JPH0833873B2 - 超次元アレイ内のプロセツサ相互接続方法およびその装置 - Google Patents
超次元アレイ内のプロセツサ相互接続方法およびその装置Info
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- JPH0833873B2 JPH0833873B2 JP61128294A JP12829486A JPH0833873B2 JP H0833873 B2 JPH0833873 B2 JP H0833873B2 JP 61128294 A JP61128294 A JP 61128294A JP 12829486 A JP12829486 A JP 12829486A JP H0833873 B2 JPH0833873 B2 JP H0833873B2
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- G06F15/16—Combinations of two or more digital computers each having at least an arithmetic unit, a program unit and a register, e.g. for a simultaneous processing of several programs
- G06F15/163—Interprocessor communication
- G06F15/173—Interprocessor communication using an interconnection network, e.g. matrix, shuffle, pyramid, star, snowflake
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、相互接続され並列に動作する多数のプロセ
ッサを有する超並列プロセッサ、特に、プロセッサを超
次元パターン(すなわち3次元を超えたパターン)で相
互接続する超並列プロセッサの超次元アレイ内のプロセ
ッサ相互接続方法およびそのプロセッサ相互接続装置に
関するものであり、プロセッサがブールのn立方体(n
次元超格子結合とも称されている)で接続され、nが比
較的大きいもの(たとえばn10)に有利に適用される
ものである。
ッサを有する超並列プロセッサ、特に、プロセッサを超
次元パターン(すなわち3次元を超えたパターン)で相
互接続する超並列プロセッサの超次元アレイ内のプロセ
ッサ相互接続方法およびそのプロセッサ相互接続装置に
関するものであり、プロセッサがブールのn立方体(n
次元超格子結合とも称されている)で接続され、nが比
較的大きいもの(たとえばn10)に有利に適用される
ものである。
[従来の技術] 本発明の関連出願としては、1984年5月31日付出願の
日本国特許願昭和59年第109776号、「並列プロセッサ」
がある。
日本国特許願昭和59年第109776号、「並列プロセッサ」
がある。
上記参照出願には第6図(参照出願の第1A図と同じ)
に示すような並列処理集積回路アレイが記載されてお
り、この並列処理集積回路(IC)35のアレイ30は、実例
として、32,768(=215)個の同一のIC35を包含し、各I
C35は32(=25)個の同一のプロセッサ/メモリ36を包
含している。したがってアレイ30全体では1,048,576
(=220)の同一のプロセッサ/メモリ36を包含してい
る。プロセッサ/メモリ36は2種類の配置で構成され相
互接続される。第1の配置は、プロセッサ/メモリを正
方形アレイ内に構成して、そのアレイ内の4つの最近接
プロセッサ/アレイに接続するという従来の2次元格子
パターンである。第2の配置は15次元のブールn立方体
(Boolean n-cube)である。
に示すような並列処理集積回路アレイが記載されてお
り、この並列処理集積回路(IC)35のアレイ30は、実例
として、32,768(=215)個の同一のIC35を包含し、各I
C35は32(=25)個の同一のプロセッサ/メモリ36を包
含している。したがってアレイ30全体では1,048,576
(=220)の同一のプロセッサ/メモリ36を包含してい
る。プロセッサ/メモリ36は2種類の配置で構成され相
互接続される。第1の配置は、プロセッサ/メモリを正
方形アレイ内に構成して、そのアレイ内の4つの最近接
プロセッサ/アレイに接続するという従来の2次元格子
パターンである。第2の配置は15次元のブールn立方体
(Boolean n-cube)である。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、上記のような並列処理集積回路アレイを構
築すべき集積回路,回路基板,およびバックプレーン
(すなわち母盤)という3次元の世界における上記第2
相互接続配置の実現化に関するものである。
築すべき集積回路,回路基板,およびバックプレーン
(すなわち母盤)という3次元の世界における上記第2
相互接続配置の実現化に関するものである。
IC35のn立方体接続パターンを理解するのに、これら
ICに0から32,767まで番号をつけ、下記の表1で示すよ
うに15桁の2進数を用いて、これらの番号、すなわちア
ドレスを2進法の表記で表現すると役立つ。
ICに0から32,767まで番号をつけ、下記の表1で示すよ
うに15桁の2進数を用いて、これらの番号、すなわちア
ドレスを2進法の表記で表現すると役立つ。
2次元格子内で片方の数字が第1の次元にある位置を
指定し他方の数字がその第2の次元にある位置を指定す
る2つの数字を使用することにより、2次元格子内での
目標の位置を指定できるとちょうど同様に、数字を使用
