JP4529188B2

JP4529188B2 - 分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化装置、その方法及びそのプログラム

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Publication number: JP4529188B2
Application number: JP2007014965A
Authority: JP
Inventors: 康晴林
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: JP2008181388A

Description

本発明は、多次元シフト通信を行う分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化装置、その方法及びそのプログラムに関し、特に通信スケジュールの再利用を行う分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化装置、その方法及びそのプログラムに関する。

図１のような構成を有する分散メモリ型マルチプロセッサシステムにおいて、同一の多次元シフト通信が繰り返される場合、通信スケジュールを保存し、これを再利用することにより、通信を高速化する手法は従来から行われていた。（例えば、特許文献１参照）。

ここで、シフト通信とは各プロセッサが隣接するプロセッサに対し、一定方向にデータを送信する通信形態のことをいう。また、多次元シフト通信とは配列データの複数次元に沿った隣接要素間の通信をいう。

この点、多次元方向にシフト通信が行われる場合、次元や方向が毎回変化することがある。図５のＨＰＦ言語によるプログラム例を参照し説明する。

図５では、大きさ６４のプロセッサ構成Ｐ（４，４，４）の各要素がそれぞれ１つの計算ノードに対応するとする。

プロセッサＰ（ｉ，ｊ，ｋ）（１＜＝ｉ，ｊ，ｋ＜＝４）に対応する計算ノード１０１の記憶部１０３上には、

がそれぞれ分割配置されている。時間発展ループ中で起動されるサブルーチンＳＵＢ１中のループを計算ノード１０１上で配列Ａに対するオーナーコンピュートルール（配列Ａの要素が配置されている計算ノード上で演算を行う）により並列計算する場合、
配列Ａに対して、配列Ｂの参照Ｂ（Ｉ＋１，Ｊ＋１，Ｋ）において、１次元目の添字が上方向に１要素、２次元目の添字が上方向に１要素、ずれており、
また配列Ｂの参照Ｂ（Ｉ＋１，Ｊ−１，Ｋ）において、１次元目の添字が上方向に１要素、２次元目の添字が下方向に１要素、ずれているため、
配列Ｂの隣接する要素が分割配置されている計算ノード１０１間で、
配列Ｂの１次元目の上方向に幅１、
２次元目の下方向に幅１、上方向に幅１、
１次元目の上方向および２次元目の上方向（斜め方向）へ幅１、
１次元目の上方向および２次元目の下方向（斜め方向）へ幅１、
分の通信が必要となる。このような配列データの複数次元に沿った隣接要素間の通信を多次元シフト通信という。

同様に、時間発展ループ中で起動されるサブルーチンＳＵＢ２中のループを計算ノード１０１上で配列Ａに対するオーナーコンピュートルール（配列Ａの要素が配置されている計算ノード上で演算を行う）により並列計算する場合、
配列Ａに対して、配列Ｃの参照Ｃ（ｉ−１，ｊ，ｋ＋１）において、１次元目の添字が下方向に１要素、３次元目の添字が上方向に１要素、ずれているため、
配列Ｃの１次元目の上方向に幅１、下方向に幅１、
３次元目の下方向に幅１、上方向に幅１、
１次元目の上方向および３次元目の下方向（斜め方向）へ幅１、
１次元目の下方向および３次元目の上方向（斜め方向）へ幅１、
分の通信が必要となる。

上記の例のように、多次元方向にシフト通信が行われる場合、次元や方向が毎回変化することがある。
特開平０９−３３０３０４号公報

多次元方向にシフト通信が行われる場合であって上記で図５を用いて説明したように次元や方向が毎回変化するような場合には、前記の通信スケジュールを保存し、これを再利用する従来技術には問題点があった。すなわち、多次元方向にシフト通信が行われる場合、次元や方向が毎回変化すると、通信スケジュールの再利用が行えず、前回の通信スケジュールを破棄して、新たに再生成する必要がある点である。

