JPH05204876A - Hierarchical network and multiprocessor using the same - Google Patents

Hierarchical network and multiprocessor using the same

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JPH05204876A
JPH05204876A JP4261112A JP26111292A JPH05204876A JP H05204876 A JPH05204876 A JP H05204876A JP 4261112 A JP4261112 A JP 4261112A JP 26111292 A JP26111292 A JP 26111292A JP H05204876 A JPH05204876 A JP H05204876A
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JP
Japan
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network
node
nodes
processor
gate
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Application number
JP4261112A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Fujiwara
真二 藤原
Yoichi Shintani
洋一 新谷
Mitsuru Nagasaka
充 長坂
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a hierarchical network as a new inter-processor connecting network in a multiprocessor system provided with a large number of processors. CONSTITUTION:This network is the one which comprises one network by connecting plural networks whose nodes are coupled with a connection line as a p-ary/n-dimensional cube in hierarchical fashion, and plural nodes are selected from a p-ary/n-dimensional network at a lower layer, and a p-ary/m- dimensional network at the next layer can be comprised by connecting them with each other as setting selected gate nodes as a p-ary/m-dimensional cube. Similarly, the gate nodes are selected from plural p-ary/m-dimensional networks at the next layer, and a p-ary/one-dimensional network at a more higher layer is comprised by connecting them with each other setting as a p-ary/one- dimensional cube, then, one hierarchical network can be comprised of the whole networks.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】ノード間パスの数が少ない階層型
ネットワークと、それを利用するマルチプロセッサシス
テムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hierarchical network having a small number of paths between nodes and a multiprocessor system using the hierarchical network.

【0002】[0002]

【従来の技術】複数のノードを結合するネットワークに
関しては、従来から研究がなされており、種々のネット
ワークが考案されている。これらのノードの結合方式に
関しては、黒川恭一氏および相礒秀夫氏による解説論文
「結合方式」(情報処理、vol27,No.9,Sep. 1
989,pp.1005−1021)に紹介がなされてい
る。この解説ではネットワークは、入出力間の結合が動
的に変化するか否かに従って、「動的」ネットワークお
よび「動的」ネットワークに分離されている。動的なネ
ットワークとしてはクロスバネットワーク、ベースライ
ンネットワーク、オメガネットワーク、バタフライネッ
トワーク(間接nキューブ)、デルタネットワーク、バ
ンヤンネットワーク等が挙げられている。一方、静的な
ネットワークとしては、リングネットワーク、スターネ
ットワーク、ツリーネットワーク、格子網、完全結合
網、nキューブ、CCC等が挙げられている。
2. Description of the Related Art A network for connecting a plurality of nodes has been researched and various networks have been devised. Regarding the connection method of these nodes, "Combining method" by Kyoichi Kurokawa and Hideo Aiso (Information Processing, vol. 27, No. 9, Sep. 1)
989, pp. 1005-1021). In this description, networks are separated into "dynamic" networks and "dynamic" networks according to whether the coupling between input and output changes dynamically. Dynamic networks include crossbar networks, baseline networks, omega networks, butterfly networks (indirect n-cubes), delta networks, banyan networks and the like. On the other hand, examples of static networks include ring networks, star networks, tree networks, lattice networks, fully connected networks, n-cubes, and CCC.

【0003】一方、計算機アーキテクチャの分野では、
上記に挙げたネットワークを適用した種々のマルチプロ
セッサシステムが研究開発されており、それらの代表的
なものとしては、E.D.Brocks 等による論文「BB
N TC2000 Architecture and Programming Mod
els」 (Proc. of COMPCON '91pp.46−50,199
1)に記載のバタフライネットワークを用いたTC20
00(米国BBN社)がある。また、日本特許「特開昭
57−201931」に記載されている2重化されたYn
et と呼ばれるツリーネットワークを用いたマルチプロ
セッサシステム等が挙げられる。近年ではネットワーク
として特にハイパキューブ(nキューブ)型が注目され
ており、この型のネットワークを適用したマルチプロセ
ッサとしてnCUBE(米国nCUBE社)や、iPS
C(米国インテル社)が開発されている。
On the other hand, in the field of computer architecture,
Various multiprocessor systems to which the above-mentioned networks are applied have been researched and developed. D. The paper "BB by Brocks et al.
NTC2000 Architecture and Programming Mod
els "(Proc. of COMPCON '91 pp.46-50, 199)
TC20 using the butterfly network described in 1)
00 (BBN, USA). In addition, the duplexed Yn described in Japanese Patent "JP-A-57-201931"
A multiprocessor system using a tree network called et may be used. In recent years, a hypercube (n-cube) type has attracted a great deal of attention as a network. As a multiprocessor to which this type of network is applied, nCUBE (nCUBE, USA) and iPS are used.
C (Intel Corp.) is being developed.

【0004】このようにハイパキューブは今日のマルチ
プロセッサシステムの主流の一つとなってきている。ま
た、上記静的なネットワークの大部分を包括する概念と
して、k-array n-cube がある(J.DALLY,“Preforma
nce Analysis of k-arry n-cube Interconnection Netw
ork”, Trans. on Computers, vol 39, No. 6, JUNE199
0). ハイパキューブはもちろんのこと、リングネットワ
ーク、格子網、トータルネットワーク、オメガネットワ
ーク、間接nキューブ等は、全て、このk-array n-cu
be ネットワークの特化したものあるいはそれと同型の
ネッワークである。
As described above, the hypercube has become one of the mainstream of today's multiprocessor systems. Moreover, there is k-array n-cube (J. DALLY, “Preforma”) as a concept including most of the above static networks.
nce Analysis of k-arry n-cube Interconnection Netw
ork ”, Trans. on Computers, vol 39, No. 6, JUNE199
0). Not only hypercubes, but ring networks, lattice networks, total networks, omega networks, indirect n-cubes, etc. are all k-array n-cu
This is a specialized network of be network or a network of the same type.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来技術のネットワー
クを構成するハイパキューブについて図4,図5を用い
て簡単に説明する。図4の(a)から(d)はそれぞれ
2次元、3次元、4次元のハイパキューブを示し、図5
は5次元のハイパキューブを示すノード数Nと1個のノ
ードから出るノード間接続リンクの本数Mは1次元の場
合はN=2、M=1、2次元の場合はN=4、M=2、
3次元の場合はN=8、M=3、4次元の場合はN=1
6、M=4、5次元の場合はN=32、M=5、n次元
の場合はN=2^n(演算子“^”はベき乗を表わす。
以下同じ)、M=n。従来技術のハイパキューブではノ
ード数が増加するにつれて、ノード間接続バスの本数M
Mが増大する。例えばノード数N(=2^n)のハイパ
キューブではMM=(Nlog2N)/2。例えば、図4の
(b)に示される1次元の場合はN=2であるから、M
M=(2log22)/2=1に示される3次元の場合はN
=8であるから、MM=(8log28)/2=12、ノー
ド数Nが2^16個の場合にはMM=524,288本
となる。このようにノード数が増大するとノード間接続
バスの数が膨大になる。そのため、各ノードにプロセッ
サを配置するようにこのネットワークを用いてマルチプ
ロセッサシステムを構成することが実際上困難になって
くる。
A hypercube forming a conventional network will be briefly described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 (a) to 4 (d) show two-dimensional, three-dimensional, and four-dimensional hypercubes, respectively.
Is the number N of nodes indicating a five-dimensional hypercube and the number M of inter-node connection links from one node is N = 2 in the case of one dimension, M = 1, and N = 4 in the case of two dimensions, M = 2,
N = 8 for 3D, M = 3, N = 1 for 4D
In the case of 6, M = 4 and 5 dimensions, N = 32, M = 5, and in the case of n dimensions, N = 2̂n (operator “̂” represents exponentiation).
The same shall apply hereinafter), M = n. In the conventional hypercube, as the number of nodes increases, the number of inter-node connection buses M increases.
M increases. For example, MM = (Nlog 2 N) / 2 in a hypercube with N (= 2 ^ n) nodes. For example, in the one-dimensional case shown in FIG. 4B, N = 2, so M
M = (2log 2 2) / 2 N in the three-dimensional case shown in 1
= 8, MM = (8log 2 8) / 2 = 12, and when the number of nodes N is 2̂16, MM = 524,288. As the number of nodes increases in this way, the number of inter-node connection buses becomes enormous. Therefore, it becomes practically difficult to configure a multiprocessor system using this network so that the processors are arranged in the respective nodes.

【0006】この問題を解決するためにハイパキューブ
の各頂点ノードをリング状にしてノード数を拡張するC
CC(Cube Connected Cycle)ネットワーク等が考案さ
れた(前記解説論文 第1027に記載)。しかし、こ
のネットワークでは各ノードの位置により、ノード間転
送距離が、同程度のノード数を持つハイパキューブと比
べて、大きくなってしまうという問題があった。前記解
説論文の第1014頁に記載の階層型ネットワークであ
るツリーネットワークでは、ノード間の接続バス数が小
さくなる半面CCCと同機にノード間転送距離が、大き
くなるという問題点がある。例えば、(2^n)−1個
のノードを有するn段の2進ツリーネットワークでは、
ノード間転送距離がほぼ同数のノードを有するn次元ハ
イパキューブと比較して約2倍になる。マルチプロセッ
サシステムにおいてはプロセッサ間の通信時間が非常に
重要である。プロセッサ間通信時間は通常ノード間転送
経路の距離に比例して増大する。ハイパキューブネット
ワークの場合、ノード間転送距離の最大値 Dmax は、ノ
ード数N(=2^n)とした場合、 Dmax =log2Nとな
る。例えばノード数N=2^16であるシステムではそ
の最大転送距離 Dmax =16となる。
In order to solve this problem, each vertex node of the hypercube is made into a ring shape to expand the number of nodes C
A CC (Cube Connected Cycle) network and the like were devised (described in the above-mentioned commentary paper No. 1027). However, in this network, there is a problem that the transfer distance between nodes becomes large depending on the position of each node as compared with the hypercube having the same number of nodes. In the tree network, which is a hierarchical network described on page 1014 of the above-mentioned commentary paper, there is a problem in that the transfer distance between nodes becomes large for the half-face CCC and the same machine in which the number of connection buses between nodes becomes small. For example, in an n-stage binary tree network with (2 ^ n) -1 nodes,
The transfer distance between nodes is about twice as large as that of an n-dimensional hypercube having almost the same number of nodes. Communication time between processors is very important in a multiprocessor system. The communication time between processors usually increases in proportion to the distance of the transfer path between nodes. In the case of the hypercube network, the maximum value Dmax of the inter-node transfer distance is Dmax = log 2 N when the number of nodes is N (= 2 ^ n). For example, in a system in which the number of nodes N = 2 ^ 16, the maximum transfer distance Dmax = 16.

【0007】また、ハイパキューブネットワークを利用
したマルチプロセッサシステムでは拡張性に課題があ
る。すなわち、任意のハイパキューブシステムにおいて
あるプロセッサを付加する場合には、対応する既存のプ
ロセッサのネットワーク接続ポートを一つずつ増加させ
る必要がある。したがって、あらかじめ設計されたポー
ト数以上にプロセッサを追加することは事実上不可能で
ある。
In addition, there is a problem in expandability in a multiprocessor system using a hypercube network. That is, when a certain processor is added to an arbitrary hypercube system, it is necessary to increase the network connection ports of the corresponding existing processors one by one. Therefore, it is virtually impossible to add more processors than the predesigned number of ports.

【0008】さらに、トリーネットワークでは、さら
に、転送経路が一意に決定されるため、通信路の閉塞状
態が頻繁に発生しデータの並列転送を阻害するという問
題点があった。
Further, in the tree network, since the transfer path is uniquely determined, there is a problem that a blocked state of the communication path frequently occurs and the parallel transfer of data is hindered.

【0009】加えて、一つのモジュールあるいはLSI
チップの上に、複数のプロセッサを実装した、1モジュ
ールチップマルチプロセッサシステムを複数用いて大規
模なマルチプロセッサシステムを構築する際には以下の
ような問題点が生じてくる。例えば2^16個のプロセ
ッサからなるマルチプロセッサシステムを、例えば12
8(=2^7)個のプロセッサを収めた1チップマルチ
プロセッサを複数ハイパキューブネットワークに適用し
て実現する場合を想定する。このチップを2^9個もち
いて16次元ハイパキューブシステムを構築しようとす
ると1チップから、1152本のノード間接続バスを出
す必要があり、明らかにピンネックとなる。このような
状況は構成するプロセッサ台数の規模が増大するにつれ
てより深刻な問題となって来る。
In addition, one module or LSI
The following problems arise when constructing a large-scale multiprocessor system using a plurality of 1-module chip multiprocessor systems in which a plurality of processors are mounted on a chip. For example, a multiprocessor system consisting of 2 ^ 16 processors is
It is assumed that a 1-chip multiprocessor containing 8 (= 2 ^ 7) processors is applied to a plurality of hypercube networks and realized. In order to construct a 16-dimensional hypercube system using 2 ^ 9 of these chips, it is necessary to output 1152 inter-node connection buses from one chip, which is obviously a pin neck. Such a situation becomes a serious problem as the number of processors to be configured increases.