してブール15立方体の15次元の各次元でのICの位置を識
別することができる。しかし、n立方体においては、IC
は各次元で0および1という2種類の異なった位置のう
ち一方しか持つことができない。したがって、表1で示
したような2進法表記による15桁のICアドレスも、n立
方体の15次元内でICの位置を指定する。便宜上、第1の
次元におけるICの位置を指定するのに15桁の2進数のう
ち最左端の桁を使用し、最右端の桁が第15の次元におけ
るICの位置を指定するように、各桁を順番に使用するも
のとする。
指定し他方の数字がその第2の次元にある位置を指定す
る2つの数字を使用することにより、2次元格子内での
目標の位置を指定できるとちょうど同様に、数字を使用
してブール15立方体の15次元の各次元でのICの位置を識
別することができる。しかし、n立方体においては、IC
は各次元で0および1という2種類の異なった位置のう
ち一方しか持つことができない。したがって、表1で示
したような2進法表記による15桁のICアドレスも、n立
方体の15次元内でICの位置を指定する。便宜上、第1の
次元におけるICの位置を指定するのに15桁の2進数のう
ち最左端の桁を使用し、最右端の桁が第15の次元におけ
るICの位置を指定するように、各桁を順番に使用するも
のとする。
さらに、2進数は0と1というふたつの値しかとれ
ず、各ICは15桁の2進数によって各々識別されるので、
各ICには、各自の2進数アドレスとディジットひとつし
か違わない他のICが15個ある。第1のICとアドレスがデ
ィジットひとつしか違わないこの15個のICを第1のICの
最近接ICと呼ぶことにする。ハミング距離という数学的
定義を良く知っている人であれば、第1のICが15個の最
近接ICから各々ハミング距離だけ離れていることに気付
くであろう。ICのアドレスおよびその15個の最近接ICの
2つの例が上記参照出願の下記の表2に示されている。
ず、各ICは15桁の2進数によって各々識別されるので、
各ICには、各自の2進数アドレスとディジットひとつし
か違わない他のICが15個ある。第1のICとアドレスがデ
ィジットひとつしか違わないこの15個のICを第1のICの
最近接ICと呼ぶことにする。ハミング距離という数学的
定義を良く知っている人であれば、第1のICが15個の最
近接ICから各々ハミング距離だけ離れていることに気付
くであろう。ICのアドレスおよびその15個の最近接ICの
2つの例が上記参照出願の下記の表2に示されている。
本出願の上記表1を参照すると、10進数アドレスが1,
2および4のICは、10進数アドレスが0のICの最近接IC
の一部である。
2および4のICは、10進数アドレスが0のICの最近接IC
の一部である。
上記参照出願のIC35をブール15立方体の形態で接続す
るために、各ICを15本の入力線38および15本の出力線39
で15個の最近接ICに接続する。各IC35への15本の入力線
38はそれぞれ、ブール15立方体の15の異なる次元のいず
れか1つに結合し、同様に各IC35からの15本の出力線39
はそれぞれ、異なった次元の1つと結合する。
るために、各ICを15本の入力線38および15本の出力線39
で15個の最近接ICに接続する。各IC35への15本の入力線
38はそれぞれ、ブール15立方体の15の異なる次元のいず
れか1つに結合し、同様に各IC35からの15本の出力線39
はそれぞれ、異なった次元の1つと結合する。
ブール15立方体の相互接続パターンを通じて通信を可
能にするには、計算の結果をメッセージ・パケットの形
で組織化し、このパケットを、パケットの一部であるア
ドレス情報に従って各ICのルーティング(経路指定)回
路部分により、あるICから次のICに送る。そのメッセー
ジ・パケットの実例フォーマットが第7図(上記参照出
願の第4図と同じ)に図示されており、この図のメッセ
ージ・パケットはICアドレスの15ビット,1フォーマット
・ビット,ICアドレスを複製する他の15ビット,IC内のプ
ロセッサ/メモリへのアドレス5ビット,プロセッサ/
メモリ内のレジスタへのアドレス4ビット,メッセージ
32ビット,およびエラー検出用1ビットで構成されてい
ることがわかる。この代わりに、ICアドレス用15ビット
を1組のみ用いるメッセージ・パケットを使用すること
もできる。
能にするには、計算の結果をメッセージ・パケットの形
で組織化し、このパケットを、パケットの一部であるア
ドレス情報に従って各ICのルーティング(経路指定)回
路部分により、あるICから次のICに送る。そのメッセー
ジ・パケットの実例フォーマットが第7図(上記参照出
願の第4図と同じ)に図示されており、この図のメッセ
ージ・パケットはICアドレスの15ビット,1フォーマット
・ビット,ICアドレスを複製する他の15ビット,IC内のプ
ロセッサ/メモリへのアドレス5ビット,プロセッサ/
メモリ内のレジスタへのアドレス4ビット,メッセージ
32ビット,およびエラー検出用1ビットで構成されてい
ることがわかる。この代わりに、ICアドレス用15ビット
を1組のみ用いるメッセージ・パケットを使用すること
もできる。
メッセージ・パケット内のICアドレス情報は転送先IC
のアドレスと関連している。最初のそれはメッセージ源
であるICのアドレスとその転送先のアドレスとの差分も
しくは変位である。例えば、ソース(メッセージ源)IC
のアドレスが010 101 010 101 010であり、転送先I
Cのアドレスが111 111 111 111 111である場合は、
ソースICで発生する相対アドレスは101 010 101 010
101である。相対アドレスの1のビットが、メッセー
ジ・パケットが正しい位置にない次元を特定し、したが