これにより、通信スケジュールの生成というコストが発生することとなり、シフト通信の高速化を阻害するという問題を生じていた。

そこで、本発明は、毎回シフト通信次元やシフト通信方向、シフト通信対象の配列が変化するような場合、またはシフト通信が異なる手続中で発生する場合でも、通信の高速化を図る装置、その方法、そのプログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化方式であって、多次元シフト通信を行う配列データの分割配置方法を解析することにより当該配列データの分散メモリ型マルチプロセッサ上での分割配置を特定する手段と、前記解析により特定した前記分割配置と同一の分割配置に対応する多次元シフト通信スケジュールを多次元シフト通信スケジュールテーブルより検索する手段と、前記検索を行い、同一の分割配置に対する多次元シフト通信スケジュールが存在する場合には、前記多次元シフト通信に必要な多次元シフト通信スケジュールのシフトパターンが格納されているテーブルである多次元シフトパターンテーブルを検索しシフトパターンの一致を判定する手段と、シフトパターンの一致する多次元シフト通信スケジュールが存在する場合には、該一致する多次元シフト通信スケジュールを再利用する手段と、
前記多次元シフト通信に必要な多次元シフト通信スケジュールを、多次元シフト通信スケジュールテーブルに格納する手段と、前記多次元シフト通信に必要な多次元シフト通信スケジュールのシフトパターンを多次元シフトパターンテーブルに格納する手段と、前記再利用される通信スケジュールを参照して、多次元シフト通信を行う手段を備え、前記シフトパターンの一致を判定する手段及び多次元シフト通信スケジュールを再利用する手段は、各次元、方向を単位とし、単位毎に独立して前記多次元シフト通信スケジュールの再利用を行うことを特徴とする分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信
高速化方式が提供される。

本発明によれば、配列の分割配置方法に１対１に対応する多次元シフトテーブル中に、通信スケジュールを各次元、方向を単位とし、単位毎に独立に生成、保存することにより、多次元シフト通信時の通信スケジュールが部分的に独立に再利用可能となり、毎回シフト通信次元やシフト通信方向、シフト通信対象の配列が変化するような場合、またはシフト通信が異なる手続中で発生する場合でも分割配置方法が同じであれば、通信スケジュール生成コストの削減を行うことが可能となる。

次に、本発明の最良の形態について図面を用いて説明する。

まず、図１および図２を用い、構成を説明する。

図１において、分散メモリ型マルチプロセッサシステム１００上で、配列データが、計算ノード１０１の記憶部１０３上に分割配置されている。該配列データを利用・定義するプログラムが計算部１０２上で実行される際に、配列の隣接する要素が分割配置されている計算ノード１０１間で、計算ノード間通信手段を経由した多次元方向へのシフト通信が行われる。

次に、図２において、多次元シフト通信手段２００は、マッピング解析手段２０１、通信スケジュール再利用手段２０２、多次元シフトパターンマッチング手段２０３、通信スケジュール生成手段２０４、多次元シフト通信実行手段２０５を備える。

図２において、多次元シフト通信手段２００は、上記マッピング解析手段２０１によって検出された分割配置と同一の分割配置に対する通信スケジュールが多次元シフト通信スケジュールテーブル３００に存在するか否かを検索する。

同一の分割配置に対する多次元シフト通信スケジュールテーブル３００が存在しない場合、通信スケジュール再利用手段２０２は、多次元シフト通信スケジュールテーブル３００および多次元シフト通信パターンテーブル４００を生成する。

次に、多次元シフトパターンマッチング手段２０３が、今回シフト通信が必要である各次元、各方向のための多次元シフトパターンを、多次元シフトパターンテーブル４００の、対応する方向、次元の多次元シフト通信パターンテーブルに保存し、通信スケジュール生成手段２０４の処理にすすむ。

同一の分割配置に対する多次元シフト通信スケジュールテーブル３００が存在する場合、多次元シフトパターンマッチング手段２０３が、多次元シフト通信パターンテーブル４００の、今回シフト通信が必要である各次元、各方向のための多次元シフト通信パターンテーブルを検索し、今回必要な多次元シフト通信の、各次元、各方向の多次元シフト通信パターンが、前回行った多次元シフト通信の対応する次元、方向の多次元シフトパターンと一致するかどうかを判定する。

一致する場合は当該一致する次元、当該一致する方向用の多次元シフト通信スケジュールは当該一致する次元、方向毎に再利用される。

一致しない場合は多次元シフトパターンマッチング手段２０３が、多次元シフト通信パターンテーブル４００の、当該次元、当該方向用の多次元シフト通信パターンテーブに、
今回の当該次元、当該方向のための多次元シフト通信パターンを保存し、
通信スケジュール生成手段２０４の処理に進む。