【0010】本発明では、多数のノードを有するネット
ワークを構成する際に、少ないノード間接続バス数で構
成できる階層型ネットワークを提供することを目的とす
る。本発明ではまた、ノード間の最大通信距離が短かい
階層型ネットワークを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a hierarchical network which can be constructed with a small number of inter-node connection buses when constructing a network having a large number of nodes. Another object of the present invention is to provide a hierarchical network having a short maximum communication distance between nodes.

【0011】本発明ではさらに、下層のネットワークの
ノードの中から、より上層のネットワークに属する複数
のノードを選択する手法に符号理論を適用することによ
り、ノード間接続バス数が少なく、かつ、ノード間の最
大転送距離が、同一ノード数を有する単一階層ネットワ
ークと比較して、同等もしくはそれ以下の階層型ネット
ワークを提供することを目的とする。
Further, according to the present invention, the coding theory is applied to a method of selecting a plurality of nodes belonging to a network of an upper layer from nodes of a network of a lower layer, thereby reducing the number of inter-node connection buses and It is an object of the present invention to provide a hierarchical network in which the maximum transfer distance between them is equal to or less than that of a single hierarchical network having the same number of nodes.

【0012】上記の新しい階層型ネットワークにおける
通信方式を提供することも本発明の目的とする。
It is also an object of the present invention to provide a communication method in the above new hierarchical network.

【0013】本発明ではまた、かかる新しい階層型ネッ
トワークを用いたマルチプロセッサシステムを提供する
ことを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a multiprocessor system using such a new hierarchical network.

【0014】本発明では更にネットワークを階層型にす
ることにより拡張性に優れたマルチプロセッサシステム
を提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a multiprocessor system excellent in expandability by making the network hierarchical.

【0015】本発明では更にまた、複数のプロセッサを
1つのモジュールあるいは半導体チップに実装し、それ
らを複数組み合わせてより大規模なマルチプロセッサシ
ステムを構築する際に、各モジュールあるいは半導体チ
ップ間の接続バス数を少なくすることにより、モジュー
ルあるいは半導体チップのピンネックの問題を回避でき
るマルチプロセッサシステムを提供することを目的とす
る。
Furthermore, according to the present invention, when a plurality of processors are mounted on one module or a semiconductor chip and a plurality of them are combined to construct a larger-scale multiprocessor system, a connection bus between the modules or the semiconductor chips is provided. An object of the present invention is to provide a multiprocessor system that can avoid the problem of a pin neck of a module or a semiconductor chip by reducing the number.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明では、複数のノー
ドを有する複数の下層ネットワークのそれぞれから複数
のノードが上層ネットワークのノードとして選択される
(以下、選択されたノードをゲートノードと呼ぶ)同一
の下層ネットワークに属するゲートノード間は、ネット
ワーク内における通信距離より短くなるように相互に接
続される、同一の下層ネットワークに属さないゲートノ
ード間は、互いに通信が行なえるように相互に接続され
る。これにより、同一下層ネットワーク内での転送距離
を小さくしつつ、異なる下層ネットワークに属するノー
ド間の転送を可能にする階層型ネットワークが提供され
る。
According to the present invention, a plurality of nodes are selected as nodes of an upper layer network from each of a plurality of lower layer networks having a plurality of nodes (hereinafter, the selected node is referred to as a gate node). Gate nodes that belong to the same lower layer network are connected to each other so that they are shorter than the communication distance in the network, and gate nodes that do not belong to the same lower layer network are connected to each other so that they can communicate with each other. It This provides a hierarchical network that enables transfer between nodes belonging to different lower layer networks while reducing the transfer distance within the same lower layer network.

【0017】また、本発明では、複数のp進n次元下層
ネットワークのそれぞれのノードに全下層ネットワーク
内で一意に決定できるp進n桁のノード番号を与えられ
る。これらのノード番号を符号とみなしたとき符号語に
相当するノード番号が付与されたノードがゲートノード
として選択され、ゲートノードは、p進m次元上層ネッ
トワークのノードとして、相互に接続される。その結
果、同数のノードを有するp進キューブより、ノード間
接続バス数が少なく、通信距離が同等もしくはそれ以下
のネットワークを提供する。
Further, according to the present invention, each node of a plurality of p-adic n-dimensional lower layer networks is given a p-adic n-digit node number that can be uniquely determined in all the lower layer networks. When these node numbers are regarded as codes, the nodes to which the node numbers corresponding to the code words are given are selected as gate nodes, and the gate nodes are mutually connected as nodes in the p-adic m-dimensional upper layer network. As a result, a network having a smaller number of inter-node connection buses and a communication distance equal to or less than that of a p-adic cube having the same number of nodes is provided.

【0018】本発明では更に、複数の下層ネットワーク
の各々内のノードに一意に与えられたノード番号を符号
と見なしたとき、ノード番号がt重誤り訂正符号の符号
語となっているノードがゲートノードとして選択され階
層ネットワークが構築することにより、ノード間接続バ
ス数が小さく、通信距離が同数のノードを有する単階層
ネットワークと同等もしくはそれ以下のネットワークを
提供する。
Further, in the present invention, when a node number uniquely given to a node in each of a plurality of lower layer networks is regarded as a code, the node whose node number is a code word of the t-fold error correction code is By being selected as a gate node and constructing a hierarchical network, a network having a small number of inter-node connection buses and a communication distance equal to or less than a single-layer network having nodes having the same number is provided.

【0019】本発明では、上記に示したネットワークの
ノードにプロセッサが配置された、マルチプロセッサシ
ステムを提供する。
The present invention provides a multiprocessor system in which a processor is arranged at a node of the above-mentioned network.

【0020】本発明では、上記マルチプロセッサシステ
ムで、ゲートノードとして選択されたノードを主記憶共
有型マルチプロセッサにより、その他のノード(以下、
リーフノードと呼ぶ)を単一プロセッサにより構成し、
拡張性に優れたマルチプロセッサシステムを提供するこ
とを可能にする。
In the present invention, in the above multiprocessor system, the node selected as the gate node is connected to the other nodes (hereinafter,
Called a leaf node) with a single processor,
It is possible to provide a multiprocessor system with excellent expandability.

【0021】本発明では、前記マルチプロセッサシステ
ムのプロセッサ間通信方式として、ノードに配置された
プロセッサからデータを転送するとき、同一下層ネット
ワークに属するノードに対しては下層ネットワーク内の
最短経路によりデータを転送し、他のネットワークに属
するノードに対しては上層のネットワークに接続される
ゲートノードを介してデータを転送する。
In the present invention, as the interprocessor communication method of the multiprocessor system, when data is transferred from a processor arranged in a node, data is transferred to a node belonging to the same lower layer network by the shortest path in the lower layer network. Data is transferred to a node belonging to another network via a gate node connected to the upper layer network.

【0022】さらに前記階層型ネットワークを構成する
際にゲートノードを選択する手段としてt重誤り訂正符
号を用いている場合には、リーフノードaから、ゲート
ノードbへ至る経路を、リーフノードaに与えられた下
層ネットワークにおけるノード番号を符号と見なしてこ
れをt重誤り訂正符号における誤り訂正手段により訂正
して該符号の符号語を求め、得られた符号語が割り当て
られたゲートノードbに至る経路とすることによりデー
タを転送する。
Further, when a t-fold error correction code is used as a means for selecting a gate node when configuring the hierarchical network, the path from the leaf node a to the gate node b is set to the leaf node a. The node number in the given lower layer network is regarded as a code, and this is corrected by the error correction means in the t-fold error correction code to obtain the code word of the code, and the obtained code word reaches the gate node b to which the code word is assigned. Data is transferred by setting a route.

【0023】[0023]

【作用】以上の性能比較からも明らかなように本発明に
よる、多段符号キューブは、従来のハイパキューブに比
べてノード間の接続バスの本数を大幅に削減することが
できる。例えば、符号化に単一誤り訂正符号である
(7、4)線形符号を用い、7次元ハイパキューブを8
個ずつ集めて4段のハイパキューブにインタリーブさせ
た、階層型ネットワーク(以下、4段(7、4)符号キ
ューブと呼ぶ)は、全ノード数が2の(7+(7−4)
・(4−1))乗個、すなわち、2の16乗個である
が、ノード間接続バスの本数は262,080本であ
り、同数ノードを持つ16次元ハイパキューブのノード
間接続バスの本数524,288の、約半分となる。一
般にノード数が2のn乗である多段符号キューブのノー
ド間接続バスの本数は、基本となるハイパキューブの次
元数をm、1つの上層のハイパキューブにまとめる基本
ハイパキューブ数(上記の例の場合は8)をpとしたと
きに (p/(p−1))・(2^n)・/2 で近似される(演算子「^」は、べき乗を表す)。した
がって、多段符号キューブのノード間接続バスの本数は
基本となるハイパキューブの次元数mおよび基本ハイパ
キューブをまとめる単位pは適用する符号に依存して決
まるのである符号化を適用した多段符号キューブのノー
ド間接続バスはそのノード数にのみ比例して増加する。
As is apparent from the above performance comparison, the multistage code cube according to the present invention can significantly reduce the number of connection buses between nodes as compared with the conventional hypercube. For example, a (7,4) linear code that is a single error correction code is used for encoding, and a 7-dimensional hypercube is 8
Hierarchical networks (hereinafter referred to as 4-stage (7,4) code cubes) in which four nodes are collected and interleaved in a 4-stage hypercube have a total number of nodes of 2 (7+ (7-4)
(4-1)), that is, 2 to the 16th power, but the number of inter-node connection buses is 262,080, and the number of inter-node connection buses of a 16-dimensional hypercube having the same number of nodes It is about half of 524,288. Generally, the number of inter-node connection buses of a multi-stage code cube in which the number of nodes is 2 to the n-th power is m, where the number of dimensions of the basic hypercube is m, In the case of 8), p is approximated by (p / (p-1)) · (2 ^ n) · / 2 (the operator “^” represents exponentiation). Therefore, the number of inter-node connection buses of the multistage code cube is determined depending on the applied code, and the dimension number m of the basic hypercube and the unit p for assembling the basic hypercube depend on the applied code. The inter-node connection bus increases only in proportion to the number of nodes.

【0024】また本発明による多段符号キューブを用い
たマルチプロセッサシステムは、プロセッサ間接続ネッ
トワークの大幅な削減により、低価格で大規模なマルチ
プロセッサシステムを構築することを可能とする。とく
にシステムを拡張する際にゲートノード当たるプロセッ
サのみを拡張すればよいのでそのシステム拡張性は非常
に優れている。
Further, the multiprocessor system using the multi-stage code cube according to the present invention makes it possible to construct a large-scale multiprocessor system at a low cost by greatly reducing the interprocessor connection network. Especially, when the system is expanded, only the processor corresponding to the gate node needs to be expanded, so that the system expandability is very excellent.

【0025】さらに本発明では基本ハイパキューブを一
つのモジュール上に実装し、それらを組み合わせてより
大きなネットワークを構築する際のモジュール間の接続
線数を大幅に減らすことができる。例えば先の基本キュ
ーブが7次元ハイパキューブである多段(7,4)符号
キューブではノード数が2の16乗のときにそのモジュ
ール間接続線数が67本でありこれは1チップに128
プロセッサを実装した場合に十分実現可能な数字であ
る。一方、16次元ハイパキューブを7次元ハイパキュ
ーブを基本キューブとして実装するとモジュール間の接
続線数は1152本になり、彼我の差は歴然としてい
る。
Further, according to the present invention, the basic hypercube can be mounted on one module, and the number of connecting lines between the modules can be greatly reduced when combining them to construct a larger network. For example, in the multistage (7,4) code cube in which the basic cube is a 7-dimensional hypercube, the number of connecting lines between modules is 67 when the number of nodes is 2 16 and this is 128 per chip.
This is a number that can be fully realized when a processor is installed. On the other hand, when the 16-dimensional hypercube is mounted as the 7-dimensional hypercube as the basic cube, the number of connecting lines between the modules is 1152, which is obvious.

【0026】さらに本発明では、多段符号キューブのゲ
ートノードユニットを主記憶共有のマルチプロセッサ構
成とすることで、プロセッサモジュールボードの追加の
みでそのゲートノードユニットの機能を拡張できる。こ
のことにより、本システムのは旧システムのハードウェ
アを変更することなくプロセッサボードおよびネットワ
ークボード等の追加のみでシステムを拡張できる。
Further, according to the present invention, the gate node unit of the multi-stage code cube has a multiprocessor configuration in which main memory is shared, so that the function of the gate node unit can be expanded only by adding a processor module board. As a result, the system of the present system can be expanded only by adding the processor board and the network board without changing the hardware of the old system.

