JPH09146895A

JPH09146895A - トーラス結合型並列計算機

Info

Publication number: JPH09146895A
Application number: JP7308824A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mukai; 寛向井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の演算要素間の配線長の偏りや演算要素
間の配線同志の交差がなく、容易に拡張可能な２次元ト
ーラス結合型並列計算機の構造を提供する。【解決手段】演算処理装置、記憶装置、及び通信用端
子１９〜２２を有する演算要素基板の４枚を、表面に２
組の配線用端子３ａ〜６ａ、７ａ〜１０ａを有し、か
つ、表面に形成された配線及びその上下左右の側面に拡
張端子１１ａ〜１８ａを配置した配線用基板２ａと、こ
れに背面同志を対向して配置された配線用基板２ｂとに
取り付けて、４台の演算要素から成るトーラス結合を形
成して基本構成単位とする。さらにこの基本構成単位を
複数平面状に拡張する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、並列計算機システ
ムに関し、特に、複数の計算機モジュールをトーラス結
合してなるトーラス結合型並列計算機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数のモジュールを２次元状に配
置して並列データ処理を可能にするトーラス結合型の並
列計算機としては、例えば筑波大学で研究が進められて
いるＰＡＸが代表的なものである。このＰＡＸと呼ばれ
るシステムでは、数百台結合規模の並列計算機を開発し
た例が、既に、報告されている。なお、かかるＰＡＸ
は、演算処理装置、主記憶装置などを１枚の長方形の基
板に実装した演算要素を、上下左右方向に位置する他の
４個の演算要素と、共有メモリを介して通信が行えるよ
うに接続したものである。そして、かかるトーラス結合
型の並列計算機に関する代表的な実装方法としては、例
えば特開平３−１９６３５５号公報、あるいは、特開昭
６２−５７０５２号公報などにより挙げられる方法や構
造が既に知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の特開
平３−１９６３５５号公報に示されている実装形態は、
１枚の配線用基板上に演算要素基板を１列に配置し、こ
の配線用基板上の配線により２次元のトーラス結合を実
現するものであった。このため、上記配線用基板上の配
線が複雑になり、台数の拡張が容易に行えないという問
題があった。また、この従来技術になる実装構造では、
演算要素間を接続する配線の距離が不均一になり、その
ため、信号の遅延時間に差異が生じるため、高速なデー
タ転送が行えないという問題もあった。

【０００４】一方、上記のＰＡＸでは、このような問題
を解決するため、配線用基板を用いず、演算要素基板の
みで構成される実装構造が採用されており、これによ
り、演算要素間を接続する配線の距離を極力小さくしつ
つ、同時に、トーラス結合となるよう、演算要素基板同
志を直接接続している。かかる実装構造の外観は、いわ
ゆるドーナツ型の空間の表面上に演算要素基板が張り付
けられているような構造となっている。そのため、この
ＰＡＸで採用された実装構造は、計算機の設置に際して
は大きな空間を必要とし、また、その保守点検等の作業
性においても問題があった。

【０００５】これに対し、上記の特開昭６２−５７０５
２号公報に示された実装方式では、１つの配線用基板の
表面上に１次元的に演算要素基板を並べ、これによりト
ーラス結合を実現している。そして、この従来技術にお
いては、演算要素の台数に無関係に、常に、４ｄ以下の
距離（物理的に隣接する演算要素基板間の距離をｄとす
る）で演算要素間を接続する工夫がなされており、さら
には、その拡張性についても言及されている。

【０００６】しかしながら、上記の従来技術において
も、演算要素間を接続する配線の距離が４ｄ以下ではあ
るが、その距離が不均一になること、あるいは、その配
線用基板上で複数の配線が交差しあうため、電気的特性
の劣化が予想されること、さらには、基板の多層化等の
対策を講じる必要があった。