って転送先ICに到達するためにメッセージ・パケットを
動かすべき次元を特定することは明白であろう。このよ
うに上記の例では、各偶数番の次元でソースICと転送先
ICのアドレスが同じ箇所で、メッセージはこれらの次元
の適切な位置に既に定められている。しかし、ソースIC
と転送先ICのアドレスが異なる奇数番の次元では、これ
らの次元の相対アドレスの1のビットの存在が、その次
元内でメッセージ・パケットをあるICから別のICへ移動
させる必要があることを示している。
のアドレスと関連している。最初のそれはメッセージ源
であるICのアドレスとその転送先のアドレスとの差分も
しくは変位である。例えば、ソース(メッセージ源)IC
のアドレスが010 101 010 101 010であり、転送先I
Cのアドレスが111 111 111 111 111である場合は、
ソースICで発生する相対アドレスは101 010 101 010
101である。相対アドレスの1のビットが、メッセー
ジ・パケットが正しい位置にない次元を特定し、したが
って転送先ICに到達するためにメッセージ・パケットを
動かすべき次元を特定することは明白であろう。このよ
うに上記の例では、各偶数番の次元でソースICと転送先
ICのアドレスが同じ箇所で、メッセージはこれらの次元
の適切な位置に既に定められている。しかし、ソースIC
と転送先ICのアドレスが異なる奇数番の次元では、これ
らの次元の相対アドレスの1のビットの存在が、その次
元内でメッセージ・パケットをあるICから別のICへ移動
させる必要があることを示している。
メッセージをあるICから次のICに送るにつれ、各移動
を考慮して相対アドレスを更新する。メッセージ・パケ
ットが2重ICアドレスを含む場合、メッセージ・パケッ
トを移動する次元に関連する2重ICアドレス内のビット
を補数化(コンプリメント)することにより、移動を容
易に行える。その結果、メッセージ・パケットが転送先
ICに到着時に2重ICアドレスのビットはすべてゼロとな
る。
を考慮して相対アドレスを更新する。メッセージ・パケ
ットが2重ICアドレスを含む場合、メッセージ・パケッ
トを移動する次元に関連する2重ICアドレス内のビット
を補数化(コンプリメント)することにより、移動を容
易に行える。その結果、メッセージ・パケットが転送先
ICに到着時に2重ICアドレスのビットはすべてゼロとな
る。
全ICのルーティング回路部は同一のものであり、同じ
ルーティング・サイクル(経路指定サイクル)を用いて
同期作動する。各ルーティング・サイクルの1回目の周
期で、ブールn立方体内の各ICのルーティング回路部
は、ルーティング回路部内にある各メッセージ・パケッ
トのICアドレスの最初の複製アドレスの先頭のビットを
検査し、このビットのレベル(1,0)を決定する。この
ビット位置に1のビットがあり、第1次元に関連するそ
のICからの出力線が未だ使用中でなければ、メッセージ
・パケットは第1次元の出力線を通り第1次元のそのIC
の最近接ICに送られる。メッセージ・パケットのアドレ
スの先頭ビットが0の場合は、これは第1次元において
適切な位置であるのでメッセージ・パケットは同じICに
とどまる。
ルーティング・サイクル(経路指定サイクル)を用いて
同期作動する。各ルーティング・サイクルの1回目の周
期で、ブールn立方体内の各ICのルーティング回路部
は、ルーティング回路部内にある各メッセージ・パケッ
トのICアドレスの最初の複製アドレスの先頭のビットを
検査し、このビットのレベル(1,0)を決定する。この
ビット位置に1のビットがあり、第1次元に関連するそ
のICからの出力線が未だ使用中でなければ、メッセージ
・パケットは第1次元の出力線を通り第1次元のそのIC
の最近接ICに送られる。メッセージ・パケットのアドレ
スの先頭ビットが0の場合は、これは第1次元において
適切な位置であるのでメッセージ・パケットは同じICに
とどまる。
次にメッセージ・パケット内のICアドレスの最初の複
製アドレスの先頭ビットが放棄される。メッセージ・パ
ケットを他のICに送った場合は、このような移動を報告
するために、2重ICアドレス内の対応するアドレス・ビ
ットを補数化する。
製アドレスの先頭ビットが放棄される。メッセージ・パ
ケットを他のICに送った場合は、このような移動を報告
するために、2重ICアドレス内の対応するアドレス・ビ
ットを補数化する。
2回目のアドレス期間では、各ICのルーティング回路
部が、メッセージ・パケットが第2次元での適切な位置
にあるか否かを示す相対アドレスの第2ビットを検査す
る。このビットが1のビットで第2次元の出力線が未だ
使用中でない場合は、メッセージ・パケットは第2次元
の出力線を通り第2次元のそのICの最近接ICに送られ
る。このビットが0のビットの場合は、メッセージ・パ
ケットはそのICにとどまる。
部が、メッセージ・パケットが第2次元での適切な位置
にあるか否かを示す相対アドレスの第2ビットを検査す
る。このビットが1のビットで第2次元の出力線が未だ
使用中でない場合は、メッセージ・パケットは第2次元
の出力線を通り第2次元のそのICの最近接ICに送られ
る。このビットが0のビットの場合は、メッセージ・パ
ケットはそのICにとどまる。
このプロセスが15のアドレス期間を通じて続けられ、
その最後にはメッセージ・パケットの15のアドレス・ビ
ットがそれぞれ検査完了されて、必要な出力線が使用可
能だった場合には、ブール15立方体を通じて通路が確立
され、これを通ってメッセージ・パケットの残り部分を
伝送することができる。
その最後にはメッセージ・パケットの15のアドレス・ビ
ットがそれぞれ検査完了されて、必要な出力線が使用可
能だった場合には、ブール15立方体を通じて通路が確立
