間を気密空間とすることができる。
ガスセル３２０の本体部と各窓部との接合方法としては、これらの構成材料に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、接着剤による接合方法、直接接合法、陽極接合法等を用いることができる。
また、このようなガスセル３２０は、ヒーター３６０により、例えば、７０℃程度に温度調節される。

［光源］
光源３３０は、ガスセル３２０中のアルカリ金属原子を励起する励起光ＬＬを出射する機能を有する。
より具体的には、光源３３０は、励起光ＬＬとして、前述したような周波数の異なる２種の光（共鳴光１および共鳴光２）を出射するものである。
共鳴光１は、ガスセル３２０内のアルカリ金属を前述した基底状態１から励起状態へ励起し得るものである。一方、共鳴光２は、ガスセル３２０内のアルカリ金属を前述した基底状態２から励起状態へ励起し得るものである。

この光源３３０としては、前述したような励起光を出射し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）等の半導体レーザー等を用いることができる。
このような光源３３０は、後述する制御部３９０の励起光制御部３９２に接続され、光検出部３５０の検出結果に基づいて駆動制御される（図４参照）。
また、このような光源３３０は、図示しない温度調節素子（発熱抵抗体、ペルチェ素子等）により、例えば、３０℃程度に温度調節される。

［光学部品］
複数の光学部品３４１、３４２、３４３、３４４は、それぞれ、前述した光源３３０とガスセル３２０との間における励起光ＬＬの軸上に設けられている。
本実施形態では、光源３３０側からガスセル３２０側へ、光学部品３４１、光学部品３４２、光学部品３４３、光学部品３４４がこの順に配置されている。

光学部品３４１は、レンズである。これにより、励起光ＬＬを無駄なくガスセル３２０へ照射することができる。
また、光学部品３４１は、励起光ＬＬを平行光とする機能を有する。これにより、励起光ＬＬがガスセル３２０の内壁で反射するのを簡単かつ確実に防止することができる。そのため、ガスセル３２０内での励起光の共鳴を好適に生じさせ、その結果、原子発振器１３１の発振特性を高めることができる。
光学部品３４２は、偏光板である。これにより、光源３３０からの励起光ＬＬの偏光を所定方向に調整することができる。

光学部品３４３は、減光フィルター（ＮＤフィルター）である。これにより、ガスセル３２０に入射する励起光ＬＬの強度を調整（減少）させることができる。そのため、光源３３０の出力が大きい場合でも、ガスセル３２０に入射する励起光を所望の光量とすることができる。本実施形態では、前述した光学部品３４２を通過した所定方向の偏光を有する励起光ＬＬの強度を光学部品３４３により調整する。
光学部品３４４は、λ／４波長板である。これにより、光源３３０からの励起光ＬＬを直線偏光から円偏光（右円偏光または左円偏光）に変換することができる。

後述するようにコイル３８０の磁場によりガスセル３２０内のアルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、仮に直線偏光の励起光をアルカリ金属原子に照射すると、励起光とアルカリ金属原子との相互作用により、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位に均等に分散して存在することとなる。その結果、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数が他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に少なくなるため、所望のＥＩＴ現象を発現する原子数が減少し、所望のＥＩＴ信号の強度が小さくなり、その結果、原子発振器１３１の発振特性の低下をもたらす。

これに対し、後述するようにコイル３８０の磁場によりガスセル３２０内のアルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、円偏光の励起光をアルカリ金属原子に照射すると、励起光とアルカリ金属原子との相互作用により、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位のうち、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数を他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に多くすることができる。そのため、所望のＥＩＴ現象を発現する原子数が増大し、所望のＥＩＴ信号の強度が大きくなり、その結果、原子発振器１３１の発振特性を向上させることができる。

［光検出部］
光検出部３５０は、ガスセル３２０内を透過した励起光ＬＬ（共鳴光１、２）の強度を検出する機能を有する。
この光検出部３５０としては、上述したような励起光を検出し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、太陽電池、フォトダイオード等の光検出器（受光素子）を用いることができる。
このような光検出部３５０は、後述する制御部３９０の励起光制御部３９２に接続されている（図４参照）。

［ヒーター］
ヒーター３６０は、前述したガスセル３２０（より具体的にはガスセル３２０中のアルカリ金属）を加熱する機能を有する。これにより、ガスセル３２０中のアルカリ金属をガス状に維持することができる。
このヒーター３６０は、通電により発熱するものであり、図示しないが、ガスセル３２０の外表面上に設けられた発熱抵抗体で構成されている。
ここで、発熱抵抗体は、例えば、ガスセル３２０の各窓部上に設けられている。これにより、ガスセル３２０の窓部にアルカリ金属原子が結露するのを防止することができる。その結果、長期にわたり優れた発振特性を発揮することができる。