【０００７】そこで、本発明では、上述の従来技術にお
ける問題点に鑑み、特にトーラス結合型並列計算機の実
装構造において、その並列計算機の規模の拡張が容易で
あり、且つ、演算要素間を接続する配線の距離がほぼ均
一で、配線の交差もなく、そのため、電気的特性の劣化
や基板の多層化等の対策を講じる必要のなく、すなわ
ち、容易に拡張可能な実装構造のトーラス結合型並列計
算機を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも演
算処理装置、記憶装置、及び通信用端子を有して演算処
理を実行する複数の演算要素を、どの演算要素も他の４
つの演算要素と接続されるようにしたトーラス結合を構
成してなるトーラス結合型並列計算機において、前記演
算要素４台を基本とし、これら４台の演算要素を２組に
分け、これら２組の演算要素を、それぞれ、互いに背面
を対向して配置され、その表面に２組の配線用端子を配
列すると共に配線を形成し、かつ、その上下左右の側面
に拡張端子を配置した２枚の配線用基板上に取り付けて
トーラス結合を形成することにより実装することを特徴
とするトーラス結合型並列計算機を開示する。

【０００９】さらに本発明は、少なくとも演算処理装
置、記憶装置、及び通信用端子を有して演算処理を実行
する１６個以上の複数の演算要素を、どの演算要素も他
の４つの演算要素と接続されるようにしたトーラス結合
を構成してなるトーラス結合型並列計算機において、前
記演算要素４台を基本とし、これら４台の演算要素を２
組に分け、これら２組の演算要素を、それぞれ、互いに
背面を対向して配置され、その表面に２組の配線用端子
を配列すると共に配線を形成し、かつ、その上下左右の
側面に拡張端子を配置した２枚の配線用基板上に取り付
けてトーラス結合を形成して基本構成単位を形成し、こ
れら基本構成単位を４個以上、前記配線用基板の表面を
構成する平面上に上下左右に拡張し、もって、前記複数
の演算要素間をトーラス結合することを特徴とするトー
ラス結合型並列計算機を開示する。

【００１０】すなわち、上記の本発明になるトーラス結
合型並列計算機によれば、少なくとも演算処理装置、記
憶装置、及び通信用端子を有して演算処理を実行する演
算要素４台を基本とし、これら４台の演算要素を２組に
分け、これらを、それぞれ、互いに背面を対向して配置
され、その表面には２組の配線用端子を配列してなり、
かつ、当該表面に形成された配線及びその上下左右の側
面の間に配置した拡張端子によりトーラス結合を形成す
る２枚の配線用基板上に取り付けて基本構成単位を形成
し、この基本構成単位を平面状に複数拡張することによ
り、容易にその規模を拡張することが可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照しながら説明する。まず、図１〜
図５は、本発明の一の実施の形態になるトーラス結合型
並列計算機における複数の演算要素基板の結合構造を示
しており、ここでは、説明の簡単のため、かかる結合構
造の最小単位である基本構成単位を構成する、４枚の演
算要素基板と２枚の配線用基板からなる並列計算機の外
観や回路構成を示したものである。

【００１２】図１は、本発明の特徴とする結合方式に基
づいて構成された、演算要素基板４台からなる並列計算
機の外観を示しており、この図において、符号１ａ、１
ｂ、１ｃ、１ｄは演算要素基板であり、これら演算要素
基板は、それぞれ、演算処理装置や記憶装置などを有
し、それぞれ独立に演算処理を実行できるように構成さ
れている。また、この図において、符号２ａ、２ｂは、
上記複数の演算要素基板１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを結合
するための、いわゆる配線用基板である。そして、図か
らも明らかなように、上記４個の演算要素基板の中の２
個の演算要素基板１ａ、１ｂは一方の配線用基板２ａ
に、他の２個の演算要素基板１ｃ、１ｄは配線用基板２
ｂにそれぞれ固定され、かつ、これら対向して配置され
た配線用基板２ａ、２ｂ上の結線により２次元トーラス
結合がなされている。

【００１３】図２は、上記演算要素基板の一つと上記配
線用基板２ａ、２ｂとの、より詳細な構造を示したもの
である。なお、この図の符号１は、上記複数の中の１枚
の演算要素基板を示している。また、この図中におい
て、符号１９〜２２は演算要素基板１の通信用端子であ
り、他の演算要素基板も、同様に、２次元トーラス結合
を行うための４個の通信用端子を備えている。