され、これを通ってメッセージ・パケットの残り部分を
伝送することができる。
メッセージ・パケットが15ビットのICアドレスを1つ
しか包含していない場合には、プロセスは同じである
が、ルーティングの選択に使用した後にICアドレスのビ
ットを放棄しない。もっと正確に言えば、メッセージ・
パケットがその次元の他のICに送られた場合には、各次
元の関連するビットが補数化され、補数化された全体の
アドレスが保持される。さらに、アドレスの15のビット
がすべてゼロの場合にも、メッセージ・パケットはその
転送先に到達する。
しか包含していない場合には、プロセスは同じである
が、ルーティングの選択に使用した後にICアドレスのビ
ットを放棄しない。もっと正確に言えば、メッセージ・
パケットがその次元の他のICに送られた場合には、各次
元の関連するビットが補数化され、補数化された全体の
アドレスが保持される。さらに、アドレスの15のビット
がすべてゼロの場合にも、メッセージ・パケットはその
転送先に到達する。
しかしながら、上述のような超並列プロセッサにおい
て、最近接IC間の通路長の違いが、メッセージ・パケッ
トの転送に悪影響を及ぼすおそれがある。すなわち、従
来の超並列プロセッサにおいては、最近接IC間の通路長
がばらばらであり、統一がとれていなかったために、メ
ッセージ転送の同期用に使われるクロック信号は少くと
もメッセージ最大経路長に適用するのに必要な長さの周
期をもたねばならなかったので、IC間の効率的なメッセ
ージ転送ができなかった。
て、最近接IC間の通路長の違いが、メッセージ・パケッ
トの転送に悪影響を及ぼすおそれがある。すなわち、従
来の超並列プロセッサにおいては、最近接IC間の通路長
がばらばらであり、統一がとれていなかったために、メ
ッセージ転送の同期用に使われるクロック信号は少くと
もメッセージ最大経路長に適用するのに必要な長さの周
期をもたねばならなかったので、IC間の効率的なメッセ
ージ転送ができなかった。
本発明の目的は、上述の点に鑑みて、最近接IC間の通
路長を統一できるようにして、最近接IC間の通路長の違
いによるメッセージ転送効率に対する悪影響を最小限に
抑えられ、効率的なメッセージ転送が得られる超並列プ
ロセッサを実現することができる超次元アレイ内のプロ
セッサ相互接続方法およびその装置を提供することにあ
る。
路長を統一できるようにして、最近接IC間の通路長の違
いによるメッセージ転送効率に対する悪影響を最小限に
抑えられ、効率的なメッセージ転送が得られる超並列プ
ロセッサを実現することができる超次元アレイ内のプロ
セッサ相互接続方法およびその装置を提供することにあ
る。
[課題を解決するための手段] 本発明の一形態では、各集積回路チップの最近接集積
回路チップはメッセージ・パケットの転送が以下のよう
になるように回路基板上およびバックプレーン(すなわ
ち母盤)上に設置される。すなわち、 (1)最初に全てのメッセージ・パケットが同じ回路基
板上に設置された最近接ICに送られ、 (2)次に全てのメッセージ・パケットが同じバックプ
レーン上に設置された最近接ICに送られ、 (3)次に全てのメッセージ・パケットが別のバックプ
レーン上に設置された最近接ICに送られる。
回路チップはメッセージ・パケットの転送が以下のよう
になるように回路基板上およびバックプレーン(すなわ
ち母盤)上に設置される。すなわち、 (1)最初に全てのメッセージ・パケットが同じ回路基
板上に設置された最近接ICに送られ、 (2)次に全てのメッセージ・パケットが同じバックプ
レーン上に設置された最近接ICに送られ、 (3)次に全てのメッセージ・パケットが別のバックプ
レーン上に設置された最近接ICに送られる。
これは、回路基板およびバックプレーン上のICを以下
のように相互接続することにより成し遂げられる。すな
わち、各回路基板上でICを第1の連続番号の次元(1次
元からL次元)にあるその最近接ICと接続し、各バック
プレーン上で各回路基板上のICを同一のバックプレーン
の別の回路基板上に存在する第2の連続番号の次元(L
+1次元からM次元)にあるその最近接ICに接続し、あ
るバックプレーン上にあるICを別のバックプレーン上に
存在する第3の連続番号の次元(M+1次元からN次
元)にある最近接ICに接続する。
のように相互接続することにより成し遂げられる。すな
わち、各回路基板上でICを第1の連続番号の次元(1次
元からL次元)にあるその最近接ICと接続し、各バック
プレーン上で各回路基板上のICを同一のバックプレーン
の別の回路基板上に存在する第2の連続番号の次元(L
+1次元からM次元)にあるその最近接ICに接続し、あ
るバックプレーン上にあるICを別のバックプレーン上に
存在する第3の連続番号の次元(M+1次元からN次
元)にある最近接ICに接続する。
本発明を実施したこのような超並列システムのひとつ
は、65,534(=216)個の単一のプロセッサで構成され
ているので、4,096(=212)個の集積回路の各々に16
(24)個の単一のプロセッサがある。このシステムでは
各回路基板が32(=25)個の集積回路を備え、各バック
プレーンが16(=24)個の回路基板を備える。2×2×
2立方体に8(=23)個のバックプレーンを都合よく配
列している。
は、65,534(=216)個の単一のプロセッサで構成され
ているので、4,096(=212)個の集積回路の各々に16
(24)個の単一のプロセッサがある。このシステムでは
各回路基板が32(=25)個の集積回路を備え、各バック
プレーンが16(=24)個の回路基板を備える。2×2×
2立方体に8(=23)個のバックプレーンを都合よく配
列している。
本発明に従う回路基板上の各集積回路は、同じ回路基
板で第1次から第5次の次元にあるその最近接集積回路