このような発熱抵抗体は、励起光に対する透過性を有する材料、具体的には、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ_３Ｏ_３、ＳｎＯ_２、Ｓｂ含有ＳｎＯ_２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物等の透明電極材料で構成される。
また、発熱抵抗体は、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着等の乾式メッキ法、ゾル・ゲル法等を用いて形成することができる。

なお、ヒーター３６０は、ガスセル３２０を加熱することができるものであれば、特に限定されず、ガスセル３２０に対して非接触であってもよい。また、ヒーター３６０に代えて、または、ヒーター３６０と併用して、ペルチェ素子を用いて、ガスセル３２０を加熱してもよい。
このようなヒーター３６０は、後述する制御部３９０の温度制御部３９１に電気的に接続され、通電される（図４参照）。

［温度センサー］
温度センサー３７０は、ヒーター３６０またはガスセル３２０の温度を検出するものである。そして、この温度センサー３７０の検出結果に基づいて、前述したヒーター３６０の発熱量が制御される。これにより、ガスセル３２０内のアルカリ金属原子を所望の温度に維持することができる。

なお、温度センサー３７０の設置位置は、特に限定されず、例えば、ヒーター３６０上であってもよいし、ガスセル３２０の外表面上であってもよい。
温度センサー３７０としては、それぞれ、特に限定されず、サーミスタ、熱電対等の公知の各種温度センサーを用いることができる。
このような温度センサー３７０は、図示しない配線を介して、後述する制御部３９０の温度制御部３９１に電気的に接続されている（図４参照）。

［コイル］
コイル３８０（磁場発生部）は、ガスセル３２０内に励起光ＬＬの軸に沿った方向の磁場を発生させる機能を有する。これにより、ゼーマン分裂により、アルカリ金属の縮退している異なるエネルギー準位間のギャップを拡げて、分解能を向上させることができる。その結果、原子発振器１３１の発振周波数の精度を高めることができる。

このコイル３８０としては、例えば、ガスセル３２０を挟むように配置されたヘルムホルツコイル、または、ガスセル３２０を覆うように配置されたソレノイドコイルを用いることができる。
また、コイル３８０が発生する磁場は、直流磁場または交流磁場のいずれかの磁場であってもよいし、直流磁場と交流磁場とを重畳させた磁場であってもよい。
このようなコイル３８０は、後述する制御部３９０の磁場制御部３９３に接続され、通電制御される（図４参照）。

［制御部］
図４に示す制御部３９０は、光源３３０、ヒーター３６０およびコイル３８０をそれぞれ制御する機能を有する。
この制御部３９０は、光源３３０の共鳴光１、２の周波数を制御する励起光制御部３９２と、ガスセル３２０中のアルカリ金属の温度を制御する温度制御部３９１と、ガスセル３２０に印加する磁場を制御する磁場制御部３９３とを有する。

励起光制御部３９２は、前述した光検出部３５０の検出結果に基づいて、光源３３０から出射される共鳴光１、２の周波数を制御する。より具体的には、励起光制御部３９２は、前述した光検出部３５０によって検出された（ω１−ω２）が前述したアルカリ金属固有の周波数ω０となるように、光源３３０から出射される共鳴光１、２の周波数を制御する。また、励起光制御部３９２は、光源３３０から出射される共鳴光１、２の中心周波数を制御する。

また、温度制御部３９１は、温度センサー３７０の検出結果に基づいて、ヒーター３６０への通電を制御する。これにより、ガスセル３２０を所望の温度範囲内に維持することができる。ここで、温度センサー３７０は、ガスセル３２０の温度を検知する温度検知手段を構成する。
また、磁場制御部３９３は、コイル３８０が発生する磁場が一定となるように、コイル３８０への通電を制御する。
このような制御部３９０は、例えば、基板上に実装されたＩＣチップに設けられている。
また、制御部３９０には、図示しない発振回路が電気的に接続されており、かかる発振回路は、前述したＥＩＴ信号に基づいて、クロック信号を発振する。