通信スケジュール生成手段２０４は、新たに通信スケジュールの生成が必要となった多次元シフト通信の次元、方向についてのみ、通信スケジュールを生成し、多次元シフト通信スケジュールテーブル３００の当該次元、当該方向のシフト通信スケジュールテーブルに登録する。

最後に、シフト通信実行手段２０５が、生成された通信スケジュール、または再利用される通信スケジュールを参照して、必要なシフト通信を行う。

次に、本実施例の全体の動作について、詳細に説明する。

基本的構成は、前記、図１を用いて説明した構成と同様であり、分散メモリ型マルチプロセッサシステム１００上で、配列データが、計算ノード１０１の記憶部１０３上に分割配置されている。該配列データを利用・定義するプログラムが計算部１０２上で実行される際に、配列の隣接する要素が分割配置されている計算ノード１０１間で、計算ノード間通信手段を経由した多次元方向へのシフト通信が行われるとする。

図５のＨＰＦ言語によるプログラム例を参照すると、時間発展ループ中で、シフト通信を含むサブルーチンＳＵＢ１、ＳＵＢ２が繰り返し呼び出されている。
ここで、図５に出現する配列Ａ、Ｂ、Ｃは、大きさ６４のプロセッサ構成P（４，４，４，）の各要素が、それぞれ１つの計算ノードに対応すると考えると、プロセッサP(ｉ，ｊ，ｋ) (１＜＝ｉ，ｊ，ｋ＜＝４)に対応する計算ノード１０１の記憶部１０３上には、

が、それぞれ分割配置されている。

ここで、図５のサブルーチンＳＵＢ１中のループを計算手段上で配列Ａに対するオーナーコンピュートルール(配列Ａの要素が配置されている計算ノード上で演算を行う)により並列計算する場合について説明する。

配列Ａに対して、配列Ｂの参照Ｂ（Ｉ＋１，Ｊ＋１，Ｋ）において、１次元目の添字が上方向に１要素、２次元目の添字が上方向に１要素、ずれており、
また配列Ｂの参照Ｂ（Ｉ＋１，Ｊ−１，Ｋ）において、１次元目の添字が上方向に１要素、２次元目の添字が下方向に１要素、ずれている。

よって、配列Ｂの隣接する要素が分割配置されている計算ノード１０１間で、配列Ｂの
１次元目の上方向に幅１、
２次元目の下方向に幅１、上方向に幅１、
１次元目の上方向および２次元目の上方向（斜め方向）へ幅１、
１次元目の上方向および２次元目の下方向（斜め方向）へ幅１、分の通信が必要となる。

同様に、時間発展ループ中で起動されるサブルーチンＳＵＢ２中のループを計算ノード１０１上で配列Ａに対するオーナーコンピュートルール（配列Ａの要素が配置されている計算ノード上で演算を行う）により並列計算する場合、
配列Ａに対して、配列Ｃの参照Ｃ（ｉ−１，ｊ，ｋ＋１）において、１次元目の添字が下方向に１要素、３次元目の添字が上方向に１要素、ずれている。
よって配列Ｃの１次元目の上方向に幅１、下方向に幅１、３次元目の下方向に幅１、上方向に幅１、１次元目の上方向および３次元目の下方向（斜め方向）へ幅１、１次元目の下方向および３次元目の上方向（斜め方向）へ幅１、分の通信が必要となる。

図５のサブルーチンＳＵＢ１が初めて起動された時、その中のループが並列実行される直前に起動される図２のシフト通信手段２００のマッピング解析手段２０１は、シフト対象の配列データＢの分割配置方法を解析する。

次に、通信スケジュール再利用手段２０２は、マッピング解析手段２０１により特定された配列データＢの分割配置に対応する多次元シフト通信スケジュールテーブル３００が生成されておらず、従って、配列データＢに対して必要な、シフト通信スケジュールも生成されていないことを認識し、多次元シフト通信スケジュールテーブル３００および多次元シフト通信パターンテーブル４００を生成して、多次元シフトパターンマッチング手段２０３を起動する。