【００１４】図３には、この演算要素基板１の構成の一
例が示されている。すなわち、各演算要素基板１は、演
算処理装置や記憶装置などにより構成されており、それ
ぞれ、単体でも動作可能なマイクロコンピュータであ
る。この図３において、符号３２は演算処理を行う演算
処理装置であり、符号３１は主記憶装置である。そし
て、この演算処理装置３２は、上記の主記憶装置３１に
格納されたプログラムに従って処理を実行する。また、
符号３０、３０は共有メモリであり、これら複数の共有
メモリ３０、３０は、隣接した演算要素により共有さ
れ、これにより、隣接した演算要素との通信に使用され
る。さらに、図中の符号１９〜２２は通信用端子であ
り、これらの端子は、トーラス結合時、それぞれ、前方
向、左方向、右方向、後方向の端子となる。なお、この
演算要素基板１の通信用端子１９〜２２には、上記のよ
うに、共有メモリ３０、３０が介在する端子１９、２０
と、共有メモリ３０、３０が介在しない端子２１、２２
が存在するが、これらは、以下に詳細に説明する配線用
基板２ａ、２ｂに接続されることにより、接続された２
つの演算処理装置３２の間には、必ず、丁度１個のみの
共有メモリ３０が介在することとなる。なお、これらの
通信用端子１９〜２２は、図示しないが、データバス用
のピンと共に、電源用のピンを備えており、この電源用
のピンによる配線については、後に詳述する。

【００１５】この演算要素基板１は、上記の通信用端子
１９〜２２により、上記２枚の配線用基板２ａ、２ｂの
配線用端子（３ａ〜６ａ、７ａ〜１０ａ、及び、３ｂ〜
６ｂ、７ｂ〜１０ｂ）に機械的、電気的に接続され、固
定される。また、図中の符号３３は、上記演算処理装置
３２の出力信号を増幅し、もって、演算要素基板１の上
記通信用端子１９〜２２を取り付けたとは反対側の側面
（図では左側面）に複数配置された表示灯３４、３４…
を点灯させるための増幅機である。なお、これら複数の
表示灯３４、３４…は、演算処理装置３２の現在の処理
の状況（例えば、実行中、待機中など）やエラー発生の
有無、種類などを表示する。このように端子群の反対側
の側面に表示灯３４、３４…を設置することにより、多
数の演算要素基板１を隣接させて実装した場合でも、す
べての演算要素基板１の動作状態を容易に観測すること
が可能になる。なお、この図３では、一例として、１枚
の演算要素基板１上には１台の演算処理装置３２が実装
されたものを示したが、本発明はこれのみに限定される
ことなく、例えば、１枚の演算要素基板１上に、演算処
理装置を複数台並列に設けた計算機構成としてもよい。

【００１６】一方、再び上記の図２に戻り、配線用基板
２ａは、その基板表面（２枚の対向して配置された配線
用基板２ａ、２ｂの外側の基板表面）上に、上記演算要
素基板１の有する４個の通信用端子１９〜２２と結合す
るための４個の配線用端子を２組、すなわち、配線用端
子３ａ〜６ａと配線用端子７ａ〜１０ａを備えている。

【００１７】また、配線用基板２ａの側面４方向には、
他の配線用基板と接続するための拡張端子１１ａ〜１８
ａが、その上下左右の各方向につき、２個づつ設けられ
ている。即ち、符号１１ａ、１２ａは左側面用拡張端
子、符号１３ａ、１４ａは右側面用拡張端子、符号１５
ａ、１６ａは上側面用拡張端子、そして、符号１７ａ、
１８ａは下側面用拡張端子である。

【００１８】配線用基板２ｂは、上記配線用基板２ａと
全く同一の端子構成であり（但し、その上下は逆転して
いる）、その基板表面には４個の配線用端子を２組（３
ｂ〜６ｂ及び７ｂ〜１０ｂ）、及び、その側面４方向に
は、８個の拡張用端子１１ｂ〜１８ｂを備えている。さ
らに、図において、符号２３ａ、２４ａ及び２３ｂ、２
４ｂは、いわゆる終端配線であり、これらは上記２枚の
配線用基板２ａ、２ｂの左右側面用拡張端子同志を接続
するものである。すなわち、終端配線２３ａは、上記配
線用基板２ａの拡張端子１１ａと１２ａとの間を、終端
配線２４ａは、上記配線用基板２ａの拡張端子１３ａと
１４ａとの間を接続し、（図２には示されないが）終端
配線２３ｂは、上記配線用基板２ｂの拡張端子１１ｂと
１２ｂとの間を、そして、終端配線２４ｂは、上記配線
用基板２ｂの拡張端子１３ｂと１４ｂとの間を接続して
いる。