である5個の集積回路に接続される。次に各集積回路
は、別の回路基板だが同一バックプレーン上にある他の
4個の集積回路にも接続される。最後に、各集積回路は
それぞれ別のバックプレーン上にある他の3個の集積回
路にも接続される。
板で第1次から第5次の次元にあるその最近接集積回路
である5個の集積回路に接続される。次に各集積回路
は、別の回路基板だが同一バックプレーン上にある他の
4個の集積回路にも接続される。最後に、各集積回路は
それぞれ別のバックプレーン上にある他の3個の集積回
路にも接続される。
[作用] 本発明によれば、各回路基板上で低位次元の最近接集
積回路を相互接続し、各バックプレーン上で中位次元の
最近接集積回路を相互接続し、あるバックプレーンから
別のバックプレーンへ上位次元にある最近接集積回路を
相互接続するように構成しているので、最近接集積回路
の通路長が3種類にしぼられる。従って、上記のような
配列の結果、最近接IC間の通路長の違いによるメッセー
ジ転送効率に対する悪影響が、ルーディング・サイクル
中の種々のクロック・サイクルに必要な時間を変化させ
ることにより最小限に抑えられる。例えば、メッセージ
・パケットを同一回路基板上の最近接ICに送っている間
は、遭遇した比較的短い伝搬距離と同等の比較的短いク
ロック・サイクルを使用できる。メッセージ・パケット
をバックプレーン間での比較的長距離で送るルーティン
グ・サイクルの部分の期間では、これより長いクロック
・サイクルを使用できる。
積回路を相互接続し、各バックプレーン上で中位次元の
最近接集積回路を相互接続し、あるバックプレーンから
別のバックプレーンへ上位次元にある最近接集積回路を
相互接続するように構成しているので、最近接集積回路
の通路長が3種類にしぼられる。従って、上記のような
配列の結果、最近接IC間の通路長の違いによるメッセー
ジ転送効率に対する悪影響が、ルーディング・サイクル
中の種々のクロック・サイクルに必要な時間を変化させ
ることにより最小限に抑えられる。例えば、メッセージ
・パケットを同一回路基板上の最近接ICに送っている間
は、遭遇した比較的短い伝搬距離と同等の比較的短いク
ロック・サイクルを使用できる。メッセージ・パケット
をバックプレーン間での比較的長距離で送るルーティン
グ・サイクルの部分の期間では、これより長いクロック
・サイクルを使用できる。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第2図は本発明を適用した回路基板100のレイアウト
(配置構成)を描いたものである。この図で示すよう
に、基板100は8個の等しいセクション110に分割され、
各セクションは4個の集積回路120を包含する。実例と
して、各集積回路は16個のプロセッサ/メモリ回路を包
含する。第1図はそのセクション110のひとつをさらに
詳細に示し、特に、このセクションの4個の集積回路12
0間の第1次元および第2次元における接続を示す。各
集積回路は、線130によって、第1次元および第2次元
にあるその最近接ICである他の2個の集積回路に接続さ
れる。
(配置構成)を描いたものである。この図で示すよう
に、基板100は8個の等しいセクション110に分割され、
各セクションは4個の集積回路120を包含する。実例と
して、各集積回路は16個のプロセッサ/メモリ回路を包
含する。第1図はそのセクション110のひとつをさらに
詳細に示し、特に、このセクションの4個の集積回路12
0間の第1次元および第2次元における接続を示す。各
集積回路は、線130によって、第1次元および第2次元
にあるその最近接ICである他の2個の集積回路に接続さ
れる。
図解の便宜上、各線130はそれぞれ、接続する各ICチ
ップ、回路基板もしくはバックプレーンの1本以上の入
力線および出力線を表すものとする。これらの線の実線
の本数は線に引いた1本の斜線の後ろの数字で示し、線
が関連する次元は線上の円の中に明示した。
ップ、回路基板もしくはバックプレーンの1本以上の入
力線および出力線を表すものとする。これらの線の実線
の本数は線に引いた1本の斜線の後ろの数字で示し、線
が関連する次元は線上の円の中に明示した。
第2図はセクション間の接続を示す。これから各セク
ション110が他の3つのセクションと接続しているのが
わかる。第2図の詳細な部分で示すように、セクション
の各集積回路は、このセクションと接続する各セクショ
ン中の集積回路1個と接続する。このように、各集積回
路は第3次元,第4次元および第5次元にあるその最近
接ICと接続する。
ション110が他の3つのセクションと接続しているのが
わかる。第2図の詳細な部分で示すように、セクション
の各集積回路は、このセクションと接続する各セクショ
ン中の集積回路1個と接続する。このように、各集積回
路は第3次元,第4次元および第5次元にあるその最近
接ICと接続する。
第2図のレイアウトを考察すると、8個のセクション
のそれぞれが1つの立方体の異なった角頂に配置された
場合に認められると同じような接続パターンであるのが
分るであろう。したがって、第2図の上半分にある4個
のセクションは、1つの立方体の底面の4隅にある4個
のセクションと見なすことができ、第2図の下半分にあ
る4個のセクションはその立方体の上面の4隅にある4
個のセクションと見なすことができる。第2図から明ら
かなように、上半分の各セクションはこの半分にある2
個の最近接セクションに接続され、同様に下半分の各セ
クションは下半分にある2個の最近接セクションに接続
される。さらに、第2図の上半分にある各セクションは
下半分のセクションのひとつにも接続され、そのセクシ
ョンとは立方体の上部にあるその最近接セクションであ
る。
のそれぞれが1つの立方体の異なった角頂に配置された