以上説明したような量子干渉効果を利用して発振する原子発振器１３１は、生成された時刻情報が正確な（優れた）精度を有しており、さらに、二重共鳴現象を利用した原子発振器に比し、極めて小型である。そのため、時刻情報生成部１３の小型化、ひいては、時刻情報生成部１３を備える主コンピュータ１０の小型化を図ることができる。また、二重共鳴現象を利用した原子発振器に比し原子発振器１３１の消費電力を極めて小さくすることができる。そのため、比較的容量の小さい電源で原子発振器１３１を作動させることが可能となる。

次に、このような時刻情報生成部１３、３３を備えるコンピュータ１０、３０を有する分散処理システム１におけるプログラムの分散処理の実行について説明する。
図７は、図１の分散処理システムにおけるプログラムの分散処理実行を示すフローチャート、図８は、図１の分散処理システムにおいてプログラムを分散処理する状況を示す概念図である。

＜１＞まず、図８（ａ）に示すように、主コンピュータ１０は、分散処理すべきプログラムを分割することで、各実施コンピュータ３０に計算処理を委託する分割されたタスクを用意する（ステップＳ１０１）。
＜２＞次に、図８（ｂ）に示すように、実施コンピュータ３０は、主コンピュータ１０に、ネットワーク２０を介してアクセス（ステップＳ１０２）し、複数の分割されたタスクのうち、受託し得る分割されたタスクを主コンピュータ１０から受け取る（ステップＳ１０３）。
＜３＞次に、図８（ｃ）に示すように、実施コンピュータ３０は、受託した分割されたタスクの計算処理（分散処理）を実行する（ステップＳ１０４）。
すなわち、複数の実施コンピュータ３０ａ〜３０ｍにおいて、各々の実施コンピュータ３０が受託した分割されたタスクの計算処理が実行される。

＜４＞次に、実施コンピュータ３０は、タスクの計算処理がなされた処理結果を、ネットワーク２０を介して主コンピュータ１０に送信（返信）する（ステップＳ１０５）。
この際、実施コンピュータ３０は、計算処理がなされた処理結果とともに、計算処理を実施した実施コンピュータ３０の種類（複数の実施コンピュータ３０ａ〜３０ｍのうちいずれの実施コンピュータ３０で計算処理を実施したか）、タスクを計算処理した際の時刻情報等を、主コンピュータ１０に送信する。

ここで、コンピュータ１０、３０は、それぞれ、前述した原子発振器１３１、３３１を有する時刻情報生成部１３、３３を有しており、ＮＴＰ（Network Time Protocol）により各コンピュータの時刻情報を調整した場合等と比較して、生成された時刻情報が正確な（優れた）精度を有している。すなわち、各コンピュータ１０、３０間における時刻情報の誤差が極めて小さくなっている。
そのため、各実施コンピュータ３０から主コンピュータ１０に送信された時刻情報は、実際にタスクが計算処理をなされた時刻に対して誤差が極めて小さくなっている。すなわち、分散処理システム１における通信の同期精度を優れたものとすることができる。

＜５＞次に、図８（ｄ）に示すように、主コンピュータ１０は、複数の実施コンピュータ３０から送信された計算処理がなされた処理結果を、時刻情報に同期して統合する（繋ぎ合わせる）ことにより、１つのプログラムの実施を完了する（ステップＳ１０６）。
この際、主コンピュータ１０は、計算処理を実施した実施コンピュータ３０の種類や、タスクを計算処理した際の時刻情報（タイムスタンプ）等を、フラグとして用いて、各実施コンピュータ３０から送信された計算処理がなされた処理結果を統合するが、前述のとおり、各実施コンピュータ３０から主コンピュータ１０に送信された時刻情報は、実際にタスクが計算処理をなされた時刻に対して誤差が極めて小さくなっている。したがって、この誤差が許容できる範囲内であり、誤差を考慮して時刻情報を補正する必要がないため、処理結果を統合する作業にロスが生じるのをより的確に抑制または防止することができる。その結果、ブログラムを実施する際のトータルの実施時間を短くすることができる。すなわち、プログラムの分散処理の効率化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図９は、本発明の第２実施形態に係る分散処理システムが備える主コンピュータの概略構成を示すブロック図、図１０は、本発明の第２実施形態に係る分散処理システムが備える実施コンピュータの概略構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る分散処理システムは、時刻情報生成部の時刻を調整する調整部を備えること以外は、前述した第１実施形態にかかる分散処理システムと同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態の分散処理システムに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９、１０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図９、１０に示す分散処理システム１において、主コンピュータ１０は、分割部１５と、通信部１１と、プログラム内容データベース１２と、ユーザインタフェース１４と、統合部１６と、時刻情報生成部１３と、調整部１７とを備え、実施コンピュータ３０は、通信部３１と、計算処理実行部３５と、計算処理内容データベース３２と、ユーザインタフェース３４と、時刻情報生成部３３と、調整部３７とを備える。
なお、主コンピュータ１０が調整部１７と、実施コンピュータ３０が備える調整部３７とは、同様の構成のものであるため、以下では、調整部１７を一例に説明する。