該多次元シフトパターンマッチング手段２０３は、上方向多次元シフト通信パターンテーブル４０１の、１次元目多次元シフト通信パターンテーブル４０３に、１次元目の上方向シフト幅１を保存し、２次元目多次元シフト通信パターンテーブル４０４に、２次元目の上方向シフト幅１、および１次元目の上下方向のシフト幅１、０をそれぞれ保存する。

また、下方向多次元シフト通信パターンテーブル４０２の、２次元目多次元シフト通信パターンテーブル４１１に、２次元目の下方向シフト幅１、および１次元目の上下方向のシフト幅１、０をそれぞれ保存する。

次に、通信スケジュール生成手段２０４は、配列データＢに対して必要な、１次元目の上方向に幅１、２次元目の下方向に幅１、上方向に幅１、分のシフト通信スケジュールをそれぞれ生成する。

その際、１次元目の上方向および２次元目の上方向（斜め方向）へ幅１のシフト通信は、まず、１次元目シフト通信を行った後、１次元目の上方向シフト通信時に受信側となったプロセッサが、２次元目の上方向のシフト通信時に併せて送信するため、２次元目の上方向用の通信スケジュールに組込まれる。

また、１次元目の上方向および２次元目の下方向（斜め方向）へ幅１のシフト通信は、まず、１次元目シフト通信を行った後、１次元目の上方向シフト通信時に受信側となったプロセッサが、２次元目の下方向のシフト通信時に併せて送信するため、２次元目の下方向用の通信スケジュールに組込まれる。

更に、生成した通信スケジュールを、配列データＢの分割配置方法と同一の分割配置方法を持つ配列に対する多次元シフト通信スケジュールテーブル３００の、１次元目の上方向シフト通信スケジュールテーブル３０１、２次元目の上方向シフト通信スケジュールテーブル３０３、２次元目の下方向シフト通信スケジュールテーブル３０４、に登録する。

加えて、シフト通信実行手段２０５は、生成された多次元通信スケジュールテーブル３００中の、１次元目上方向シフト通信スケジュール３０３、に基づいて、１次元目方向のシフト通信を行った後、２次元目上方向シフト通信スケジュール３０３および２次元目下方向シフト通信スケジュール３０４、に基づいて、２次元目方向のシフト通信、および１次元目の上方向および２次元目の上方向（斜め方向）へ幅１、１次元目の上方向および２次元目の下方向（斜め方向）へ幅１のための通信を併せて行うことにより、配列データＢに対する多次元シフト通信を完了する。

次に、図５のサブルーチンＳＵＢ２が初めて起動された時、ループが並列実行される直前に図２のシフト通信手段２００のマッピング解析手段２０１が起動される、そしてマッピング解析手段２０１は、シフト対象の配列データＣの分割配置方法を解析する。

次に、通信スケジュール再利用手段２０２は、マッピング解析手段２０１により特定された配列データＣの分割配置方法と同一の分割配置方法に対する多次元シフト通信スケジュールテーブル３００を検索し、図５のサブルーチンＳＵＢ１が初めて起動された時に生成された多次元シフト通信スケジュールテーブル３００と多次元シフト通信パターンテーブル４００が、Ｃと同一の分割配置方法に対応するものであることを検出する。

一方、多次元シフト通信パターンマッチング手段２０３は、上記多次元シフト通信パターンテーブル４００の、上方向多次元シフト通信パターンテーブル４０１の、１次元目多次元シフト通信パターンテーブル４０３に保存されている１次元目上方向のシフトパターンは幅１である。

よって、今回必要な１次元目上方向のシフトパターンと一致する。

このため、多次元シフト通信スケジュールテーブル３００の１次元目上方向シフト通信スケジュールテーブル３０１に保存されている１次元目上方向の通信スケジュールが再利用可能であることを検出する。

また、３次元目多次元シフト通信パターンテーブル４０５には、前回のシフトパターンは登録されていないため、今回必要な多次元シフト通信パターンである３次元目の上方向シフト幅１、２次元目の上下方向のシフト幅０、０、および１次元目の上下方向のシフト幅０、１をそれぞれ保存する。