【0027】本発明による多段符号キューブを適用する
と、ノード間通信時間をハイパキューブと比較して削減
することが可能である。例えば前述の4段(7,4)符
号キューブではノード間最大距離が13であり、プロッ
サ数が等しいハイパキューブの16よりも小さい。ま
た、全システムに対するブロードキャストに要するステ
ップ数もそれに応じて削減され、さらに、ブロードキャ
ストノードを最上層のハイパキューブに属するノードに
すると、そのステップ数はさらに削減される。例えば先
の例ではブロードキャストノードを第4段ハイパキュー
ブにすると、10ステップで実行できる。
When the multi-stage code cube according to the present invention is applied, the internode communication time can be reduced as compared with the hypercube. For example, in the above-described 4-stage (7, 4) code cube, the maximum distance between nodes is 13, which is smaller than 16 in the hypercube having the same number of processors. Also, the number of steps required for broadcasting for the entire system is reduced accordingly, and if the broadcast node is a node belonging to the uppermost hypercube, the number of steps is further reduced. For example, in the above example, if the broadcast node is the fourth stage hypercube, it can be executed in 10 steps.

【0028】[0028]

【実施例】以下に、本発明による階層型ネットワーク
と、それを利用したマルチプロセッサシステムを、添付
図面を参照して、詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A hierarchical network according to the present invention and a multiprocessor system using the same will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0029】本発明ではm次元ハイパキューブを基本ネ
ットワークとし、複数の基本ネットワークの各々の中か
らいくつかのノードが選択され(以下ゲートノードと呼
ぶ)、選択されたゲートノードからより上位のネットワ
ークが形成される。この上位のネットワークを次の段の
基本ネットワークとして、再帰的に同じ処理を繰り返す
ことにより階層ネットワークが構成される。
In the present invention, an m-dimensional hypercube is used as a basic network, some nodes are selected from each of a plurality of basic networks (hereinafter referred to as a gate node), and a higher network is selected from the selected gate nodes. It is formed. A hierarchical network is configured by recursively repeating the same processing by using the upper network as a basic network of the next stage.

【0030】一般に、p進数n桁の数字を情報桁と誤り
訂正桁からなる符号と考えると、誤り訂正符号空間の一
点を表わす。例えばm次元ハイパキューブの各ノードに
2進数を、ノード番号として付与した場合、ノード番号
が符号語となっているノードがゲートノードとして選択
される。これにより各ノードは自ノード番号が誤りを訂
正することができる符号(以下ECCという)か否かを
判断することにより自ノードがゲートノードであるか否
かを判定することが出来る。自ノートがゲートノード以
外のノード(以下、リーフノードと呼ぶ)であった場合
には、自ノード番号に最も近いECCを求めることによ
り、自ノードに最も近いゲートノードと通信することが
出来る。
Generally, when a p-adic n-digit number is considered as a code consisting of an information digit and an error correction digit, it represents one point of the error correction code space. For example, when a binary number is given to each node of the m-dimensional hypercube as a node number, the node whose node number is a code word is selected as a gate node. Accordingly, each node can determine whether its own node is a gate node by determining whether its own node number is a code capable of correcting an error (hereinafter referred to as ECC). When the own note is a node other than the gate node (hereinafter referred to as a leaf node), it is possible to communicate with the gate node closest to the own node by obtaining the ECC closest to the own node number.

【0031】このようにゲートノードを選択する際に符
号理論を適用すると、自ノードに最も近いゲートノード
のアドレスを容易に求めることができ、また、ゲートノ
ードを基本ネットワーク内から均一に選択することがで
きるという利点がある。ゲートノードを選択する方法と
して符号理論を用いた階層型ネットワークのことを、以
下では「多段符号ネットワーク」と呼び、特に基本ネッ
トワークとして「ハイパキューブ」を用いるものを「多
段符号キューブ」と呼ぶ。
By applying the code theory when selecting the gate node in this way, the address of the gate node closest to the own node can be easily obtained, and the gate node can be uniformly selected from the basic network. The advantage is that A hierarchical network that uses code theory as a method for selecting a gate node will be referred to as a "multistage code network" below, and a system that uses a "hypercube" as a basic network will be referred to as a "multistage code cube".

【0032】図3は多段符号キューブの各段の関係を概
念的に示した図である。多段符号キューブでは、基本キ
ューブである第一段のキューブ20の中から選択された
ゲートノード(5)でより上位の第2位段のハイパキュ
ーブ(5)が構築される。図の中の小さい四角は基本キ
ューブ中のリーフノード23を示す。リーフノードは第
1段の基本キューブ内にのみ存在する。その他の四角は
第一段におけるゲートノードを表す。全てのゲートノー
ドは第二段のキューブのノードとなる。第二段のキュー
ブにおいて、それらを構成するノードの中から第3段の
キューブのノードとなるゲートノードが選択される。こ
のように、ゲートノードはそのノードが何段目のキュー
ブのノードになっているかにより分類できる。ここでは
第二段のキューブまでのノードとなっているゲートノー
ドを第一段ゲートノード、第三段のキューブまでのノー
ドとなっているゲートノードを第二段ゲートノードと呼
ぶ。一般に第n段のキューブまでのノードとなっている
ゲートノードを第(n−1)段のゲートノードと呼ぶ。
この図においては、第1段ゲートノード24、第2段ゲ
ートノード25、第3段ゲートノード26が示されてい
る。
FIG. 3 is a diagram conceptually showing the relationship between the stages of the multi-stage code cube. In the multi-stage code cube, a gate node (5) selected from the first-stage cube 20 that is a basic cube constructs a higher-order second-stage hypercube (5). The small squares in the figure indicate the leaf nodes 23 in the basic cube. Leaf nodes exist only in the first stage basic cube. The other squares represent the gate nodes in the first stage. All gate nodes are nodes of the second stage cube. In the second-stage cube, the gate node that is the node of the third-stage cube is selected from the nodes forming them. In this way, the gate node can be classified according to the number of stages of the cube that the node belongs to. Here, the gate nodes that are the nodes up to the second stage cube are called the first stage gate nodes, and the gate nodes that are the nodes up to the third stage cube are called the second stage gate nodes. In general, a gate node that is a node up to the nth stage cube is called a (n-1) th stage gate node.
In this figure, a first stage gate node 24, a second stage gate node 25, and a third stage gate node 26 are shown.

【0033】図1の(b)は、本実施例の基本ネットワ
ークとしての3次元ハイパキューブの構造を示す。3次
元ハイパキューブは8つのノードを有するネットワーク
である。本実施例の以下の説明では、3次元ハイパキュ
ーブのことを単にキューブと呼ぶ。本実施例による階層
構造を有するネットワーク、すなわち、階層型ネットワ
ークの構築方法を以下に示す。
FIG. 1B shows the structure of a three-dimensional hypercube as a basic network of this embodiment. A three-dimensional hypercube is a network with eight nodes. In the following description of this embodiment, the three-dimensional hypercube is simply called a cube. A method of constructing a network having a hierarchical structure according to this embodiment, that is, a hierarchical network will be described below.

【0034】図1の(a)は、本発明による階層型ネッ
トワークの一実施例である。本実施例では、3次元ハイ
パキューブを用いて2層の階層型ネットワークが実現さ
れる。まず、キューブを4つ並べる。この例では3次元
ハイパキューブを基本キューブと呼ぶ。各基本キューブ
には00番から11番までのキューブ番号を付ける。次
に、各基本キューブから、互いの通信距離が1よりも大
きい2つのノードを選択する(図1の(a)で黒丸で示
したノード)。最後に、選択された8つのノードを互い
に接続して、即ち、各基本キューブの対応するノード間
を接続し、かつ、同一基本キューブ内のノード間を接続
して第2層の3次元ハイパキューブを構成する。このよ
うに、本実施例では、各基本ネットワークから選択され
たゲートノードは上層のネットワーク、すなわち、3次
元ハイパキューブを構成するように接続されており、ま
た、同一基本ネットワークから選択されたゲートノー
ド、例えば00000と00111は基本ネットワーク
における通信距離が3に対して、上層のネットワークで
は通信距離1で接続されている。
FIG. 1A shows an embodiment of the hierarchical network according to the present invention. In this embodiment, a two-layer hierarchical network is realized by using a three-dimensional hypercube. First, line up four cubes. In this example, the three-dimensional hypercube is called a basic cube. Each basic cube is given a cube number from 00 to 11. Next, from each of the basic cubes, two nodes having communication distances greater than 1 are selected (nodes indicated by black circles in (a) of FIG. 1). Finally, the selected eight nodes are connected to each other, that is, the corresponding nodes of each basic cube are connected to each other, and the nodes in the same basic cube are connected to each other. Make up. As described above, in this embodiment, the gate nodes selected from each basic network are connected so as to form an upper layer network, that is, a three-dimensional hypercube, and the gate nodes selected from the same basic network. For example, 00000 and 00111 are connected with a communication distance of 3 in the basic network, and a communication distance of 1 in the upper layer network.

【0035】以上の手順により2層の階層型ネットワー
クが構築できる。本発明による階層型ネットワークで
は、基本ネットワークから選択されたゲートノードが上
層のネットワークを構成するように接続される。その結
果同一基本ネットワークから選択されたゲートノード間
の通信距離は基本ネットワークにおける通信距離よりも
短くなる。これにより、本発明による階層型キューブネ
ットワークでは同数のノードを有するハイパキューブネ
ットワークよりも、接続バス数が少なく、かつ、基本ハ
イパキューブ内のそれ以下のノード間通信距離が実現す
ることができる。
A two-layer hierarchical network can be constructed by the above procedure. In the hierarchical network according to the present invention, gate nodes selected from the basic network are connected so as to form an upper layer network. As a result, the communication distance between the gate nodes selected from the same basic network becomes shorter than the communication distance in the basic network. As a result, in the hierarchical cube network according to the present invention, the number of connecting buses is smaller than that of the hypercube network having the same number of nodes, and the communication distance between the nodes in the basic hypercube is smaller than that.

【0036】図2は、3次元ハイパキューブを用いた3
層の階層型ネットワークの構成の一例である。本実施例
では、図4に示す階層型ネットワークを基本ネットワー
クと考え、即ち第2層の3次元ハイパキューブを基本キ
ューブと考え、前述した手順により第3層のネットワー
クを構成したものである。この実施例で明らかなよう
に、本発明による階層型ネットワーク構成方法を繰り返
して適用すると、多階層からなる大規模な階層型ネット
ワークを構築することが可能となる。
FIG. 2 shows a case where a three-dimensional hypercube is used.
It is an example of a configuration of a hierarchical network of layers. In this embodiment, the hierarchical network shown in FIG. 4 is considered to be a basic network, that is, the second-layer three-dimensional hypercube is considered to be a basic cube, and the third-layer network is configured by the procedure described above. As is apparent from this embodiment, by repeatedly applying the hierarchical network construction method according to the present invention, it becomes possible to construct a large-scale hierarchical network having multiple hierarchies.

【0037】図6は、他の符号を用いた例を示す。この
例では、7次元ハイパキューブを用いた2層の階層型ネ
ットワークが示される。
FIG. 6 shows an example using another code. In this example, a two-layer hierarchical network using a 7-dimensional hypercube is shown.

【0038】まず、最下層のネットワークである7次元
ハイパキューブを8つ並べる。この例では7次元ハイパ
キューブを基本キューブと呼ぶ。図6に示す基本キュー
ブでは7次元ハイパキューブの接続線の一部分が示され
ている。各基本キューブには0番から7番までキューブ
番号を付与する。各基本キューブは128(=2^7)
個のノードを有する。次に各基本キューブの128個の
ノードからそれぞれ16個のゲートノードを選択する。
図6では選択されたゲートノードは示されている。8つ
のキューブから選択されたゲートノードは128個(=
16×8)あるので、これらのノード間を新たな7次元
ハイパキューブを構成するように接続して第2層のネッ
トワークを構成する。
First, eight 7-dimensional hypercubes, which are the lowest layer networks, are arranged. In this example, the 7-dimensional hypercube is called a basic cube. In the basic cube shown in FIG. 6, a part of the connecting line of the 7-dimensional hypercube is shown. Cube numbers 0 to 7 are assigned to each basic cube. Each basic cube is 128 (= 2 ^ 7)
Has nodes. Next, 16 gate nodes are selected from the 128 nodes of each basic cube.
In FIG. 6, the selected gate node is shown. 128 gate nodes selected from 8 cubes (=
16 × 8), so these nodes are connected so as to form a new 7-dimensional hypercube to form a second layer network.

【0039】以下、3次元ハイパキューブの例と同様の
処理を繰り返せば、多層ネットワークを構成することが
できる。
By repeating the same processing as in the example of the three-dimensional hypercube, a multilayer network can be constructed.

【0040】次に、本発明による階層型ネットワークシ
ステムを構築する際に好適なゲートノードの選択方法に
ついて説明する。
Next, a method of selecting a gate node suitable for constructing the hierarchical network system according to the present invention will be described.