【００１９】なお、図からも明らかなように、これら２
枚の配線用基板２ａと２ｂとは、その背面同志を向かい
合わせ、かつ、その上下を逆転させた形で配置され、さ
らに、これら２枚の配線用基板２ａと２ｂとの間には、
上下側面にそれぞれ２組づつ配置した拡張端子１５ａ、
１６ａ、１７ａ、１８ａと拡張端子１７ｂ、１８ｂ、１
５ｂ、１６ｂの間を接続する４本の基板結合用配線２５
〜２８が設けられている。

【００２０】次に、図４は、上記図２に示した２枚の配
線用基板２ａ、２ｂの展開図であり、図中において、各
端子間の結線の状態が太線により示されている。まず、
配線用基板２ａ上の配線については、配線用端子３ａは
上側面用拡張端子１５ａと、配線用端子４ａは左側面用
拡張端子１１ａと、配線用端子５ａは右側面用拡張端子
１３ａと、配線用端子６ａは下側面用拡張端子１７ａ
と、配線用端子７ａは上側面用拡張端子１６ａと、配線
用端子８ａは右側面用拡張端子１４ａと、配線用端子９
ａは左側面用拡張端子１２ａと、そして、配線用端子１
０ａは下側面用拡張端子１８ａとが、それぞれ、基板上
での交差がないように直接接続されている。

【００２１】また、配線用基板２ｂ上の配線について
は、配線用端子３ｂは上側面用拡張端子１５ｂと、配線
用端子４ｂは左側面用拡張端子１１ｂと、配線用端子５
ｂは右側面用拡張端子１３ｂと、配線用端子６ｂは下側
面用拡張端子１７ｂと、配線用端子７ｂは上側面用拡張
端子１６ｂと、配線用端子８ｂは右側面用拡張端子１４
ｂと、配線用端子９ｂは左側面用拡張端子１２ｂと、そ
して、配線用端子１０ｂは下側面用拡張端子１８ｂと
が、それぞれ、やはり基板上での交差がないように直接
接続されている。

【００２２】さらに、側面用拡張端子については、ま
ず、配線用基板２ａにおいて、左側面用拡張端子１１ａ
と１２ａとが、終端配線２３ａにより接続され、右側面
用拡張端子１３ａと１４ａとが、終端配線２４ａにより
接続されている。

【００２３】同様に、配線用基板２ｂにおいては、左側
面用拡張端子１１ｂと１２ｂとが、終端配線２３ｂによ
り接続され、右側面用拡張端子１３ｂと１４ｂとが、終
端配線２４ｂにより接続されている。

【００２４】そして、配線用基板２ａにおける上側面用
拡張端子１５ａと、配線用基板２ｂにおける下側面用拡
張端子１７ｂとの間は、基板結合用配線２５により接続
され、同様に、配線用基板２ａにおける下側面用拡張端
子１７ａと、配線用基板２ｂにおける上側面用拡張端子
１５ｂとの間は、基板結合用配線２６により接続されて
いる。さらに、配線用基板２ａにおける上側面用拡張端
子１６ａと、配線用基板２ｂにおける下側面用拡張端子
１８ｂとの間は、基板結合用配線２７により接続され、
配線用基板２ａにおける下側面用拡張端子１８ａと、配
線用基板２ｂにおける上側面用拡張端子１６ｂとの間
は、基板結合用配線２８により接続されている。

【００２５】すなわち、上記図４により詳細に説明した
本発明になる結合構造によれば、上記２枚の配線用基板
２ａ、２ｂに接続された４枚の演算要素基板１ａ、１
ｂ、１ｃ、１ｄの間には、いわゆる、トーラス結合が形
成されることとなる。

【００２６】図５には、上記図４に示した２枚の配線用
基板２ａ、２ｂと、４枚の演算要素基板１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄとの間の接続関係が示されており、この図にお
いて、配線用端子群２９ａは、上記の配線用端子３ａ〜
６ａから成り、演算要素基板１ａを接続する。同様に、
配線用端子群２９ｂは、上記の配線用端子７ａ〜１０ａ
から成り、演算要素基板１ｂを接続する。さらに、図中
の配線用端子群２９ｃは、上記の配線用端子３ｂ〜６ｂ
から成り、演算要素基板１ｃを接続し、そして、配線用
端子群２９ｄは、上記の配線用端子７ｂ〜１０ｂから成
り、演算要素基板１ｄを接続する。以上のように、４枚
の演算要素基板１ａ〜１ｄは図５のように接続されてお
り、２次元トーラス結合が構成されている。