場合に認められると同じような接続パターンであるのが
分るであろう。したがって、第2図の上半分にある4個
のセクションは、1つの立方体の底面の4隅にある4個
のセクションと見なすことができ、第2図の下半分にあ
る4個のセクションはその立方体の上面の4隅にある4
個のセクションと見なすことができる。第2図から明ら
かなように、上半分の各セクションはこの半分にある2
個の最近接セクションに接続され、同様に下半分の各セ
クションは下半分にある2個の最近接セクションに接続
される。さらに、第2図の上半分にある各セクションは
下半分のセクションのひとつにも接続され、そのセクシ
ョンとは立方体の上部にあるその最近接セクションであ
る。
回路基板はセット単位で編成され、第3図および第4
図で示すようにバックプレーン140上に据えつけられ
る。第3図に示すように各セット(ひと組)125は線130
で相互接続した4個の回路基板100から構成されてお
り、各回路基板はそのセット内の他の3個の回路基板の
うちの2個の回路基板に接続する。これにより、回路基
板上の各ICは他の回路基板のうちの2個の回路基板の各
々にあるIC1個と接続するので、これにより第6次元お
よび第7次元にあるその最近接ICの2個に接続すること
になる。
図で示すようにバックプレーン140上に据えつけられ
る。第3図に示すように各セット(ひと組)125は線130
で相互接続した4個の回路基板100から構成されてお
り、各回路基板はそのセット内の他の3個の回路基板の
うちの2個の回路基板に接続する。これにより、回路基
板上の各ICは他の回路基板のうちの2個の回路基板の各
々にあるIC1個と接続するので、これにより第6次元お
よび第7次元にあるその最近接ICの2個に接続すること
になる。
同様の仕方で、第4図に示すように、各セット内の回
路基板を他の3セットのうちの2セットの回路基板と接
続するので、1つの回路基板上の各ICは他の3セットの
うちの2セットの各々にあるIC1個と接続し、これによ
り第8次元および第9次元にあるその最近接ICに接続す
ることになる。
路基板を他の3セットのうちの2セットの回路基板と接
続するので、1つの回路基板上の各ICは他の3セットの
うちの2セットの各々にあるIC1個と接続し、これによ
り第8次元および第9次元にあるその最近接ICに接続す
ることになる。
第5図で示すように、バックプレーン140はラック150
内に、上部バックプレーンおよび下部バックプレーンが
各ラック内にあるように据え付けられる。各バックプレ
ーンのICを線130によって3個の最近接バックプレーン
内のICに接続するので、各バックプレーン内の各ICが他
の3個のバックプレーンの各々にあるIC1個に接続し、
これにより第10次元,第11次元および第12次元にあるそ
の最近接ICに接続することになる。
内に、上部バックプレーンおよび下部バックプレーンが
各ラック内にあるように据え付けられる。各バックプレ
ーンのICを線130によって3個の最近接バックプレーン
内のICに接続するので、各バックプレーン内の各ICが他
の3個のバックプレーンの各々にあるIC1個に接続し、
これにより第10次元,第11次元および第12次元にあるそ
の最近接ICに接続することになる。
この接続パターンは、上記の説明から一般化できる。
各回路基板上のICは第1次元から第L次元にあるその最
近接ICと接続し、バックプレーンに接続した回路基板上
のICは、同一バックプレーンの他の回路基板上にあって
第L+1次元から第M次元にある最近接ICと接続し、バ
ックプレーン上のICは、他のバックプレーン上にあって
第M+1次元から第N次元にある最近接ICと接続する。
これをさらに一般化すると、回路基板上にあるICは第1
の連続番号の次元にあるその最近接ICに接続し、バック
プレーンに接続した回路基板上のICは、同一バックプレ
ーンに接続した他の回路基板上にあって第2の連続番号
の次元にあるその最近接ICに接続し、バックプレーン上
のICは、他のバックプレーン上にあって第3の連続番号
の次元にあるその最近接ICに接続する。
各回路基板上のICは第1次元から第L次元にあるその最
近接ICと接続し、バックプレーンに接続した回路基板上
のICは、同一バックプレーンの他の回路基板上にあって
第L+1次元から第M次元にある最近接ICと接続し、バ
ックプレーン上のICは、他のバックプレーン上にあって
第M+1次元から第N次元にある最近接ICと接続する。
これをさらに一般化すると、回路基板上にあるICは第1
の連続番号の次元にあるその最近接ICに接続し、バック
プレーンに接続した回路基板上のICは、同一バックプレ
ーンに接続した他の回路基板上にあって第2の連続番号
の次元にあるその最近接ICに接続し、バックプレーン上
のICは、他のバックプレーン上にあって第3の連続番号
の次元にあるその最近接ICに接続する。
上記の技法は他の構造にも拡張できる。例えば、単一
の集積回路上の個々のプロセッサもこれと同様の仕方で
接続できる。すなわち、1個の集積回路チップ上に8個
のプロセッサが配設されている場合、これらのプロセッ
サをそれぞれ、第2図のようなレイアウトにより、3つ
の連続する次元にある3つの最近接プロセッサに接続す
ることができる。このような次元は第1次元,第2次元
および第3次元であることが最も多い。そして、複数の
グループのバックプレーン内にあるプロセッサを他の複
数のグループのバックプレーン内にあるプロセッサと接
続することで、第1図〜第5図に図示したものよりもさ
らに大規模な構造にある最近接プロセッサと接続するこ
とができる。さらに、上述の本発明の実施例では、各IC
が1個の最近接ICを有する1つのブール立方体という情
況で説明したきたが、本発明は、1個のICがひとつまた