加えて、下方向多次元シフト通信パターンテーブル４０２の、１次元目多次元シフト通信パターンテーブル４１１には、前回のシフトパターンは登録されていないため、今回必要な多次元シフト通信パターンである１次元目下方向のシフトパターン１を保存する。

更に、３次元目多次元シフト通信パターン記憶手段４１３に、前回のシフトパターンは登録されていないため、今回必要な多次元シフト通信パターンである３次元目の下方向シフト幅１、２次元目の上下方向のシフト幅０、０、および１次元目の上下方向のシフト幅１、０をそれぞれ保存する。

次に、通信スケジュール生成手段２０４は、再利用可能な通信スケジュールが存在しない１次元目の下方向に幅１、３次元目の下方向に幅１、上方向に幅１のシフト通信スケジュールをそれぞれ生成する。

その際、１次元目の上方向および３次元目の下方向（斜め方向）へ幅１のシフト通信は、まず、１次元目方向のシフト通信を行った後、１次元目の上方向のシフト通信時に受信側となったプロセッサが、３次元目の下方向のシフト通信時に併せて送信するため、３次元目の下方向用の通信スケジュールに組込まれる。

また、１次元目の下方向および３次元目の上方向（斜め方向）へ幅１のシフト通信は、まず、１次元目方向のシフト通信を行った後、１次元目の下方向のシフト通信時に受信側となったプロセッサが、３次元目の上方向のシフト通信時に併せて送信するため、３次元目の上方向用の通信スケジュールに組込まれる。

一方、今回新たに生成した通信スケジュールを、配列データＣの分割配置方法と同一の分割配置方法を持つ配列に対する多次元シフト通信スケジュールテーブル３００の、１次元目の下方向シフト通信スケジュールテーブル３０２、３次元目の上方向シフト通信スケジュールテーブル３０５、３次元目の下方向シフト通信スケジュールテーブル３０６に登録する。

次に、シフト通信実行手段２０５は、多次元シフト通信スケジュールテーブル３００中の、１元目上方向シフト通信スケジュールテーブル３０１、１元目下方向シフト通信スケジュールテーブル３０２に基づいて、１次元目の上下方向のシフト通信を行った後、３元目上方向シフト通信スケジュールテーブル３０５、３元目下方向シフト通信スケジュールテーブル３０６に基づいて、３次元目の上下方向のシフト通信、および１次元目の上下方向および３次元目の上方向（斜め方向）へ幅１、１次元目の上下方向および３次元目の下方向（斜め方向）へ幅１のための通信を併せて行うことにより、配列データＣに対するシフト通信を実行する。

図５のサブルーチンＳＵＢ１が２回目以降起動され、ループが並列実行される際には、ループ直前に起動されるシフト通信手段２００のマッピング解析手段２０１がシフト対象の配列データＢの分割配置方法を解析することにより、通信スケジュール再利用手段２０２は、マッピング解析手段２０１により特定された配列データＢの分割配置方法と同一の分割配置方法に対する多次元シフト通信スケジュールテーブル３００と多次元シフト通信パターンテーブル４００が存在することを検出する。

多次元シフトパターンマッチング手段２０３は、上記多次元シフト通信パターンテーブル４００に登録されている１次元目上方向用の多次元シフト通信パターン、２次元目上方向用の多次元シフト通信パターン、２次元目下方向用の多次元シフト通信パターンが、今回必要な多次元シフト通信パターンと一致することを検出する。すなわち、上方向多次元シフト通信パターンテーブル４０１の、１次元目シフト通信パターンテーブル４０３に、１次元目上方向のシフト幅１が設定されている。

更に、２次元目多次元シフト通信パターンテーブル４０４に、２次元目上方向のシフト幅１、１次元目上方向のシフト幅１、１次元目下方向のシフト幅０が設定されている。

加えて、下方向多次元シフト通信パターンテーブル４０２の、２次元目多次元シフト通信パターンテーブル４１１に２次元目下方向のシフト幅１、１次元目上方向のシフト幅１、１次元目下方向のシフト幅０が設定されている。

以上より、多次元シフト通信スケジュールテーブル３００に保存されている通信スケジュールが、各次元、方向を単位とし単位毎に１対１に対応する、今回必要なシフト通信と同一のシフトパターンであることが検出される。