【0041】まず、階層型ネットワークの基本となる最
下層のネットワークを、p進n次元ネットワークとす
る。以下、このネットワークを基本ネットワークと呼
ぶ。基本ネットワークの各ノードには、p進数m桁のノ
ード番号(アドレス)が付与される。例えば、図2に示
した3次元ハイパキューブ(2進3次元ネットワーク)
では各ノードに2進数で0000〜111のノード番号
が与えられる。このようにして与えられたノード番号を
上位r桁と下位k桁とに分割し(r+k=m)、誤り訂
正理論に従って上位r桁の番号の各々に1つの下位k桁
を一意に割り当てる。一意に割り当てられた番号をノー
ド番号として有するノードがゲートノードとして選択さ
れる。実施例では、2進数3桁のノード番号を上位1桁
と下位2桁に分割し、上位1桁が0の場合には下位2桁
は00を、上位1桁が1の場合には下位2桁は11をそ
れぞれ一意に割り当てる。このようにして決められたノ
ード番号000および111を有するノードをゲートノ
ードとして選択する。
First, the lowest network, which is the basis of the hierarchical network, is a p-adic n-dimensional network. Hereinafter, this network is referred to as a basic network. Each node of the basic network is given a node number (address) of p-adic m digits. For example, the three-dimensional hypercube shown in FIG. 2 (binary three-dimensional network)
Then, each node is given a binary node number of 0000 to 111. The node number given in this way is divided into upper r digits and lower k digits (r + k = m), and one lower k digit is uniquely assigned to each upper r digit number according to the error correction theory. A node having a uniquely assigned number as a node number is selected as a gate node. In the embodiment, the binary 3-digit node number is divided into the upper 1 digit and the lower 2 digits. When the upper 1 digit is 0, the lower 2 digits are 00, and when the upper 1 digit is 1, the lower 2 Digits 11 are uniquely assigned. The node having the node numbers 000 and 111 thus determined is selected as the gate node.

【0042】以上の手順により基本ネットワークの中か
ら均一にゲートノードを選択することが可能となる。更
に、上記方法において、上位桁のデータと、その上位桁
データに対応する下位桁のデータを決定する方法とし
て、上位桁データを情報ビット、下位桁データを誤り検
出/訂正ビットと見なして、情報ビットに対応する誤り
検出/訂正ビットを一意に対応づける方法がある。上記
例では、2進多数決符号(情報ビット1桁、誤り検出/
訂正ビット2桁)を用いてゲートノードを選択した。
The above procedure makes it possible to uniformly select gate nodes from the basic network. Further, in the above method, as a method of determining the upper digit data and the lower digit data corresponding to the upper digit data, the upper digit data is regarded as an information bit and the lower digit data is regarded as an error detection / correction bit, and There is a method of uniquely associating error detection / correction bits corresponding to bits. In the above example, binary majority code (1 digit information bit, error detection /
The gate node was selected using (correction bit 2 digits).

【0043】基本ネットワークとしての基本キューブの
次元数、および、ゲートノードを選択する際に用いる符
号化方式は層間で同一であってもよいし、異なっていて
もよい。以上の例では、説明を容易にするために、層間
における基本キューブの次元数、および、符号化方式は
同一であるものと仮定されている。
The number of dimensions of the basic cube as the basic network and the coding method used when selecting the gate node may be the same or different between layers. In the above example, for ease of explanation, it is assumed that the number of dimensions of the basic cube between layers and the encoding method are the same.

【0044】図7は、7次元ハイパキューブを用いた階
層型ネットワーク、即ち多段(7、4)符号キューブネ
ットワークのノード番号の付け方を説明する図である。
まず、図7の(a)に示すように基本キューブ内の物理
的ノード位置に従って、各ノードに2進数7ビットのキ
ューブ内ノード番号が付与される。図では、キューブ内
のx軸、y軸、z軸におけるノードの位置をそれぞれ3
ビット、3ビット、1ビットで表し、下位から順に並べ
ることにより基本キューブ内ノード番号が付与される。
本実施例で示すネットワークは、基本キューブを8つ接
続することにより構成されているので、図7の(b)に
示すようにそれぞれの基本キューブに0〜7のキューブ
番号が付与される。このキューブ番号をノード番号の上
位に付与することにより基本ネットワーク内で一意なノ
ード番号が定義される。即ち、図7の(e)に示される
フォーマットで基本ネットワーク内のノードを特定でき
る。なお、以下の説明をより明確にするために、ノード
がゲートノードかリーフノードかにより先頭に“G”あ
るいは“L”を付加することにする。
FIG. 7 is a diagram for explaining how to assign node numbers in a hierarchical network using a 7-dimensional hypercube, that is, a multi-stage (7, 4) code cube network.
First, as shown in FIG. 7A, a 7-bit binary in-cube node number is assigned to each node according to the physical node position in the basic cube. In the figure, the positions of the nodes on the x-axis, y-axis, and z-axis in the cube are 3
It is represented by bits, 3 bits, and 1 bit, and the node numbers in the basic cube are given by arranging in order from the lower order.
Since the network shown in the present embodiment is configured by connecting eight basic cubes, cube numbers 0 to 7 are given to each basic cube as shown in FIG. 7B. By assigning this cube number above the node number, a unique node number in the basic network is defined. That is, the node in the basic network can be identified by the format shown in FIG. In order to make the following description clearer, "G" or "L" is added to the head depending on whether the node is a gate node or a leaf node.

【0045】ゲートノードを選択する際に、情報ビット
が4ビット、訂正ビットが3ビット、合計7ビットから
なる1誤り訂正符号を用いている。以下、この符号を
(7、4)符号と呼ぶ(符号の長さが7ビット、情報ビ
ットが4ビット)。(7、4)符号の非誤り符号語は以
下に示す16個である。
When selecting a gate node, one error correction code consisting of 7 bits in total, 4 bits for information bits and 3 bits for correction bits is used. Hereinafter, this code is referred to as a (7, 4) code (the code length is 7 bits and the information bits are 4 bits). The non-error codewords of the (7,4) code are 16 shown below.

【0046】 情報ビット 訂正ビット 情報ビット 訂正ビット 0000 000 1000 111 0001 011 1001 100 0010 101 1010 010 0011 110 1011 001 0100 110 1100 001 0101 101 1101 010 0110 011 1110 100 0111 000 1111 111 このように、基本キューブ内番号が、非誤り符号と一致
するノードをゲートノードとすることにより、階層型ネ
ットワーク、「多段(7、4)符号キューブ」が構成さ
れる。図6で示されるネットワークは2段(7、4)符
号キューブである。
Information bit Corrected bit Information bit Corrected bit A hierarchical network, "multi-stage (7,4) code cube" is configured by using a node whose number matches a non-error code as a gate node. The network shown in FIG. 6 is a two-stage (7,4) code cube.

【0047】以下では、図6を参照して、2段(7、
4)符号キューブの説明をする。キューブ#0のゲート
ノードG000は、キューブ#0内のリーフノードL0
01,L002,L004,L010,L020,L0
40,L080に接続される。一方、第2段の7次元ハ
イパキューブでは、キューブ#0内のゲートノードG0
13,G025,G046,G087と各々接続され
る。また他のキューブのゲートノードG100,G20
0,G400と接続される。このように、第2段のネッ
トワークにおいて、ゲートノードは、4つの同一基本キ
ューブ内ゲートノードと、3つの他キューブ内において
対応する位置にあるゲートノードと、各々接続される。
即ち、各ゲートノードは、基本キューブ内で7本の接続
線を、第2段のネットワークにおいて7本の接続線、合
計14本の接続線を有する。
In the following, referring to FIG. 6, two stages (7,
4) Explain the code cube. The gate node G000 of the cube # 0 is the leaf node L0 in the cube # 0.
01, L002, L004, L010, L020, L0
40, L080. On the other hand, in the second-stage 7-dimensional hypercube, the gate node G0 in cube # 0 is
13, G025, G046, and G087, respectively. In addition, gate nodes G100 and G20 of other cubes
0, connected to G400. In this way, in the second-stage network, the gate nodes are respectively connected to the four gate nodes in the same basic cube and the gate nodes at corresponding positions in the three other cubes.
That is, each gate node has seven connection lines in the basic cube and seven connection lines in the second stage network, for a total of 14 connection lines.

【0048】図8は基本キューブ内のゲートノードの接
続の状態を詳細に示した図である。(7、4)符号を用
いてゲートノードを選択すると、同一キューブ内のゲー
トノード間の最小距離は3となる。このため、基本キュ
ーブ内の任意のリーフノードは、距離1離れたところに
必ずゲートノードを有する。例えばゲートノードG00
0とG013は基本キューブ内において距離が3であ
る。これらの2つのゲートノード間には、L001,L
002,L003等のリーフノードが存在するが、距離
1のところにゲートノードが存在する。即ち、L001
およびL002はゲートノードG000から、L003
はゲートノードG013から距離1である。したがっ
て、(7、4)符号キューブにおける任意のノードから
ゲートノードへの通信距離は1以内であるといえる。ま
た通信距離が3であるゲートノード間は直接接続され
る。従って、第2段のネットワークを介したゲートノー
ド間の1回の通信は、基本キューブ内の3回の通信に相
当する。
FIG. 8 is a diagram showing in detail the connection state of the gate nodes in the basic cube. When the gate nodes are selected using the (7,4) code, the minimum distance between the gate nodes in the same cube is 3. Therefore, any leaf node in the base cube always has a gate node at a distance of one. For example, gate node G00
0 and G013 have a distance of 3 in the basic cube. Between these two gate nodes, L001, L
Although there are leaf nodes such as 002 and L003, a gate node exists at a distance of 1. That is, L001
And L002 from the gate node G000 to L003.
Is 1 from the gate node G013. Therefore, it can be said that the communication distance from any node in the (7, 4) code cube to the gate node is within 1. Further, the gate nodes having a communication distance of 3 are directly connected. Therefore, one communication between the gate nodes via the second stage network corresponds to three communication in the basic cube.

【0049】多段符号キューブをマルチプロセッサシス
テムのプロセッサ間接続ネットワークとして適用するこ
とにより効率の良いマルチプロセッサシステムを構築す
ることができる。このためには、多段符号キューブの各
ノードは少なくと1つの情報処理装置(プロセッサ)を
含み、ノード間の接続は通信線となる。ここで、基本キ
ューブの次元数をm、システム全体のノード数を2のn
乗とし、各基本キューブから2のr乗個のゲートノード
を選択するものとする。リーフノードは既存のハイパキ
ューブを用いたシステムにおける各ノードと全く同様の
手法を用いることにより構成することができる。すなわ
ち、m次元ハイパキューブ内のノード間接続のための通
信ポートをm個持つプロセッサモジュールで構成するこ
とができる。多段符号キューブマルチプロセッサシステ
ムと従来のハイパキューブマルチプロセッサシステムの
違いは、ゲートノードである。
An efficient multiprocessor system can be constructed by applying the multistage code cube as an interprocessor connection network of the multiprocessor system. For this purpose, each node of the multistage code cube includes at least one information processing device (processor), and the connection between the nodes becomes a communication line. Here, the number of dimensions of the basic cube is m, and the number of nodes of the entire system is n of 2.
It is assumed that 2 r-th gate nodes are selected from each basic cube. Leaf nodes can be constructed by using exactly the same method as each node in the system using the existing hypercube. That is, it can be configured by a processor module having m communication ports for connection between nodes in the m-dimensional hypercube. The difference between the multistage code cube multiprocessor system and the conventional hypercube multiprocessor system is the gate node.

【0050】図9は、図4に示した2段符号キューブを
適用したマルチプロセッサシステムの構成を詳細に示し
たブロック図である。キューブ0乃至キューブ3は第1
段キューブであり、ここで、L02〜L36はリーフノ
ードであり、プロセッサモジュールからなる。
FIG. 9 is a block diagram showing in detail the configuration of a multiprocessor system to which the two-stage code cube shown in FIG. 4 is applied. Cube 0 through Cube 3 are first
It is a multi-tiered cube, where L02 to L36 are leaf nodes and consist of processor modules.

【0051】プロセッサモジュールは図10Aに示すよ
うに主記憶71、プロセッサ72ネットワークルータと
同一キューブ内接続用ネットワークチャネルからなる。
また、ゲートノードG00〜G37図10の(b)に示
すようなマルチプロセッサモジュールからなる。図10
の(b)の詳細は以下に図11に示すとおりである。キ
ューブ0乃至キューブ3は第1段キューブであり、ゲー
トノードG00〜G37からなるキューブが第2段キュ
ーブである。リーフノード間の通信線は細線で示され、
ゲートノード間の通信線は太線で示されている。
As shown in FIG. 10A, the processor module comprises a main memory 71, a processor 72, a network router, and a network channel for connection within the same cube.
The gate nodes G00 to G37 are composed of a multiprocessor module as shown in FIG. Figure 10
Details of (b) are as shown in FIG. 11 below. Cubes 0 to 3 are first-stage cubes, and a cube composed of gate nodes G00 to G37 is a second-stage cube. Communication lines between leaf nodes are indicated by thin lines,
Communication lines between the gate nodes are indicated by thick lines.

【0052】図12は、各ノードに置かれたプロセッサ
の番号、キューブ番号、キューブ内番号、次段キューブ
内番号を表として示したものである。次段キューブ内番
号は基本3次元キューブのキューブ内番号が0(00
0)と7(111)のものにのみ与えられる。さらに次
段キューブが4つ設けられると、次段キューブ番号が付
される。
FIG. 12 is a table showing processor numbers, cube numbers, in-cube numbers, and next-stage cube numbers in each node. The cube number of the next stage is 0 (00
0) and 7 (111) only. When four next-stage cubes are further provided, the next-stage cube number is assigned.