はそれ以上の次元で1個を越える最近接ICを有する他の
超次元構造でも実施できる。
の集積回路上の個々のプロセッサもこれと同様の仕方で
接続できる。すなわち、1個の集積回路チップ上に8個
のプロセッサが配設されている場合、これらのプロセッ
サをそれぞれ、第2図のようなレイアウトにより、3つ
の連続する次元にある3つの最近接プロセッサに接続す
ることができる。このような次元は第1次元,第2次元
および第3次元であることが最も多い。そして、複数の
グループのバックプレーン内にあるプロセッサを他の複
数のグループのバックプレーン内にあるプロセッサと接
続することで、第1図〜第5図に図示したものよりもさ
らに大規模な構造にある最近接プロセッサと接続するこ
とができる。さらに、上述の本発明の実施例では、各IC
が1個の最近接ICを有する1つのブール立方体という情
況で説明したきたが、本発明は、1個のICがひとつまた
はそれ以上の次元で1個を越える最近接ICを有する他の
超次元構造でも実施できる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、各回路基板上
で低位次元の最近接集積回路を相互接続し、各バックプ
レーン上で中位次元の最近接集積回路を相互接続し、あ
るバックプレーンから別のバックプレーンへ上位次元に
ある最近接集積回路を相互接続するように構成している
ので、最近接集積回路用の通路長が3種類にしぼられ、
メッセージ転送に用いるクロック信号の周期を3種類に
統一して、そのメッセージ転送時間を全体として相対的
に短くできるので、集積回路間のメッセージ転送性能
(能力)が向上する。従って、効率的なメッセージ転送
が得られる超並列プロセッサが提供できる。
で低位次元の最近接集積回路を相互接続し、各バックプ
レーン上で中位次元の最近接集積回路を相互接続し、あ
るバックプレーンから別のバックプレーンへ上位次元に
ある最近接集積回路を相互接続するように構成している
ので、最近接集積回路用の通路長が3種類にしぼられ、
メッセージ転送に用いるクロック信号の周期を3種類に
統一して、そのメッセージ転送時間を全体として相対的
に短くできるので、集積回路間のメッセージ転送性能
(能力)が向上する。従って、効率的なメッセージ転送
が得られる超並列プロセッサが提供できる。
第1図は1つの回路基板上においてICチップと第1次元
および第2次元にあるその最近接ICとの相互接続を示す
概略図、 第2図は1つの回路基板上においてICチップと第3次
元,第4次元および第5次元にあるその最近接ICとの相
互接続を示す概略図、 第3図は1つのバックプレーン上においてICチップと第
6次元および第7次元にあるその最近接ICとの相互接続
を示す概略図、 第4図は1つのバックプレーン上においてICチップと第
8次元および第9次元にあるその最近接ICとの相互接続
を示す概略図、 第5図は異なるバックプレーン上においてICチップと第
10次元,第11次元および第12次元にあるその最近接ICと
の相互接続を示す概略図、 第6図は先行出願に開示された並列処理集積回路アレイ
の配置構成を示す概略図、 第7図は先行出願に開示されたメッセージ・パケットの
実例フォーマットを示す概略図である。 100…回路基板、110…セクション、120…集積回路、125
…セット、140…バックプレーン、150…ラック。
および第2次元にあるその最近接ICとの相互接続を示す
概略図、 第2図は1つの回路基板上においてICチップと第3次
元,第4次元および第5次元にあるその最近接ICとの相
互接続を示す概略図、 第3図は1つのバックプレーン上においてICチップと第
6次元および第7次元にあるその最近接ICとの相互接続
を示す概略図、 第4図は1つのバックプレーン上においてICチップと第
8次元および第9次元にあるその最近接ICとの相互接続
を示す概略図、 第5図は異なるバックプレーン上においてICチップと第
10次元,第11次元および第12次元にあるその最近接ICと
の相互接続を示す概略図、 第6図は先行出願に開示された並列処理集積回路アレイ
の配置構成を示す概略図、 第7図は先行出願に開示されたメッセージ・パケットの
実例フォーマットを示す概略図である。 100…回路基板、110…セクション、120…集積回路、125
…セット、140…バックプレーン、150…ラック。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブリュースタ ケイル アメリカ合衆国 マサチューセッツ ボス トン ザ フェンウェイ 38 (72)発明者 リチャード クレイトン アメリカ合衆国 マサチューセッツ スト ウ バーク ヒル ロード 109 (72)発明者 ダブリュー ダニエル ヒリス アメリカ合衆国 マサチューセッツ ケイ ンブリッジ ナンバー 1 グリーン エ スティー 548
Claims (11)
- 【請求項1】複数の集積回路のそれぞれが1個以上のプ
ロセッサを包含して4次元以上の空間でそのそれぞれの
最近接集積回路と相互接続された集積回路アレイを有す
る並列プロセッサにおいて、複数の回路基板とバックプ
レーン上にこのような相互接続を形成する方法であっ
て、 前記最近接集積回路とは電気的近接の程度が互いに最も
近い隣接の集積回路を意味し、具体的には最大限ひとつ
の2進数のビット位置で互いに異なるアドレスをもつ場
合で、互いに直結される集積回路を称し、 整数L,M,NがN>M>L>Oの関係にあるとき、 各回路基板上で1次元からL次元の低位次元にある最近
接集積回路を相互接続する手順と、 各バックプレーン上でL+1次元からM次元の中位次元
にある最近接集積回路を相互接続する手順と、 あるバックプレーンから別のバックプレーンへM+1次