次に、シフト通信実行手段２０５は、多次元シフト通信スケジュールテーブル３００に保存されている１次元目上方向シフト通信スケジュールテーブル３０１に基づいて、１次元目方向のシフト通信を行った後、２次元目上方向シフト通信スケジュールテーブル３０３および２次元目下方向シフト通信スケジュールテーブル３０４に基づいて、２次元目方向のシフト通信、および１次元目の上方向および２次元目の上方向（斜め方向）へ幅１、１次元目の上方向および２次元目の下方向（斜め方向）へ幅１のための通信を併せて行うことにより、配列データＢに対して必要な多次元シフト通信を行う。

その後、図５のサブルーチンＳＵＢ２が２回目以降起動され、ループが並列実行される際には、ループ直前に起動されるシフト通信手段２００のマッピング解析手段２０１がシフト対象の配列データＣの分割配置方法を解析することにより、通信スケジュール再利用手段２０２は、マッピング解析手段２０１により特定された配列データＣの分割配置方法と同一の分割配置方法に対するシフト通信スケジュールテーブル３００と多次元シフト通信パターンテーブル４００が存在することを検出する。

次に、多次元シフト通信パターンマッチング手段２０３は、上記多次元シフト通信パターンテーブル４００を検索する。
そして、１次元目上方向用の多次元シフト通信パターン、１次元目下方向用の多次元シフト通信パターン、３次元目上方向用の多次元シフト通信パターン、３次元目下方向用の多次元シフト通信パターンが、今回必要な多次元シフト通信パターンと一致することを検出する。

すなわち、上記多次元シフト通信パターンテーブル４００の、上方向多次元シフト通信パターンテーブル４０１の、１次元目多次元シフト通信パターンテーブル４０３に保存されている前回の１次元目上方向のシフトパターンが、シフト幅１であるため、今回の多次元シフトパターンと一致することを検出する。

更に、３次元目多次元シフト通信パターンテーブル４０５に保存されている前回の３次元目上方向のシフトパターンが、３次元目上方向のシフト幅１，２次元目上方向のシフト幅０、２次元目下方向のシフト幅０、１次元目上方向のシフト幅０、１次元目下方向のシフト幅１、であるため、今回の多次元シフトパターンと一致することを検出する。

また、下方向多次元シフト通信パターンテーブル４０２の、１次元目多次元シフト通信パターンテーブル４１０に保存されている前回のシフト通信パターンが、１次元目下方向のシフト幅が１であるため、今回の多次元シフトパターンと一致することを検出する。
そして、３次元目多次元シフト通信パターンテーブル４１２に保存されている、前回の３次元目の下方向のシフトパターンが、３次元目下方向のシフト幅１、２次元目上方向のシフト幅０、２次元目下方向のシフト幅０１次元目上方向のシフト幅１、１次元目下方向のシフト幅０であるため、今回の多次元シフトパターンと一致することを検出する。

したがって、今回の多次元シフト通信において、全ての次元、方向において、必要な多次元シフト通信スケジュールが既に生成されていることを検出することとなる。

次に、シフト通信実行手段２０５は、多次元通信スケジュールテーブル３００中の、１元目上方向シフト通信スケジュール３０１、１元目下方向シフト通信スケジュール３０２に基づいて、１次元目方向のシフト通信を行った後に、３元目上方向シフト通信スケジュール３０５、３元目下方向シフト通信スケジュール３０６に基づいて、配列データＣに対する３次元目方向のシフト通信、および１次元目の上下方向および３次元目の上方向（斜め方向）へ幅１、１次元目の上下方向および３次元目の下方向（斜め方向）へ幅１のための通信を併せて実行する。

以後、図５のサブルーチンＳＵＢ１、サブルーチンＳＵＢ２が繰り返し起動された際は、多次元シフト通信パターンテーブル４００に保存されている前回の多次元シフト通信パターンが、今回必要な多次元シフト通信パターンと常に一致することとなる。

そのため、多次元シフト通信スケジュールテーブル３００に保存されているシフト通信のスケジュールは常に再利用可能であることがわかり、スケジュール生成を改めて行うことなくシフト通信を実行することができる。