【0053】図11は多段符号キューブマルチプロセッ
サシステムにおけるゲートノードとして用いられるマル
チプロセッサモジュールの一実施例である。本実施例
は、第1段ゲートノードの構成を示す。ゲートノード4
0は、第1段キューブ側のプロセッサ43と第2段側の
プロセッサ47第1段キューブ側ネットワークルータ
(NR)46と第2段キューブ側ネットワークルータ5
0およびそれらを結合するノード内のキューブ間接続バ
ス42およびこれらのプロセッサ間の共有メモリ41で
構成される。
FIG. 11 shows an embodiment of a multiprocessor module used as a gate node in a multistage code cube multiprocessor system. This embodiment shows the configuration of the first stage gate node. Gate node 4
0 is the processor 43 on the first stage cube side, the processor 47 on the second stage side 47, the network router (NR) 46 on the first stage cube side, and the network router 5 on the second stage cube side.
0 and the inter-cube connection bus 42 in the node connecting them and the shared memory 41 between these processors.

【0054】ゲートノード内の第1段キューブ、即ち第
1段の階層に属するプロセッサ43は情報処理装置45
およびひプライベートメモリ44を有し、ゲートノード
内の第2段キューブ、即ち第2段の階層に属するプロセ
ッサ47は情報処理装置49およびプライベートメモリ
48を有する。
The first stage cube in the gate node, that is, the processor 43 belonging to the first stage hierarchy is the information processing device 45.
The processor 47 belonging to the second stage cube in the gate node, that is, the second stage hierarchy has the information processing device 49 and the private memory 48.

【0055】同一キューブ内のデータ転送はプロセッサ
内のプライベートメモリを介して転送される。一方、異
なる階層のキューブ間の転送は共有メモリ41を介して
行なわれる。このようにマルチプロセッサモジュールで
ゲートノードを実現することによりより多くの段数のゲ
ートノードへと容易に拡張することが可能となる。例え
ば、本実施例の第1段ゲートノードを第2段ゲートノー
ドに拡張する場合には第3段キューブに属するプロセッ
サをノード内のキューブ間接続バス42上に接続するだ
けで良い。
Data transfers within the same cube are transferred via private memory within the processor. On the other hand, transfer between cubes in different layers is performed via the shared memory 41. By implementing the gate node with the multiprocessor module in this way, it is possible to easily expand the gate node to a larger number of stages. For example, when the first-stage gate node of this embodiment is expanded to the second-stage gate node, it is only necessary to connect the processors belonging to the third-stage cube to the inter-cube connection bus 42 in the node.

【0056】本実施例におけるゲートノードはバス結合
による主記憶共有密結合マルチプロセッサ構成を取った
が、ゲートノードを共有メモリを持たない、分散メモリ
型マルチプロセッサ構成で実現することももちろん可能
である。また、拡張性を犠牲にするならばゲートノード
をリーフノードとは異なるプロセッサと、ネットワーク
ルータとを用いたシングルプロセッサとして別途設計し
ても一向に構わない。この際にはゲートノードに使用さ
れるプロセッサは、何段のゲートノードかに依存してリ
ーフノードに使用されるプロセッサの整数倍のネットワ
ーク接続チャネルを持つことが要求される。
Although the gate node in this embodiment has a main memory shared tightly coupled multiprocessor configuration by bus coupling, it is of course possible to realize the gate node by a distributed memory type multiprocessor configuration having no shared memory. .. If the scalability is sacrificed, the gate node may be separately designed as a single processor using a processor different from the leaf node and a network router. In this case, the processor used for the gate node is required to have an integral multiple of network connection channels of the processor used for the leaf node depending on the number of stages of gate nodes.

【0057】図13の(a)及び(b)にノードユニッ
トの他の実施例を示す。本実施例では、リーフノード
は、図13の(a)に示すように、メモリ71とデータ
を処理するプロセッサ72とノード間のデータ通信制御
を行なうネットワークルータ(NR)73で構成する。
ゲートノードは、図13の(b)に示すように、各階層
のネットワーク内におけるメッセージの流れを制御する
複数のネットワークルータ46、50を有し、各階層の
ネットワークをそれぞれ制御する。階層間にまたがるデ
ータ転送は、ネットワークルータ間を接続するバス42
を介して行なう。本実施例では、転送経路上にあるノー
ドにおいてはデータはプロセッサ内に取り込まれること
なくネットワークルータ46、50のみを介して転送さ
れる。従って、転送経路上に存在するプロセッサの動作
に影響を与えることがない。また、ネットワークルータ
を増加すれば、ネットワークの拡張に対応可能である。
13A and 13B show another embodiment of the node unit. In this embodiment, the leaf node is composed of a memory 71, a processor 72 for processing data, and a network router (NR) 73 for controlling data communication between the nodes, as shown in FIG.
As shown in FIG. 13B, the gate node has a plurality of network routers 46 and 50 that control the flow of messages in the networks of the respective layers, and controls the networks of the respective layers. The data transfer across the layers is performed by the bus 42 connecting the network routers.
Through. In the present embodiment, data is transferred only through the network routers 46 and 50 without being taken into the processor at the nodes on the transfer path. Therefore, the operation of the processor existing on the transfer path is not affected. Moreover, if the number of network routers is increased, it is possible to cope with network expansion.

【0058】図14(b)は、ゲートノードの更に他の
実施例を示す。本発明のネットワークでは、ゲートノー
ドに複数の階層のネットワークが集中する。m次元ハイ
パキューブを基本キューブとして用いた場合、第i段ゲ
ートノードから出力されるリンクの総数は、(m×(i
+1))本となる(i≧0:i=0はリーフノード)。
これらのリンクを制御するネットワークルータは、自プ
ロセッサ内にデータを取り込むリンクが更にもう1本必
要であることを考慮すると、(m×(i+1)+1)本
の入出力線を持つクロスバスイッチで実現できる。図1
4の(a)と(b)は、3次元ハイパキューブを基本キ
ューブとして用いた本ネットワークのリーフとゲートの
ノードの構成の一実施例を示す。本実施例では、基本モ
ジュールとして、プロセッサ、第1段のネットワークル
ータ(4×4クロスバスイッチ)、及び、上層のネット
ワークへ接続するための拡張ポートセレクタを有するモ
ジュールを用いる。リーフノードは図14の(a)に示
すように基本モジュールをそのまま用いる。一方、ゲー
トノードは、図14(b)に示すように、基本モジュー
ルと拡張スイッチモジュール48により構成する。本実
施例では、第1段ゲートノードのネットワークルータを
構成するために必要な7×7のクロスバスイッチを(4
+3)×(4+3)に分割し、4×4のクロスバ1個、
4×3のクロスバ1個、3×4のクロスバ1個、3×3
のクロスバ1個で構成し、各クロスバの出力信号線をセ
レクタにより結合している。基本モジュールには、これ
らのスイッチの内、4×4のクロスバが内蔵されている
ので、残る3個のクロスバと、2個のセレクタを含む拡
張スイッチモジュールが基本モジュールの拡張ポートに
接続される。
FIG. 14B shows still another embodiment of the gate node. In the network of the present invention, a plurality of layers of networks are concentrated in the gate node. When the m-dimensional hypercube is used as the basic cube, the total number of links output from the i-th stage gate node is (m × (i
+1)) (i ≧ 0: i = 0 is a leaf node).
The network router that controls these links is realized by a crossbar switch that has (m × (i + 1) +1) input / output lines, considering that one more link is required to take in the data in its own processor. it can. Figure 1
4 (a) and 4 (b) show an example of the configuration of the leaf and gate nodes of this network using the three-dimensional hypercube as a basic cube. In this embodiment, a module having a processor, a first stage network router (4 × 4 crossbar switch), and an expansion port selector for connecting to an upper layer network is used as a basic module. As the leaf node, the basic module is used as it is as shown in FIG. On the other hand, the gate node is composed of a basic module and an expansion switch module 48, as shown in FIG. In this embodiment, the 7 × 7 crossbar switch (4) necessary for configuring the network router of the first-stage gate node is (4
+3) × (4 + 3) divided into one 4 × 4 crossbar,
One 4x3 crossbar, one 3x4 crossbar, 3x3
, And each output signal line of each crossbar is connected by a selector. Among these switches, the basic module has a built-in 4 × 4 crossbar, so that the extension switch module including the remaining three crossbars and two selectors is connected to the extension port of the basic module.

【0059】本実施例では、基本モジュールを全てのノ
ードで共通に利用することができるため、基本モジュー
ルの生産コストを削減することができる。また、ゲート
ノードを構成するのに必要なネットワークルータを分割
して実現することにより、ネットワークルータのピンボ
トルネックを解消することが可能である。一般にp×p
のクロスバスイッチは、(q+r)×(s×t)に分割
することができ(q+r=s+t=p)、q×s、q×
t、r×s、r×tの4個のクロスバおよびそれらを結
合するセレクタで実現することができる。このクロスバ
スイッチの分割方法は、ネットワークルータを構成する
場合以外にも適用できることは明らかである。
In this embodiment, since the basic module can be commonly used by all the nodes, the production cost of the basic module can be reduced. In addition, the pin bottleneck of the network router can be eliminated by dividing and realizing the network router necessary for configuring the gate node. Generally px
Crossbar switch can be divided into (q + r) × (s × t) (q + r = s + t = p), q × s, q ×
It can be realized by four crossbars of t, r × s, and r × t and a selector connecting them. It is obvious that this method of dividing the crossbar switch can be applied to other than the case of configuring the network router.

【0060】次に本発明によるデータ転送手順を図15
を参照して説明する。データ転送時には、ソースノード
とディスティネーションノードが、メッセージにセット
される。データの転送は、元ノードと先ノードが同一ネ
ットワークにあるかどうかを判定する処理80と、同一
ネットワークにあった場合には該ネットワーク内におけ
る転送経路によりデータを転送する処理86と、同一ネ
ットワークになかった場合には、元ノードに最も近いゲ
ートノードpを求める処理81と、ディスティネーショ
ンノードに最も近いゲートノードqを求める処理82
と、ソースノードからゲートノードpヘ内部ネットワー
クを用いてデータと転送する処理83と、ゲートノード
pからゲートノードqへ一段上層のネットワークを介し
てデータを転送する処理84と、ゲートノードqからデ
ィスティネーションノードへ、それを含む内部ネットワ
ークを用いてデータを転送する処理85とにより行なわ
れる。ゲートノードpからゲートノードqへデータを転
送する処理は本手続きを再帰的に呼び出すことにより行
なう。
Next, the data transfer procedure according to the present invention will be described with reference to FIG.
Will be described. At the time of data transfer, the source node and the destination node are set in the message. Data transfer is performed by a process 80 for determining whether the source node and the destination node are in the same network, a process 86 for transferring the data by a transfer route in the network when the source node and the destination node are in the same network, and If not, a process 81 for obtaining the gate node p closest to the original node and a process 82 for obtaining the gate node q closest to the destination node.
A process 83 for transferring data from the source node to the gate node p using the internal network, a process 84 for transferring data from the gate node p to the gate node q via the network in the upper layer, and a process 84 for transferring data from the gate node q. Processing 85 for transferring data to the nation node using the internal network including the same. The process of transferring data from the gate node p to the gate node q is performed by recursively calling this procedure.

【0061】図16は多段符号キューブにおけるノード
間でのデータの転送を説明する図である。本図は、3段
(7,4)符号キューブにおけるノード間通信のなか
で、その転送距離が最大となる場合の一例について示し
ている。
FIG. 16 is a diagram for explaining data transfer between nodes in a multi-stage code cube. This figure shows an example of the case where the transfer distance becomes the maximum in the inter-node communication in the 3-stage (7, 4) code cube.

【0062】各ノードの番号は以下のようにして付け
る。図7の(b)を参照して3段(7,4)符号キュー
ブは7次元キューブを基本キューブとして構成され、そ
れらを3段に構築したキューブである。ノード数は81
92(128×64)であり、ノード番号は13ビット
で表現できる。ノード番号の下位7ビットは基本キュー
ブ内におけるアドレスを示している。その中から、上位
4ビットが情報ビットで下位3ビットが訂正ビットであ
るような(7,4)符号を選択するとその上位4ビット
が0000から1111であるような16個の符号語が
選択できる。
The numbers of the respective nodes are given as follows. Referring to FIG. 7B, the three-stage (7,4) code cube is a cube formed by using a seven-dimensional cube as a basic cube and constructing them in three stages. 81 nodes
92 (128 × 64), and the node number can be represented by 13 bits. The lower 7 bits of the node number indicate the address in the basic cube. If a (7,4) code in which the upper 4 bits are information bits and the lower 3 bits are correction bits is selected, 16 code words whose upper 4 bits are 0000 to 1111 can be selected. ..