【００２７】また、上記に詳述した接続構造からも明ら
かなように、本発明になる結合構造によれば、上記２枚
の配線用基板２ａ、２ｂ上に接続された４枚の演算要素
基板１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの間を接続する配線の距離
がほとんど一定となり、かつ、その配線に交差のない配
線用基板を実現することが可能となる。

【００２８】次に、図６は、上記の図１〜図５に示した
基本構成単位の規模を拡張し、１６台規模の並列計算機
を構成するための配線用基板の例を示したものである。
図からも明らかなように、図２に示した２枚の配線用基
板を、配線用基板表面を構成する平面上に上下左右方向
に拡張し、すなわち、４組（２ａと２ｂ、２ｃと２ｄ、
２ｅと２ｆ、２ｇと２ｈ）を上下左右方向の側面用拡張
端子により２×２の平面状に接続し、もって、４×４＝
１６台演算要素から成るトーラス結合を構成している。

【００２９】すなわち、この１６台規模のトーラス結合
では、図にも示すように、４枚の演算要素基板１ａ、１
ｂ、１ｃ、１ｄと２枚の配線用基板２ａ、２ｂとから構
成される基本構成単位を上下左右方向に拡張して、４組
（２ａと２ｂ、２ｃと２ｄ、２ｅと２ｆ、２ｇと２ｈ）
が平面上に拡張されており、これら４組の基本構成単位
を構成する２枚の配線用基板は、互いに隣接する他の基
本構成単位の２枚の配線用基板との間で、基板の上下左
右にそれぞれ２個づつ設けた拡張端子により接続されて
いる。図において、例えば、２枚の配線用基板２ａ、２
ｂの右側に隣接する他の基本構成単位の２枚の配線用基
板２ｅ、２ｆとの間では、これら２枚の配線用基板２
ａ、２ｂの右側にそれぞれ配置された拡張端子１３ａと
１４ａ、１４ｂと１３ｂを介して、あるいは、下側に隣
接する他の基本構成単位の２枚の配線用基板２ｃ、２ｄ
との間では、これら２枚の配線用基板２ａ、２ｂの下側
にそれぞれ配置された拡張端子１７ａと１８ａ、１５ｂ
と１６ｂを介して接続されている。

【００３０】また、一方、これら平面上に拡張された４
組（２ａと２ｂ、２ｃと２ｄ、２ｅと２ｆ、２ｇと２
ｈ）の配線用基板の最外周を構成する面では、それぞ
れ、２個づつ配置された拡張端子が、終端配線あるいは
基板結合用配線により接続されている。具体的に、例え
ば、２枚の配線用基板２ａ、２ｂの左側の面では、それ
ぞれ２個づつ配置された拡張端子１１ａと１２ａ、１２
ｂと１１ｂとの間が終端配線３２ａにより接続され、他
方、２枚の配線用基板２ａ、２ｂの上側の面では、それ
ぞれ２個づつ配置された拡張端子１５ａと１７ｂ、１６
ａと１８ｂとの間が基板結合用配線２５、２７により接
続されている。

【００３１】図７には、上記の図６に示した配線用基板
の展開図が示されており、各端子間の結線の状態が示さ
れている。なお、この図７では、８枚の配線用基板は展
開して示しているが、実際には、上記の図６にも示した
ように、配線用基板２ａと２ｂとが、配線用基板２ｃと
２ｄとが、配線用基板２ｅと２ｆとが、そして、配線用
基板２ｇと２ｈとがそれぞれ背中合わせに配置されるた
め、局所的な配線長の偏りは生じないこととなる。