このように、必要なシフト通信の対象配列、対象次元や方向が毎回変化したり、異なる手続にまたがっていても、分割配置方法が同じであれば、通信スケジュールを各次元、方向を単位とし、単位毎に独立して生成し、多次元シフト通信スケジュールテーブル３００中に、通信スケジュールを各次元、各方向独立に単位毎に保存すると共に、多次元シフト通信パターンテーブル４００に、各次元、各方向独立に前回の多次元シフト通信パターンを保存しておくことにより、各次元、各方向毎に、通信スケジュールの再利用を行うことが可能になる。これにより、通信スケジュール生成のコストを削減し、高速にシフト通信を行うことができる。

以上より得られる本発明の効果は、多次元方向へのシフト通信の対象配列、対象次元や方向が毎回変化する場合や、異なる手続にまたがっている場合でも、分割配置方法が同じであれば、シフト通信を高速化できることである。

その理由は上述のように、配列の分割配置方法に１対１に対応する多次元シフト通信スケジュールテーブル中に、通信スケジュールを各次元、各方向独立に生成、保存するとともに、多次元シフト通信パターンテーブルに、当該次元、当該方向のシフト幅、および当該次元より小さな次元の上下方向のシフト幅を保存しておくことにより、多次元シフト通信時の通信スケジュールが部分的に独立に再利用可能となり、該再利用により通信スケジュール生成のコストを削減できるためである。

本発明の構成例を示す図である。多次元シフト通信手段の構成例を示す図である。多次元シフト通信スケジュールテーブルを示す概念図である。多次元シフト通信パターンテーブルを示す概念図である。 HPF言語によるプログラム例を示す図である。

符号の説明

１００分散メモリ型マルチプロセッサシステム
１０１計算ノード
１０２計算部
１０３記憶部
２００多次元シフト通信手段
２０１マッピング解析手段
２０２通信スケジュール再利用手段
２０３多次元シフトパターンマッチング手段
２０４通信スケジュール生成手段
２０５多次元シフト通信実行手段
３００多次元シフト通信スケジュールテーブル
３０１１次元目上方向シフト通信スケジュールテーブル
３０２１次元目下方向シフト通信スケジュールテーブル
３０３２次元目上方向シフト通信スケジュールテーブル
３０４２次元目下方向シフト通信スケジュールテーブル
３０５３次元目上方向シフト通信スケジュールテーブル
３０６３次元目下方向シフト通信スケジュールテーブル
３０７４次元目上方向シフト通信スケジュールテーブル
３０８４次元目下方向シフト通信スケジュールテーブル
３０９５次元目上方向シフト通信スケジュールテーブル
３１０５次元目下方向シフト通信スケジュールテーブル
３１１６次元目上方向シフト通信スケジュールテーブル
３１２６次元目下方向シフト通信スケジュールテーブル
３１３７次元目上方向シフト通信スケジュールテーブル
３１４７次元目下方向シフト通信スケジュールテーブル
４００多次元シフト通信パターンテーブル
４０１上方向多次元シフト通信パターンテーブル
４０２下方向多次元シフト通信パターンテーブル
４０３１次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４０４２次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４０５３次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４０６４次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４０７５次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４０８６次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４０９７次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４１０１次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４１１２次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４１２３次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４１３４次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４１４５次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４１５６次元目多次元シフト通信パターンテーブル
４１６７次元目多次元シフト通信パターンテーブル