【0063】そこでこれらの上位4ビットのさらに上位
に3ビットを付加することにより第2段の7次元キュー
ブのノードを特定することが出来る。この第2段の7次
元キューブの数は8、またノード数、すなわち第1段ゲ
ートノードの数は1024(16×64=128×8)
である。第3段のキューブへの拡張も同様の手法を用い
ることにより実現する。第3段の7次元キューブの数は
1、またノード数、すなわち第2段ゲートノードの数は
128(16×8)である。
Therefore, it is possible to specify the node of the 7-dimensional cube of the second stage by adding 3 bits to the higher order of these upper 4 bits. The number of 7-dimensional cubes in the second stage is 8, and the number of nodes, that is, the number of gate nodes in the first stage is 1024 (16 × 64 = 128 × 8).
Is. Extension to the third stage cube is also realized by using a similar method. The number of 7-dimensional cubes in the third stage is 1, and the number of nodes, that is, the number of gate nodes in the second stage is 128 (16 × 8).

【0064】以上の手順に依り、ノード番号の上位7ビ
ットが第3段キューブにおけるアドレス、上位4ビット
から上位10ビット目までが第2段キューブにおけるア
ドレス、上位7ビット目から最下位ビットまでが第1段
キューブにおけるアドレスとなる。アドレスの割当て
は、例えば次のように行なわれる。
According to the above procedure, the upper 7 bits of the node number are the address in the third stage cube, the upper 4 bits to the upper 10 bits are the address in the second stage cube, and the upper 7 bits to the lowest bit are It becomes the address in the first stage cube. The address is assigned, for example, as follows.

【0065】第1段のキューブのノードに7ビット(上
位7ビット目から最下位ビットまで)のアドレスが割り
当てられるが、この7ビットの上位4ビットは情報ビッ
トであり、下位3ビットは誤り訂正用ビットである。非
誤り符号の7ビットがゲートノードに割り当てられる。
第2段の各基本キューブのノード(第1段ゲートノー
ド)に上位4ビットから上位10ビット目までの7ビッ
トがアドレスとして割り当てられるが、第1段の各基本
キューブのノードへのアドレス割付けで既に割り当てら
れている上位7ビット目から上位10ビットまでの3ビ
ットをそのままにして残りの4ビット(上位4ビットか
ら上位6ビット目まで)を割当て、アドレスとする。第
3段のキューブのノード(第2段ゲートノード)へのア
ドレスの割当ては、上記第2段でのアドレスの割当てと
同様にして行なわれる。
Addresses of 7 bits (upper 7 bits to least significant bit) are assigned to the nodes of the first stage cube. The upper 4 bits of the 7 bits are information bits and the lower 3 bits are error correction. It is a bit for. 7 bits of the non-error code are assigned to the gate node.
7 bits from the upper 4 bits to the upper 10 bits are assigned as an address to the node (first stage gate node) of each basic cube of the second stage, but the address is assigned to the node of each basic cube of the first stage. The remaining 7 bits (upper 4 bits to upper 6th bit) are assigned while leaving the already assigned 3 bits from the upper 7th bit to the upper 10th bit as addresses. Addresses are assigned to the nodes of the cubes of the third stage (gate nodes of the second stage) in the same manner as the addresses are assigned in the second stage.

【0066】このようにして決められた13ビットがノ
ード番号となる。
The 13 bits thus determined become the node number.

【0067】以下ではこのようにして付けたノード番号
を参照しながら転送の手順について説明する。
The transfer procedure will be described below with reference to the node numbers thus assigned.

【0068】図16において、リーフノード55(ノー
ド番号0000000001111)からリーフノード
60(ノード番号1111111110000)データ
を転送する際の経路を示している。リーフノード55は
第1段キューブ群61の中の第0番目のキューブに属
し、リーフノード60は第1段キューブ群61の第63
番目のキューブに属する。従ってこれらのノード間の通
信を行なう場合にはより上位のキューブ間のネットワー
クを使う必要がある。
FIG. 16 shows a route for transferring data from the leaf node 55 (node number 0000000001111) to the leaf node 60 (node number 1111111110000). The leaf node 55 belongs to the 0th cube in the first stage cube group 61, and the leaf node 60 is the 63rd cube in the first stage cube group 61.
Belongs to the second cube. Therefore, when communicating between these nodes, it is necessary to use a network between higher order cubes.

【0069】そこで、リーフノード55の最も近いゲー
トノードに対してまずデータを転送しなければならな
い。基本キューブのゲートノードは互いの距離が3であ
るような1誤り訂正符号を用いて選択しているので各リ
ーフノードからは必ず距離1のところにゲートノードが
存在する。各段ごとのハイパキューブにおける任意のノ
ードに対するゲートノードは、そのノードの該キューブ
における二進アドレスを符号とみなし、そのアドレスを
符号理論で確立されている誤り訂正方法を用いて訂正す
ることにより、容易に求めることができる。
Therefore, data must first be transferred to the gate node closest to the leaf node 55. Since the gate nodes of the basic cube are selected by using one error correction code such that the distance between them is 3, the gate node always exists at a distance of 1 from each leaf node. A gate node for any node in each stage of the hypercube considers the binary address of that node in the cube as a code and corrects that address using the error correction method established in code theory, It can be easily requested.

【0070】リーフノード55の第1段のキューブにお
けるアドレスは(0001111)であるのでこれを誤
り訂正すると、(0001011)となり、ゲートノー
ド56(ノード番号0000000001011)に到
達する。同様の方法で、転送先のリーフノード60に対
応するゲートノードは、ゲートノード59(ノード番号
1111111110100)を求めることができる。
Since the address of the leaf node 55 in the first-stage cube is (0001111), the error is corrected to (0001011) and the gate node 56 (node number 000000000111) is reached. In the same manner, the gate node corresponding to the transfer destination leaf node 60 can obtain the gate node 59 (node number 1111111110100).

【0071】このようにして求めたゲートノードが同一
キューブ内にあればそれらをその階層のハイパキューブ
を用いて転送することができるが、この例ではゲートノ
ード56が第2段キューブ群62の異なるキューブ65
(キューブ番号0)および、66(キューブ番号7)に
存在する。従って、これらのノード間の転送を行なう際
にはより上位のキューブを用いる必要があることが分か
る。
If the gate nodes thus obtained are in the same cube, they can be transferred using the hypercube of the hierarchy, but in this example, the gate node 56 is different in the second stage cube group 62. Cube 65
(Cube number 0) and 66 (cube number 7). Therefore, it is understood that it is necessary to use a higher order cube when transferring between these nodes.

【0072】一方、ゲートノード56および59は第1
段のゲートノードであり、第2段のキューブ内では共に
リーフノードである。従って、第3段のキューブに接続
するためにはこれらのノードの第2段のキューブにおけ
るゲートノードすなわち第2段ゲートノードにデータを
転送する必要がある。
On the other hand, the gate nodes 56 and 59 have the first
It is a gate node of a stage, and is a leaf node in the second stage cube. Therefore, in order to connect to the third stage cube, it is necessary to transfer the data to the gate node of the second stage cube of these nodes, that is, the second stage gate node.

【0073】ゲートノード56の第2段キューブ65内
におけるアドレスは(0000001)であるので、こ
のアドレスの誤り訂正をすると(0000000)とな
り、データを転送する第2段ゲートノード57を求める
ことができる。従って、第1段ゲートノード56から、
第2段ゲートノード57(ノード番号00000000
00000)へデータを転送する。同様に第2段キュー
ブ群におけるデータ転送先ノードであるノード59に対
応するゲートノードは第2段ゲートノード58(ノード
番号1111111111111)が容易に求められ
る。
Since the address of the gate node 56 in the second stage cube 65 is (0000001), error correction of this address results in (0000000), and the second stage gate node 57 for transferring data can be obtained. .. Therefore, from the first stage gate node 56,
Second stage gate node 57 (node number 00000000
Data is transmitted to Similarly, the second-stage gate node 58 (node number 1111111111111) is easily obtained as the gate node corresponding to the node 59 which is the data transfer destination node in the second-stage cube group.

【0074】これらの第2段ゲートノードは第3段のキ
ューブ63内のノードであり、各々キューブ内アドレス
は0000000および1111111であるので、第
3段のキューブ内で7回の転送を行なえば通信すること
ができる。
These second stage gate nodes are the nodes in the third stage cube 63, and the addresses in the cube are 0000000 and 1111111 respectively. Therefore, if the transfer is performed 7 times in the third stage cube, communication is performed. can do.

【0075】以上のことからリーフノード55からリー
フノード60へのデータ転送は、ゲートノード56、5
7を経て第3段キューブに転送され、その中で7回の転
送を行なうことによりゲートノード58に転送される。
その後、ゲートノード59を経てリーフノード60に転
送される。これらの転送の総ステップ数はノード間の転
送を1とした場合、11となる。この転送距離が3段
(7,4)符号キューブにおける最大転送距離である。
同一ノード数を持つハイパキューブの場合、最大転送距
離は13であるので、明らかに多段符号キューブの方が
転送距離が短い。
From the above, data transfer from the leaf node 55 to the leaf node 60 is performed by the gate nodes 56, 5
It is transferred to the third stage cube via 7, and transferred to the gate node 58 by performing transfer seven times.
Then, it is transferred to the leaf node 60 via the gate node 59. The total number of steps of these transfers is 11 when the transfer between nodes is 1. This transfer distance is the maximum transfer distance in the 3-stage (7, 4) code cube.
In the case of a hypercube having the same number of nodes, the maximum transfer distance is 13, so the multistage code cube obviously has a shorter transfer distance.

【0076】以下では、従来のネットワークと多段符号
キューブのハードウェア量および転送距離に関する評価
結果について述べる。評価対象は、ハイパキューブ、8
進n次元ハイパクロスバ(HXB)、2次元トーラス
網、二分木網、および、3次元ハイパキューブを基本キ
ューブとした多段多数決符号キューブ(以下、(3,
1)CCNと呼ぶ)、ならびに、7次元ハイパキューブ
を基本キューブとした多段(7,4)符号キューブ(以
下、(7,4)CCNと呼ぶ)とした。多段符号キュー
ブ以外の、上記のネットワークの構造を以下に示す。
Below, the evaluation results regarding the hardware amount and transfer distance of the conventional network and the multi-stage code cube will be described. Evaluation target: Hypercube, 8
A multi-stage majority code cube (hereinafter, (3, 3) with a base n-dimensional hyper crossbar (HXB), a two-dimensional torus network, a binary tree network, and a three-dimensional hypercube
1) CCN) and a multi-stage (7, 4) code cube (hereinafter referred to as (7, 4) CCN) using a 7-dimensional hypercube as a basic cube. The structure of the above network other than the multi-stage code cube is shown below.

【0077】(1)ハイパキューブ 図17(a)に5次元ハイパキューブの構成を示す。n
次元ハイパキューブの各ノードはn本のリンクを持ち、
ハミング距離が1となるn個のノードと接続される。ハ
ミング距離とは、ノード番号を2進数で表現したときに
異なるビット数である。例えば、ノード番号が20番
(=00010100)と54番(=0011011
0)のハミング距離は2となる。
(1) Hypercube FIG. 17A shows the structure of a five-dimensional hypercube. n
Each node of the dimensional hypercube has n links,
It is connected to n nodes with a Hamming distance of 1. The Hamming distance is the number of bits that differ when the node number is represented by a binary number. For example, the node numbers are 20 (= 00010100) and 54 (= 00110111).
The Hamming distance of 0) is 2.

【0078】(2)ハイパクロスバ 図17(b)に8×8の2次元ハイパクロスバの構成を
示す。各ノードは2本のリンクを有し、横方向の8×8
クロスバと縦方向の8×8クロスバスイッチにそれぞれ
接続されている。一般に、p1×p2×…×pd構成のd
次元ハイパクロスバは、各次元i方向にpi個のノード
を完全接合網(クロスバ)で結合したネットークであ
り、各ノードはd本のリンクを持つ。
(2) Hypercrossbar FIG. 17B shows the structure of an 8 × 8 two-dimensional hypercrossbar. Each node has two links, horizontal 8x8
It is connected to the crossbar and the vertical 8 × 8 crossbar switch. In general, d of p 1 × p 2 × ... × pd configuration
The dimensional hypercrossbar is a network in which pi nodes are connected in the direction i in each dimension by a perfect junction network (crossbar), and each node has d links.

【0079】(3)トーラス網 図17(c)に8×8構成の2次元トーラス網の構成を
示す。このネットワークは、横方向に8つのノードを、
縦方向に8つのノードをそれぞれリング状に結合したネ
ットワークである。p1×p2×…×pd構成のd次元ト
ーラス網は、各次元i方向にpi個のノードをリング状
に結合したネットワークである。各ノードは2d本のリ
ンクで接続される。
(3) Torus Network FIG. 17C shows the structure of a two-dimensional torus network having an 8 × 8 structure. This network has eight nodes horizontally,
It is a network in which eight nodes are connected in a ring shape in the vertical direction. A d-dimensional torus network having a structure of p 1 × p 2 × ... × pd is a network in which pi nodes are connected in a ring shape in each dimension i direction. Each node is connected by 2d links.

【0080】(4)二分木網 図17(d)に二分木網の構成を示す。2分木網は2の
n乗個のノードと2のn乗−1個のネットワークルータ
を持つ。各ノードは1本、ネットワークルータは3本の
リンクをそれぞれ持つ。
(4) Binary tree network FIG. 17D shows the configuration of the binary tree network. The binary tree network has 2n nodes and 2n-1 network routers. Each node has one link and the network router has three links.