元からN次元の上位次元にある最近接集積回路を相互接
続する手順と からなることを特徴とする超次元アレイ内のプロセッサ
相互接続方法。 - 【請求項2】各前記集積回路が複数のプロセッサを包含
することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方
法。 - 【請求項3】前記集積回路がN次元のブールの立方体と
いう形で接続されることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の方法。 - 【請求項4】前記1次元からL次元が第1の連続番号の
次元であり、前記L+1次元からM次元が第2の連続番
号の次元であり、前記M+1次元からN次元が第3の連
続番号の次元であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項〜第3項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項5】複数の集積回路のそれぞれが1個以上のプ
ロセッサを包含して4次元以上の空間でそのそれぞれの
最近接集積回路と相互接続された集積回路アレイを有す
る並列プロセッサにおいて、複数の回路基板とバックプ
レーン上で前記集積回路を相互接続する装置であって、 前記最近接集積回路とは電気的近接の程度が互いに最も
近い隣接の集積回路を意味し、具体的には最大限ひとつ
の2進数のビット位置で互いに異なるアドレスをもつ場
合で、互いに直結される集積回路を称し、 整数L,M,NがN>M>L>Oの関係にあるとき、 各回路基板上で1次元からL次元の低位次元にある最近
接集積回路を相互接続する手段と、 各バックプレーン上でL+1次元からM次元の中位次元
にある最近接集積回路を相互接続する手段と、 あるバックプレーンから別のバックプレーンへM+1次
元からN次元の上位次元にある最近接集積回路を相互接
続する手段と から構成されていることを特徴とする超次元アレイ内の
プロセッサ相互接続装置。 - 【請求項6】各前記集積回路が複数のプロセッサを包含
することを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の装
置。 - 【請求項7】前記集積回路がN次元のブールの立方体と
いう形で接続されることを特徴とする特許請求の範囲第
5項に記載の装置。 - 【請求項8】前記バックプレーン上で集積回路を相互接
続する手段が、あるバックプレーンに接続した各回路基
板上の集積回路を同じバックプレーンに接続した他の回
路基板上の集積回路に相互接続する手段から構成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の装
置。 - 【請求項9】少なくとも8個の集積回路がその各集積回
路が同じ回路基板上の少なくとも3個の最近接集積回路
と接続した状態で1つの回路基板上に設置され、前記8
個の集積回路が2列4行のアレイに配列されて該アレイ
の上半分にある各集積回路が上半分にある他の2個の集
積回路および下半分にある他の1個の集積回路と接続す
ることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の装
置。 - 【請求項10】前記1次元からL次元が第1の連続番号
の次元であり、前記L+1次元からM次元が第2の連続
番号の次元であり、前記M+1次元からN次元が第3の
連続番号の次元であることを特徴とする特許請求の範囲
第5項〜第9項のいずれかに記載の装置。 - 【請求項11】選択されたクロックサイクルを持つクロ
ック信号によって制御され、アドレスに従って前記相互
接続手段を通して前記プロセッサ間にメッセージを転送
する手段と、それを通してメッセージが経路指定される
ところの該相互接続手段の次元に従って、該メッセージ
が経路指定される間に前記クロックサイクルを調整する
手段とをさらに有することを特徴とする特許請求の範囲
第5項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/740,943 US4805091A (en) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | Method and apparatus for interconnecting processors in a hyper-dimensional array |
US740943 | 1985-06-04 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6242261A JPS6242261A (ja) | 1987-02-24 |
JPH0833873B2 true JPH0833873B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=24978704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61128294A Expired - Lifetime JPH0833873B2 (ja) | 1985-06-04 | 1986-06-04 | 超次元アレイ内のプロセツサ相互接続方法およびその装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4805091A (ja) |
EP (1) | EP0206580A3 (ja) |
JP (1) | JPH0833873B2 (ja) |
CA (1) | CA1256581A (ja) |
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