Claims

分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化装置であって、
多次元シフト通信を行う配列データの分割配置方法を解析することにより当該配列データの分散メモリ型マルチプロセッサ上での分割配置を特定する手段と、
前記解析により特定した前記分割配置と同一の分割配置に対応する多次元シフト通信スケジュールを多次元シフト通信スケジュールテーブルより検索する手段と、
前記検索を行い、同一の分割配置に対する多次元シフト通信スケジュールが存在する場合には、前記多次元シフト通信に必要な多次元シフト通信スケジュールのシフトパターンが格納されているテーブルである多次元シフトパターンテーブルを検索しシフトパターンの一致を判定する手段と、
シフトパターンの一致する多次元シフト通信スケジュールが存在する場合には、該一致する多次元シフト通信スケジュールを再利用する手段と、
前記多次元シフト通信に必要な多次元シフト通信スケジュールを、多次元シフト通信スケジュールテーブルに格納する手段と、
前記多次元シフト通信に必要な多次元シフト通信スケジュールのシフトパターンを多次元シフトパターンテーブルに格納する手段と、
前記再利用される通信スケジュールを参照して、多次元シフト通信を行う手段を備え、
前記シフトパターンの一致を判定する手段及び多次元シフト通信スケジュールを再利用する手段は、各次元、方向を単位とし、単位毎に独立して前記多次元シフト通信スケジュールの再利用を行うことを特徴とする分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化装置。
請求項１記載の分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化装置であって、
前記多次元シフト通信スケジュールテーブルに格納する手段及び前記多次元シフトパターンテーブルに格納する手段は、各次元、方向を単位とし、単位毎に独立して前記多次元通信スケジュールおよび多次元通信スケジュールのシフトパターンを格納することを特徴とする分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化装置。
請求項１又は２に記載の分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化装置であって、
前記シフト通信時に、前記多次元シフトスケジュールテーブルに一致する多次元シフト通信スケジュールが存在しない場合には、新たに通信スケジュールの生成が必要となった部分についてのみ、新規に多次元シフト通信スケジュールを生成する手段を更に備えることを特徴とする分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化装置。
請求項３に記載の分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化装置であって、
前記多次元シフト通信に必要な多次元通信スケジュールを、多次元シフト通信スケジュールテーブルに格納する手段と、
前記多次元シフト通信に必要な多次元通信スケジュールのシフトパターンを多次元シフトパターンテーブルに格納する手段は、
新たに通信スケジュールの生成がされた部分についてのみを対象として実行することを特徴とする分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化装置。
分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化方法であって、
多次元シフト通信を行う配列データの分割配置方法を解析することにより当該配列データの分散メモリ型マルチプロセッサ上での分割配置を特定するステップと、
前記解析により特定した前記分割配置と同一の分割配置に対する多次元シフト通信スケジュールを多次元シフト通信スケジュールテーブルより検索するステップと、
前記検索を行い、同一の分割配置に対する多次元シフト通信スケジュールが存在する場合には、前記多次元シフト通信に必要な多次元シフト通信スケジュールのシフトパターンが格納されているテーブルである多次元シフトパターンテーブルを検索しシフトパターンの一致を判定するステップと、
シフトパターンの一致する多次元シフト通信スケジュールが存在する場合には、該一致する多次元シフト通信スケジュールを再利用するステップと、
前記多次元シフト通信に必要な多次元シフト通信スケジュールを、多次元シフト通信スケジュールテーブルに格納するステップと、
前記多次元シフト通信に必要な多次元シフト通信スケジュールのシフトパターンを多次元シフトパターンテーブルに格納するステップと、
前記再利用される通信スケジュールを参照して、多次元シフト通信を行うステップを備え、
前記シフトパターンの一致を判定するステップ及び多次元シフト通信スケジュールを再利用するステップでは、各次元、方向を単位とし、単位毎に独立して前記多次元シフト通信スケジュールの再利用を行うことを特徴とする分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化方法。
請求項５記載の分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化方法であって、
前記多次元シフト通信スケジュールテーブルに格納するステップ及び前記多次元シフトパターンテーブルに格納するステップは、各次元、方向を単位とし、単位毎に独立して前記多次元通信スケジュールおよび多次元通信スケジュールのシフトパターンを格納することを特徴とする分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化方法。
請求項５又は６に記載の分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化方法であって、
前記シフト通信時に、前記多次元シフトスケジュールテーブルに一致する多次元シフト通信スケジュールが存在しない場合には、新たに通信スケジュールの生成が必要となった部分についてのみ、新規に多次元シフト通信スケジュールを生成するステップを更に備えることを特徴とする分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化方法。
請求項７に記載の分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化方法であって、
前記多次元シフト通信に必要な多次元通信スケジュールを、多次元シフト通信スケジュールテーブルに格納するステップと、
前記多次元シフト通信に必要な多次元通信スケジュールのシフトパターンを多次元シフトパターンテーブルに格納するステップは、
新たに通信スケジュールの生成がされた部分についてのみを対象として実行することを特徴とする分散メモリ型マルチプロセッサシステムの多次元シフト通信高速化方法。
分散メモリ型マルチプロセッサシステムに請求項５乃至８の何れか１項に記載の方法を行わせるためのプログラム。