【0081】ここではネットワークのノード当たり平均
リンク数、モジュール間平均リンク数に関して評価した
結果を述べる。
Here, the evaluation results regarding the average number of links per node of the network and the average number of links between modules will be described.

【0082】(1)1ノード当たりの平均リンク数 各ノードを接続するリンクの数は実装時の各LSIのピ
ン数及び配線量を表す。ネットワークを構成するLSI
ではピン数ネックになることが多い。従って、ネットワ
ークのハードウェアコストを、プロセッサ1台当たりの
平均リンク数で比較する。1本のリンクは2つのノード
で共有される。したがって、平均リンク数は、ネットワ
ークの総リンク数の2倍をノード数で割った値となる。
図18(a)は種々のネットワークの平均リンク数を示
す表であり、Fig.18B図18(b)は、横軸がネ
ットワークのノード数の対数を示し、縦軸がプロセッサ
当たりの平均リンク数を示すグラフである。この結果よ
り、トーラス網、二分木網、(3,1)CCNはノード
数にかかわらず概ね4本/ノード、(7,4)CCNは
約8本/ノードのリンクを有する。これに対して、ハイ
パキューブとハイパクロスバはノード数の対数に比例し
てリンク数が増加する。
(1) Average number of links per node The number of links connecting each node represents the number of pins and wiring amount of each LSI at the time of mounting. LSIs that make up a network
Then, it often becomes a pin count neck. Therefore, the network hardware costs are compared by the average number of links per processor. One link is shared by two nodes. Therefore, the average number of links is twice the total number of links in the network divided by the number of nodes.
FIG. 18A is a table showing the average number of links of various networks. 18B is a graph in which the horizontal axis represents the logarithm of the number of nodes in the network and the vertical axis represents the average number of links per processor. From this result, the torus network, the binary tree network, the (3,1) CCN has approximately 4 links / node regardless of the number of nodes, and the (7,4) CCN has about 8 links / node. On the other hand, in the hypercube and the hypercrossbar, the number of links increases in proportion to the logarithm of the number of nodes.

【0083】以上の結果から、ハードウェアの実装を考
慮すると、多数台のノードを接続する場合には、本発明
による階層型ネットワークや、2分木網や、トーラス網
が望ましいことが分かる。
From the above results, it is understood that, considering the hardware implementation, the hierarchical network, the binary tree network, and the torus network according to the present invention are desirable when connecting a large number of nodes.

【0084】(2)モジュール間リンク数 複数のプロセッサを1チップあるいは1モジュールに集
積した並列計算機が考える場合、1つのチップあるいは
モジュールから出力できるピン数が問題となる。従っ
て、大規模並列計算機では、モジュール間のリンク数を
削減することが必須となる。例えば1つのモジュールに
8つのプロセッサを集積した場合の各モジュール間のリ
ンク数をそれぞれのネットワークについて評価した。図
19(a)はその計算結果を示す表であり、図19
(b)は横軸がネットワークのノード数の対数を示し、
縦軸がモジュール間のリンク数を示すグラフである。こ
の結果より、ハイパキューブとハイパクロスバのモジュ
ール間リンク数が多く、本発明による階層型ネットワー
クや、2分木網、トーラス網は比較的少ないリンク数で
実現できることが分かる。
(2) Number of inter-module links When considering a parallel computer in which a plurality of processors are integrated in one chip or one module, the number of pins that can be output from one chip or module becomes a problem. Therefore, in a large scale parallel computer, it is essential to reduce the number of links between modules. For example, the number of links between modules when eight processors were integrated in one module was evaluated for each network. FIG. 19A is a table showing the calculation result.
In (b), the horizontal axis represents the logarithm of the number of nodes in the network,
The vertical axis is a graph showing the number of links between modules. From this result, it can be seen that the number of inter-module links of the hypercube and the hypercrossbar is large, and the hierarchical network, the binary tree network and the torus network according to the present invention can be realized with a relatively small number of links.

【0085】(3)平均転送距離 全ノード対全ノードのランダム通信を行なう場合にはメ
ッセージの衝突が頻繁に発生する。この場合、転送時間
はメッセージの衝突回数に大きく影響される。メッセー
ジの衝突回数は転送距離が大きくなるほど多くなる。そ
こで、各種ネットワークの平均転送距離を比較すること
によりネットワークのデータ転送性能を評価することが
できる。すなわち、平均転送距離が小さいほどネットワ
ークの転送性能が良いといえる。
(3) Average Transfer Distance When performing random communication between all nodes to all nodes, message collision frequently occurs. In this case, the transfer time is greatly affected by the number of message collisions. The number of message collisions increases as the transfer distance increases. Therefore, the data transfer performance of the networks can be evaluated by comparing the average transfer distances of various networks. That is, it can be said that the smaller the average transfer distance, the better the transfer performance of the network.

【0086】図20は横軸がネットワークのノード数の
対数、縦軸がネットワークの平均転送距離を示す。図よ
りハイパキューブの転送距離が最小であることが分か
る。ハイパキューブの転送距離を1とした場合、64K
ノード構成では、(7,4)CCNはハイパキューブの
1.1倍、ハイパクロスバは1.2倍、(3,1)CC
Nは1.6倍、二分木網は3.8倍、トーラス網は16
倍の平均転送距離となる。この結果から、ハイパキュー
ブ、(7,4)CCN、ハイパクロスバ、(3,1)C
CNは、ネットワークの転送性能が高いことが分かる。
In FIG. 20, the horizontal axis represents the logarithm of the number of nodes in the network, and the vertical axis represents the average transfer distance of the network. From the figure, it can be seen that the transfer distance of the hypercube is the shortest. If the transfer distance of Hypercube is 1, 64K
In the node configuration, the (7,4) CCN is 1.1 times that of the hypercube, the hypercrossbar is 1.2 times, and the (3,1) CCN is
N is 1.6 times, binary tree network is 3.8 times, and torus network is 16 times.
This is twice the average transfer distance. From these results, hypercube, (7,4) CCN, hypercrossbar, (3,1) C
It can be seen that the CN has high network transfer performance.

【0087】次に、ハードウェアコストを一定にして種
々のネットワークを構成した場合の性能、即ち、ネット
ワークのコストパフォーマンスの比較を行なった。ネッ
トワークのハードウェアコストがネットワークのリンク
のコストに依存すると仮定すると、ハードウェアコスト
を一定にした場合には、ネットワークの総リンク数と各
リンクの転送速度(スループット)は反比例の関係とな
る。
Next, the performance when various networks were constructed with the hardware cost kept constant, that is, the cost performance of the networks was compared. Assuming that the hardware cost of the network depends on the cost of the links of the network, if the hardware cost is fixed, the total number of links of the network and the transfer rate (throughput) of each link are in inverse proportion.

【0088】したがって、各リンクの距離をネットワー
クコストを一定にして正規化すると、正規化された各リ
ンクの転送速度Ltは、
Therefore, when the distance of each link is normalized with the network cost kept constant, the normalized transfer rate Lt of each link is

【0089】[0089]

【数1】 Lt=1/(平均リンク数) …(1) となる。したがって、正規化された平均転送距離ND
は、
## EQU1 ## Lt = 1 / (average number of links) (1) Therefore, the normalized average transfer distance ND
Is

【0090】[0090]

【数2】 ND=(平均転送距離)/Lt=(平均転送距離)×(平均リンク数) …(2) となる。ND = (average transfer distance) / Lt = (average transfer distance) × (average number of links) (2)

【0091】図21は横軸がプロセッサ台数の対数、縦
軸が正規化された平均距離を示す。本結果から、多段符
号キューブは従来のネットワークと比較して正規化され
た平均転送距離が最も小さいことが分かる。例えば、6
4Kノード構成時の(3,1)CCNの正規化された平
均転送距離を1とすると、(7,4)CCNが3.3、
ハイパクロスバが5.1、二分木網が5.5、ハイパキ
ューブが5.9、トーラス網が23.6となり、本発明
による階層型ネットワークのコストパフォーマンスが他
のネットワークと比較して極めて高いことが分かる。
In FIG. 21, the horizontal axis shows the logarithm of the number of processors, and the vertical axis shows the normalized average distance. From this result, it can be seen that the multistage code cube has the smallest normalized average transfer distance as compared with the conventional network. For example, 6
When the normalized average transfer distance of (3,1) CCN in the 4K node configuration is 1, (7,4) CCN is 3.3,
The hypercrossbar is 5.1, the binary tree network is 5.5, the hypercube is 5.9, and the torus network is 23.6, and the cost performance of the hierarchical network according to the present invention is extremely high compared to other networks. I understand.

【0092】以上の評価より、本発明による階層型ネッ
トワークを用いると、ハードウェアコストが低く、か
つ、転送性能が高いネットワークが実現可能となる。
From the above evaluation, by using the hierarchical network according to the present invention, a network with low hardware cost and high transfer performance can be realized.

【0093】[0093]

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、全く新しい階層型ネットワークトポロジを提供し、
かつそのトポロジは内部にハイパキューブを有し、さら
に、プロセッサ台数が数万から数百万、あるいはそれ以
上の、大規模マルチプロセッサシステムにおいて、ノー
ド間接続線数、拡張性、モジュール間接続線数、データ
転送距離のいずれにおいても、ハイパキューブよりも優
れた性質を有する。
As is apparent from the above description, the present invention provides a completely new hierarchical network topology,
In addition, the topology has a hypercube inside, and in a large-scale multiprocessor system with tens to millions of processors or more, the number of connection lines between nodes, expandability, and the number of connection lines between modules. , Has a property superior to that of the hypercube in any of the data transfer distances.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の多段符号キューブの一実施例を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a multi-stage code cube of the present invention.

【図2】本発明の多段符号キューブの他の一実施例を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the multistage code cube of the present invention.

【図3】多段符号キューブの各段の関係を概念的に示し
た図である。
FIG. 3 is a diagram conceptually showing the relationship of each stage of a multi-stage code cube.

【図4】ハイパキューブを説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a hypercube.

【図5】ハイパキューブを説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a hypercube.

【図6】本発明の実施例である7次元ハイパキューブを
2段に重ねた階層型ネットワークを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a hierarchical network in which 7-dimensional hypercubes according to an embodiment of the present invention are stacked in two stages.

【図7】多段(7,4)符号キューブのノード番号の付
け方を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining how to assign node numbers to a multi-stage (7,4) code cube.

【図8】多段(7,4)符号キューブの基本キューブ内
のゲートノードの接続の状態を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing a connection state of gate nodes in a basic cube of a multi-stage (7,4) code cube.

【図9】図3に示した多段符号キューブを適用したマル
チプロセッサシステムである多段符号キューブマルチプ
ロセッサシステムの構成を示したブロック図である。
9 is a block diagram showing a configuration of a multistage code cube multiprocessor system which is a multiprocessor system to which the multistage code cube shown in FIG. 3 is applied.

【図10】多段符号キューブを用いたマルチプロセッサ
システムにおけるリーフノード及びゲートノードの一実
施例の図である。
FIG. 10 is a diagram of an embodiment of a leaf node and a gate node in a multiprocessor system using a multi-stage code cube.

【図11】多段符号キューブを用いたマルチプロセッサ
システムにおけるゲートノードの一実施例の構成図であ
る。
FIG. 11 is a configuration diagram of an embodiment of a gate node in a multiprocessor system using a multi-stage code cube.

【図12】図9の各ノードに置かれたプロセッサユニッ
トのプロセッサ番号、キューブ番号、キューブ内番号、
次段キューブ内番号を表として示した図である。
FIG. 12 is a processor number of a processor unit placed in each node of FIG. 9, a cube number, an in-cube number,
It is the figure which showed the number in the next-stage cube as a table.

【図13】多段符号キューブを用いたマルチプロセッサ
システムにおけるハーフノード及びゲートノードの他の
一実施例の構成図である。
FIG. 13 is a configuration diagram of another embodiment of a half node and a gate node in a multiprocessor system using a multi-stage code cube.

【図14】多段符号キューブを用いたマルチプロセッサ
システムにおけるハーフノード及びゲートノードの他の
一実施例の構成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram of another embodiment of a half node and a gate node in a multiprocessor system using a multi-stage code cube.

【図15】多段符号キューブのネットワークにおけるデ
ータ転送手順を説明する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a data transfer procedure in a network of multistage code cubes.

【図16】多段符号キューブのネットワークにおけるノ
ード間のデータ転送を説明する図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating data transfer between nodes in a network of multi-stage code cubes.

【図17】従来のネットワークの構成を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a conventional network.

【図18】本発明による多段符号キューブと、従来のネ
ットワークとの、1ノードあたりのリンク数の比較を示
す表及びグラフである。
FIG. 18 is a table and a graph showing a comparison of the number of links per node between the multi-stage code cube according to the present invention and the conventional network.

【図19】本発明による多段符号キューブと、従来のネ
ットワークとの、モジュール間接続リンク数の比較を示
す表及びグラフである。
FIG. 19 is a table and a graph showing a comparison of the number of inter-module connection links between the multi-stage code cube according to the present invention and the conventional network.