【００３２】図８は、上記図７の展開図に基づいて、こ
れをトーラス結合の関係を示すようにしたものである。
すなわち、この例では、１６台構成の並列計算機を構成
するために、それぞれ２枚の配線用基板を１組として、
４組の配線用基板（２ａと２ｂ、２ｃと２ｄ、２ｅと２
ｆ、２ｇと２ｈ）から成る１６個の端子群３５ａ〜３５
ｐが存在することとなる。より詳細には、図７に示した
これら４組の配線用基板の配線用端子と図８に示す１６
個の端子群３５ａ〜３５ｐとの関係は以下のようにな
る。配線用基板２ａの配線用端子３ａ〜６ａが端子群３
５ａを、配線用基板２ａの配線用端子７ａ〜１０ａが端
子群３５ｄを、配線用基板２ｂの配線用端子３ｂ〜６ｂ
が端子群３５ｍを、配線用基板２ｂの配線用端子７ｂ〜
１０ｂが端子群３５ｐを、配線用基板２ｃの配線用端子
３ｃ〜６ｃが端子群３５ｅを、配線用基板２ｃの配線用
端子７ｃ〜１０ｃが端子群３５ｈを、配線用基板２ｄの
配線用端子３ｄ〜６ｄが端子群３５ｉを、配線用基板２
ｄの配線用端子７ｄ〜１０ｄが端子群３５ｌを、配線用
基板２ｅの配線用端子３ｅ〜６ｅが端子群３５ｂを、配
線用基板２ｅの配線用端子７ｅ〜１０ｅが端子群３５ｃ
を、配線用基板２ｆの配線用端子３ｆ〜６ｆが端子群３
５ｎを、配線用基板２ｆの配線用端子７ｆ〜１０ｆが端
子群３５ｏを、配線用基板２ｇの配線用端子３ｇ〜６ｇ
が端子群３５ｆを、配線用基板２ｇの配線用端子７ｇ〜
１０ｇが端子群３５ｇを、配線用基板２ｈの配線用端子
３ｈ〜６ｈが端子群３５ｊを、配線用基板２ｈの配線用
端子７ｈ〜１０ｈが端子群３５ｋを、それぞれ、形成し
ている。なお、この図８に示した図７の展開図の配線関
係から、これらはトーラス結合であることがわかる。

【００３３】さらに、図９には、上記の本発明に基づく
トーラス結合型並列計算機に対する電力供給手段の一例
が示されており、図中の符号３６、３７は、それぞれ、
上記トーラス結合型並列計算機の基本構成単位を構成す
る２枚の配線用基板の間に配置されたプラス電極、マイ
ナス電極であり、例えば銅ブスバーにより構成されてい
る。また、図中の符号３８は電源装置であり、各演算要
素基板に電力を供給するものであり、符号３９は電源装
置３８に電力を供給するための電源線である。

【００３４】かかる構成によれば、電源線３９により供
給された電力（例えば商用のＡＣ１００Ｖ）は、電源装
置３８により演算要素基板用の直流電圧（例えばＤＣ５
Ｖ）に変換され、プラス電極３６、マイナス電極３７に
振り分けられる。そして、上記に詳細構造を説明した４
組８枚の配線用基板２ａ〜２ｈは、それぞれ、図示され
ない接続ピンなどを介して前記プラス電極３６及びマイ
ナス電極３７に接続されて電気的に結合されている。さ
らに、各配線用基板２ａ〜２ｈへ接続される１６枚の各
演算要素基板１への電源の供給は、これら配線用基板２
を介して、上記図３に示した通信用端子１９〜２２に含
まれる電源用のピンを電気的に上記プラス電極３６とマ
イナス電極３７に接続することにより行われ、各演算要
素基板１の演算処理装置３２はこの電力の供給を受け動
作する。

【００３５】以上の図６〜図８では、４台規模の基本構
成単位を拡張して１６台規模の並列計算機を構成するた
めの拡張例を示したが、本発明のトーラス結合型並列計
算機はこれのみに限定されることなく、さらに、上下左
右側面の拡張端子により平面状に拡張していくことによ
り、拡張による局所的な配線長の増大を避けつつ、任意
の規模のトーラス結合型並列計算機を構成することが可
能である。

【００３６】図１０は、上記の配線用基板２ａ〜２ｈを
さらに拡張し、１２８台規模の並列計算機を構成した例
を示したものである。すなわち、この図１０では、上記
図２に示す２枚の配線用基板２ａ、２ｂの組を８×４＝
３２の平面状に接続して拡張し、もって、３２×４＝１
２８台規模のトーラス結合を構成している。