調整部１７は、時刻情報生成部１３の時刻情報を調整する機能を有し、ネットワーク２０に連結するＮＴＰサーバ機器に対して問い合わせることにより時刻情報を取り寄せ、この取り寄せられた時刻情報により、時刻情報生成部１３の時刻情報を調整する。これにより、例えば、時刻情報生成部１３の時刻情報の初期調整や、時刻情報生成部１３の経時的なズレによる時刻情報の調整、および時刻情報生成部１３を修理した場合の時刻情報の調整等を行うことができる。なお、図示の例では、調整部１７は、時刻情報生成部１３とは別体で構成されているが、時刻情報生成部１３と一体で構成されていてもよいし、または、時刻情報生成部１３内に組み込まれていてもよい。
このような構成の本実施形態の分散処理システム１も、前記第１実施形態の分散処理システム１と同様にして使用することができ、前記第１実施形態の分散処理システム１と同様の効果が得られる。

以上、本発明の分散処理システムおよび端末処理装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
また、本発明の分散処理システムおよび端末処理装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、本発明の分散処理システムおよび端末処理装置は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
さらに、本発明の分散処理システムおよび端末処理装置では、実施するプログラムや分散処理の方法によっては、主端末における時刻情報生成部を省略することができる。

１‥‥分散処理システム １０‥‥主コンピュータ １１‥‥通信部 １２‥‥プログラム内容データベース １３‥‥時刻情報生成部 １４‥‥ユーザインタフェース １５‥‥分割部 １６‥‥統合部 １７‥‥調整部 ２０‥‥ネットワーク ３０‥‥実施コンピュータ ３１‥‥通信部 ３２‥‥計算処理内容データベース ３３‥‥時刻情報生成部 ３４‥‥ユーザインタフェース ３５‥‥計算処理実行部 ３７‥‥調整部 １３１‥‥原子発振器 ３２０‥‥ガスセル ３３０‥‥光源 ３３１‥‥原子発振器 ３４１‥‥光学部品 ３４２‥‥光学部品 ３４３‥‥光学部品 ３４４‥‥光学部品 ３５０‥‥光検出部 ３６０‥‥ヒーター ３７０‥‥温度センサー ３８０‥‥コイル ３９０‥‥制御部 ３９１‥‥温度制御部 ３９２‥‥励起光制御部 ３９３‥‥磁場制御部 ＬＬ‥‥励起光 ω０‥‥周波数 ω１‥‥周波数 ω２‥‥周波数 Ｓ１０１〜Ｓ１０６‥‥ステップ

Claims (8)

1. 原子発振器を有し、前記原子発振器からの信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部を備えている複数の端末と、前記複数の端末同士を接続するネットワークとを有し、
   前記複数の端末は、前記時刻情報に基づいて、プログラムを分散処理することを特徴とする分散処理システム。
2. 前記複数の端末は、プログラムを分割してタスクを用意する主端末と、前記タスクを実施する複数の実施端末とを含む請求項１に記載の分散処理システム。
3. 前記複数の実施端末は、前記主端末から受け取った前記タスクを計算処理した後、前記計算処理の処理結果を前記時刻情報とともに主端末に送信する請求項２に記載の分散処理システム。
4. 前記主端末は、前記複数の実施端末から受け取った前記処理結果を、前記時刻情報に同期して統合することにより、前記プログラムを実施する請求項２または３に記載の分散処理システム。
5. 前記原子発振器は、量子干渉効果を利用して発振する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の分散処理システム。
6. 前記時刻情報生成部の時刻情報を調整する調整部を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載の分散処理システム。
7. 原子発振器に基づいて生成された時刻情報と、プログラムが分割されたタスクを計算処理した処理結果とを、複数受け取って統合することを特徴とする端末処理装置。
8. 原子発振器に基づいて生成された時刻情報を、プログラムが分割されたタスクを計算処理した処理結果とともに出力することを特徴とする端末処理装置。

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