【図20】本発明による多段符号キューブと、従来のネ
ットワークとの、平均転送距離の比較を示すグラフであ
る。
FIG. 20 is a graph showing a comparison of average transfer distances between a multi-stage code cube according to the present invention and a conventional network.

【図21】本発明による多段符号キューブと、従来のネ
ットワークとの、正規化された平均転送距離の比較を示
すグラフである。
FIG. 21 is a graph showing a comparison of normalized average transfer distance between a multi-stage code cube according to the present invention and a conventional network.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のノードを有する複数の下層のネット
ワークとこれらを階層的に接続して構成する上層のネッ
トワークからなる階層型ネットワークであり、 前記複数のノードを有する複数の下層のネットワークか
らそれぞれ複数のゲートノードを選択してより上層のネ
ットワークのノードとし、 該ゲートノードの内、同一の下層ネットワークに属する
前記選択されたゲートノード間は互いのゲートノード間
の通信距離が下層のネットワークにおける通信距離より
短くなるように相互に接続し、 同一の下層ネットワークに属さない前記選択されたゲー
トノード間は、互いの通信が行なえるように相互に接続
することを特徴とする階層型ネットワーク。
1. A hierarchical network comprising a plurality of lower layer networks having a plurality of nodes and an upper layer network configured by hierarchically connecting these, wherein each of the plurality of lower layer networks having the plurality of nodes A plurality of gate nodes are selected to be nodes in an upper layer network, and among the selected gate nodes, the selected gate nodes belonging to the same lower layer network communicate with each other in a lower layer network where the communication distance between the gate nodes is lower. A hierarchical network, characterized in that the selected gate nodes are connected to each other so as to be shorter than the distance, and the selected gate nodes that do not belong to the same lower layer network are connected to each other so that they can communicate with each other.
【請求項2】請求項1記載の階層型ネットワークにおい
て、 第i層を構成するネットワークをpi進ni次元ネットワ
ークで構成することを特徴とする階層型ネットワーク。
2. The hierarchical network according to claim 1, wherein the network forming the i-th layer is a p i -adic n i -dimensional network.
【請求項3】複数のノードを有する複数の下層のp進n
次元ネットワークとこれらを階層的に接続して構成する
上層のp進m次元ネットワークからなる階層型ネットワ
ークであり、 前記複数のノードを有する複数の下層のp進n次元ネッ
トワークのそれぞれのノードに、該下層ネットワーク内
で一意に決定できるp進n桁のノード番号を与え、該ノ
ード番号を符号とみなしたとき符号語に相当するノード
番号に対応する複数のゲートノードを選択し、 複数の下層ネットワークから選択された複数のゲートノ
ードをより上層のp進m次元ネットワークのノードとし
て相互に接続することを特徴とする階層型ネットワー
ク。
3. A plurality of underlying p-adic n having a plurality of nodes
It is a hierarchical network consisting of a dimensional network and an upper layer p-adic m-dimensional network configured by hierarchically connecting these, wherein each node of a plurality of lower layer p-adic n-dimensional networks having a plurality of nodes is Given a p-adic n-digit node number that can be uniquely determined in the lower layer network, select a plurality of gate nodes corresponding to the node number corresponding to the code word when the node number is regarded as a code, and select from multiple lower layer networks. A hierarchical network, characterized in that a plurality of selected gate nodes are interconnected as nodes of a higher layer p-adic m-dimensional network.
【請求項4】請求項1または請求項3記載の階層型ネッ
トワークにおいて、 第i層を構成するネットワークをni次元ハイパキュー
ブで構成することを特徴とする階層型ネットワーク。
4. The hierarchical network according to claim 1, wherein the network forming the i-th layer is composed of n i -dimensional hypercubes.
【請求項5】請求項3または請求項4記載の階層型ネッ
トワークにおいて上層のネットワークに属するゲートノ
ードを選択する際、 各々の下層のネットワークに属するノードの中から、t
重誤り訂正符号の符号語に当たるノード番号に対応する
複数のゲートノードを選択して、 複数の下層ネットワークから選択された複数のゲートノ
ードをより上層のネットワークのノードとして相互に接
続することを特徴とする階層型ネットワーク。
5. When selecting a gate node belonging to an upper layer network in the hierarchical network according to claim 3 or 4, t is selected from nodes belonging to each lower layer network.
It is characterized in that a plurality of gate nodes corresponding to a node number corresponding to a code word of a multiple error correction code are selected, and a plurality of gate nodes selected from a plurality of lower layer networks are connected to each other as nodes in a higher layer network. Hierarchical network to do.
【請求項6】請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の
階層型ネットワークにおいて、 ネットワークの各ノードにプロセッサモジュールを配置
し、ネットワークの接続線を通信線として構成したこと
を特徴とする階層型ネットワークマルチプロセッサシス
テム。
6. The hierarchical network according to claim 1, wherein a processor module is arranged in each node of the network, and a connection line of the network is configured as a communication line. Type network multiprocessor system.
【請求項7】請求項6記載の階層型ネットワークマルチ
プロセッサシステムにおいて、 前記下層のネットワークからなるマルチプロセッサシス
テムを、1チップあるいは1モジュールで構成したこと
を特徴とする階層型ネットワークマルチプロセッサシス
テム。
7. The hierarchical network multiprocessor system according to claim 6, wherein the multiprocessor system including the lower layer network is constituted by one chip or one module.
【請求項8】請求項6記載の階層型ネットワークマルチ
プロセッサシステムにおいて、 ゲートノード以外のノードを構成するプロセッサモジュ
ールは、プライベートメモリと、前記プライベートメモ
リに接続されたプロセッサと、前記プロセッサと前記下
層ネットワークに接続されたネットワークルータとを含
み、 各ゲートノードを構成するプロセッサモジュールは、バ
スと、前記バスに接続された共有メモリと、前記バスに
接続された二つ以上のプロセッサと、前記複数のプロセ
ッサの各々と各層のネットワークに接続された複数のネ
ットワークルータとを含むことを特徴とする階層型ネッ
トワークマルチプロセッサシステム。
8. The hierarchical network multiprocessor system according to claim 6, wherein a processor module constituting a node other than a gate node is a private memory, a processor connected to the private memory, the processor and the lower layer network. A processor module that includes a network router connected to each other, and that configures each gate node includes a bus, a shared memory connected to the bus, two or more processors connected to the bus, and the plurality of processors. And a plurality of network routers connected to a network of each layer, a hierarchical network multiprocessor system.
【請求項9】請求項6記載の階層型ネットワークマルチ
プロセッサシステムにおいて、 ゲートノード以外のノードを構成するプロセッサモジュ
ールは、第一のプライベートメモリと、前記第一のプラ
イベートメモリに接続されたプロセッサと、前記プロセ
ッサと前記下層ネットワークに接続されたネットワーク
ルータとを含み、 各ゲートノードを構成するプロセッサモジュールは、第
二のプライベートメモリと、前記第二のプライベートメ
モリに接続されたプロセッサと、前記プロセッサに接続
されたバスと、前記バスと各層のネットワークに接続さ
れた少なくとも二つ以上のネットワークルータとを含む
ことを特徴とする階層型ネットワークマルチプロセッサ
システム。
9. The hierarchical network multiprocessor system according to claim 6, wherein the processor module constituting a node other than the gate node comprises a first private memory, and a processor connected to the first private memory. A processor module that includes the processor and a network router connected to the lower layer network, and that configures each gate node includes a second private memory, a processor connected to the second private memory, and a processor connected to the processor. Hierarchical network multiprocessor system, comprising: a network bus and at least two network routers connected to the network of each layer and the bus.
【請求項10】請求項6記載の階層型ネットワークマル
チプロセッサシステムにおいて、 ゲートノード以外のノードを構成するプロセッサモジュ
ールは、 プロセッサと、 最下層ネットワークに接続される入力ポートと出力ポー
トと、 拡張ポートと、 前記プロセッサ、前記入力ポート、前記出力ポート、前
記拡張ポートに接続され前記入力ポートからの入力と前
記プロセッサからの出力を前記プロセッサへの入力と前
記出力ポートへ選択的に接続するためのネットワークル
ータと、 前記ネットワークルータからの出力と前記拡張ポートか
らの入力とのうちの一つをプロセッサに供給するための
セレクタとを含み、 各ゲートノードを構成するプロセッサモジュールは、 前記ゲートノート以外のノードを構成するプロセッサモ
ジュールと、 前記拡張ポート、前記上層ネットワーク、前記下層ネッ
トワークに接続され、 前記上層ネットワークからの入力、前記下層ネットワー
クからの入力、前記拡張ポートからのプロセッサモジュ
ールの出力を、前記プロセッサモジュールの拡張ポート
への入力、前記上層ネットワークへの出力、前記下層ネ
ットワークへの出力へ選択的に接続するための拡張ネッ
トワークルータと、 前記プロセッサモジュールからの入力と、前記拡張ネッ
トワークルータからの出力を前記上層ネットワークの出
力と前記下層ネットワークの出力へ選択的に供給するた
めの選択手段を含むことを特徴とする階層型ネットワー
クマルチプロセッサシステム。
10. The hierarchical network multiprocessor system according to claim 6, wherein a processor module constituting a node other than the gate node comprises a processor, an input port and an output port connected to the lowest layer network, and an expansion port. A network router connected to the processor, the input port, the output port, and the expansion port for selectively connecting the input from the input port and the output from the processor to the input to the processor and the output port And a selector for supplying one of an output from the network router and an input from the expansion port to a processor, and the processor module forming each gate node includes a node other than the gate note. The processor modules to configure and the previous Expansion port, the upper layer network, connected to the lower layer network, the input from the upper layer network, the input from the lower layer network, the output of the processor module from the expansion port, the input to the expansion port of the processor module, the An output to the upper layer network, an extension network router for selectively connecting to the output to the lower layer network, an input from the processor module, an output from the extension network router, an output of the upper layer network and the lower layer network A hierarchical network multiprocessor system including selection means for selectively supplying to the output of the.
【請求項11】請求項6記載の階層型ネットワークマル
チプロセッサシステムにおいて、 ノードに配置されたプロセッサからデータを転送すると
き、同一下層ネットワークに属するノードに対しては下
層ネットワーク内の最短経路によりデータを転送し、他
のネットワークに属するノードに対してはより上層のネ
ットワークに接続されるノードにデータを転送し、より
上位のネットワークを介してデータを転送するよう構成
したことを特徴とする階層型ネットワークマルチプロセ
ッサシステム。
11. The hierarchical network multiprocessor system according to claim 6, wherein when data is transferred from a processor arranged in a node, the data is transferred to a node belonging to the same lower layer network by the shortest path in the lower layer network. A hierarchical network characterized by being configured such that data is transferred to a node belonging to another network, data is transferred to a node connected to a higher-layer network, and data is transferred via a higher-level network. Multiprocessor system.
【請求項12】請求項11記載の階層型ネットワークマ
ルチプロセッサシステムにおいて、 下層のネットワークと上層のネットワークを接続するノ
ード以外のノードaから、下層のネットワークと上層の
ネットワークを接続するノードbへ至る経路は、ノード
aに与えられた下層ネットワークにおけるノード番号を
符号と見なしてこれをt重誤り訂正符号における誤り訂
正手段により訂正して、該符号の符号語を求め、得られ
た符号語が割り当てられたノードbに至る経路とする手
段を備えたことを特徴とする階層型ネットワークマルチ
プロセッサシステム。
12. The hierarchical network multiprocessor system according to claim 11, wherein a path from a node a other than a node connecting the lower layer network and the upper layer network to a node b connecting the lower layer network and the upper layer network. Regards the node number in the lower layer network given to the node a as a code, corrects this by the error correction means in the t-fold error correction code, obtains the code word of the code, and assigns the obtained code word. A hierarchical network multiprocessor system having means for providing a path to the node b.
【請求項13】複数のプロセッサモジュールをネットワ
ークで結合したマルチプロセッサシステムにおいて、 前記プロセッサモジュールは、 プロセッサと、 ネットワークに接続される入力ポートと出力ポートと、 拡張ポートと、 前記プロセッサ、前記入力ポート、前記出力ポート、前
記拡張ポートに接続され前記入力ポートからの入力と前
記プロセッサからの出力を前記プロセッサへの入力と前
記出力ポートへ選択的に接続するためのネットワークル
ータと、 前記ネットワークルータからの出力と前記拡張ポートか
らの入力とのうちの一つをプロセッサに供給するための
セレクタとを含み、 前記プロセッサモジュールは、少なくとも一つのプロセ
ッサと、複数のネットワーク入出力ポートと、ネットワ
ークルータと、さらに、ネットワークの入出力ポートを
拡張するための拡張ポート並びにセレクタを備えている
ことを特徴とするマルチプロセッサシステム。
13. A multiprocessor system in which a plurality of processor modules are connected by a network, wherein the processor module includes a processor, an input port and an output port connected to the network, an expansion port, the processor, the input port, A network router connected to the output port and the expansion port for selectively connecting an input from the input port and an output from the processor to an input to the processor and the output port, and an output from the network router And a selector for supplying one of an input from the expansion port to a processor, the processor module includes at least one processor, a plurality of network input / output ports, a network router, and Network A multiprocessor system having an expansion port and a selector for expanding the input / output port of the network.
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