【００３７】この図１０では、符号４０は配線用基板群
を示しており、具体的には、上記図２に示した２枚の配
線用基板２ａ、２ｂを、その上下左右側面の拡張端子１
１ａ〜１８ａ、１１ｂ〜１８ｂにより、８×４の平面状
に接続し、図示されていないが、さらに、図６と同様
に、その最外周を形成する左右端には終端配線を、そし
て、上下端には基板結合用配線で処理した構造となって
いる。さらに、この図中の符号４１は演算要素基板群で
あり、この図の例では、既述のように、並列計算機を１
２８台で１６×８のトーラス結合を構成している。ま
た、図中の符号４２は、基台であり、その内部には、例
えば上記の電源装置３８等を内蔵している。そして、並
列構成された複数の並列計算機に電源を供給するための
前記プラス電極３６とマイナス電極３７は、この基台４
２上に固定され、配線用基板を支えている。

【００３８】さらに、図１１は、上記図１０に示した１
２８台からなる並列計算機を筐体４６内に実装した例を
示したものである。この図において、符号４３は排気装
置であり、これにより筐体４６内の空気を排出すること
により、内部に収納された複数の演算要素基板を空気に
より冷却する。また、図中の符号４４は、筐体４６の両
側面に設けられた側面カバーであり、通常は、塵などの
流入を防ぐために閉じて使用することとなる。符号４５
は、上記側面カバー４４に取り付けた監視窓であり、金
網などにより電気磁気的に遮蔽したうえで、アクリル板
などの透明な板状部材により密閉された構造となってい
る。このような構成とすることにより、並列計算機を筐
体４６の両面の監視窓４５を介して各演算要素基板の表
示灯３４、３４…を観察することができ、これにより、
全ての演算要素の動作状態を直接容易に把握することが
可能となる。

【００３９】

【発明の効果】以上の詳細な説明からも明らかなよう
に、本発明になるトーラス結合型並列計算機によれば、
演算要素基板間の物理的な距離をほとんど一定に配置し
ながら、その規模の拡張が容易であり、且つ、実装のた
めの配線用基板も配線の交差のない配線用基板を実現で
きることから、かかる配線用基板を平面状（２次元）に
追加拡張していくことで、容易に計算機規模を拡張する
ことが可能になるという、技術的にも極めて優れた効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトーラス結合型並列計算機における演
算要素基板の結合構造の基本構成単位を説明する外観斜
視図である。

【図２】上記図１に示した基本構成単位を構成する演算
要素基板と配線用基板の詳細を示す展開斜視図である。

【図３】上記図１に示した基本構成単位を構成する演算
要素基板の詳細構造を示す平面図である。

【図４】上記図２に示した配線用基板を平面に展開した
状態を示す平面展開図である。

【図５】上記図４に示した配線用基板の平面展開図に基
づくトーラス結合の様子を示す回路配線図である。

【図６】上記図１の基本構成単位を拡張して１６台規模
の並列計算機を構成するための配線用基板の一例を示す
斜視図である。

【図７】上記図６に示した配線用基板を平面に展開した
状態を示す平面展開図である。

【図８】上記図７に示した配線用基板の平面展開図に基
づくトーラス結合の様子を示す回路配線図である。

【図９】上記図６に示した１６台規模の並列計算機を構
成するための配線用基板における電力供給手段の一例を
示した図である。

【図１０】上記図１の基本構成単位をさらに拡張して１
２８大規模の並列計算機を構成した例を示す斜視図であ
る。

【図１１】上記図１０の１２８大規模の並列計算機を筐
体に実装した状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ演算要素基板２ａ、２ｂ配線用基板３ａ〜３ｈ配線用端子４ａ〜４ｈ配線用端子５ａ〜５ｈ配線用端子６ａ〜６ｈ配線用端子７ａ〜７ｈ配線用端子８ａ〜８ｈ配線用端子９ａ〜９ｈ配線用端子１０ａ〜１０ｈ配線用端子１１ａ、１１ｂ左側面用拡張端子１２ａ、１２ｂ左側面用拡張端子１３ａ、１３ｂ右側面用拡張端子１４ａ、１４ｂ右側面用拡張端子１５ａ、１５ｂ上側面用拡張端子１６ａ、１６ｂ上側面用拡張端子１７ａ、１７ｂ下側面用拡張端子１８ａ、１８ｂ下側面用拡張端子１９〜２２通信用端子２３ａ、２３ｂ終端配線２４ａ、２４ｂ終端配線２５〜２８基板結合用配線２９ａ〜２９ｄ配線用端子群３０共有メモリ３１主記憶装置３２演算処理装置３３増幅機３４表示灯３５ａ〜３５ｐ端子群３６プラス電極３７マイナス電極３８電源装置３９電源線４０配線用基板群４１演算要素基板群４２基台４３排気装置４４側面カバー４５監視窓４６筐体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも演算処理装置、記憶装置、及
び通信用端子を有して演算処理を実行する複数の演算要
素を、どの演算要素も他の４つの演算要素と接続される
ようにしたトーラス結合を構成してなるトーラス結合型
並列計算機において、前記演算要素４台を基本とし、こ
れら４台の演算要素を２組に分け、これら２組の演算要
素を、それぞれ、互いに背面を対向して配置され、その
表面に２組の配線用端子を配列すると共に配線を形成
し、かつ、その上下左右の側面に拡張端子を配置した２
枚の配線用基板上に取り付けてトーラス結合を形成する
ことにより実装することを特徴とするトーラス結合型並
列計算機。
【請求項２】前記請求項１に記載のトーラス結合型並
列計算機において、前記２枚の配線用基板は、互いに上
下を逆転して背面対向して配置されていることを特徴と
するトーラス結合型並列計算機。
【請求項３】前記請求項２に記載のトーラス結合型並
列計算機において、前記２枚の配線用基板の上下左右の
側面には、それぞれ拡張端子を２個づつ配置してなるこ
とを特徴とするトーラス結合型並列計算機。
【請求項４】前記請求項３に記載のトーラス結合型並
列計算機において、前記２枚の配線用基板のそれぞれの
左右側面に２個づつ配置された拡張端子の間を、それぞ
れの配線用基板表面上において、終端配線により接続し
ていることを特徴とするトーラス結合型並列計算機。
【請求項５】前記請求項４に記載のトーラス結合型並
列計算機において、前記２枚の配線用基板のそれぞれの
上下側面に２個づつ配置された拡張端子の間を、互いに
異なる配線用基板表面間で、基板結合用配線により接続
していることを特徴とするトーラス結合型並列計算機。
【請求項６】前記請求項１に記載のトーラス結合型並
列計算機において、前記各演算要素は、通信用端子を４
個備えており、さらに、これら４個の通信用端子の内の
２個の通信用端子は、接続される他の演算要素の演算処
理装置との間に介在する共有メモリを備えていることを
特徴とするトーラス結合型並列計算機。
【請求項７】前記請求項１に記載のトーラス結合型並
列計算機を構成する４台の演算要素と、これら４台の演
算要素をトーラス結合する２枚の配線用基板とからなる
基本単位構成を、前記配線用基板の表面が形成する平面
上に、複数拡張し、もって、前記複数の演算要素間をト
ーラス結合することを特徴とするトーラス結合型並列計
算機。
【請求項８】少なくとも演算処理装置、記憶装置、及
び通信用端子を有して演算処理を実行する１６個以上の
複数の演算要素を、どの演算要素も他の４つの演算要素
と接続されるようにしたトーラス結合を構成してなるト
ーラス結合型並列計算機において、前記演算要素４台を
基本とし、これら４台の演算要素を２組に分け、これら
２組の演算要素を、それぞれ、互いに背面を対向して配
置され、その表面に２組の配線用端子を配列すると共に
配線を形成し、かつ、その上下左右の側面に拡張端子を
配置した２枚の配線用基板上に取り付けてトーラス結合
を形成して基本構成単位を形成し、これら基本構成単位
を４個以上、前記配線用基板の表面を構成する平面上に
上下左右に拡張し、もって、前記複数の演算要素間をト
ーラス結合することを特徴とするトーラス結合型並列計
算機。
【請求項９】前記請求項８に記載のトーラス結合型並
列計算機において、前記基本構成単位を構成する前記２
枚の配線用基板は、互いに上下を逆転して背面対向して
配置されていることを特徴とするトーラス結合型並列計
算機。
【請求項１０】前記請求項９に記載のトーラス結合型
並列計算機において、前記基本構成単位を構成する前記
２枚の配線用基板の上下左右の側面には、それぞれ拡張
端子を２個づつ配置してなることを特徴とするトーラス
結合型並列計算機。
【請求項１１】前記請求項１０に記載のトーラス結合
型並列計算機において、前記基本構成単位を平面上に４
個以上を上下左右に拡張してなる配線用基板の隣接する
基板間を、前記配線用基板の上下左右の側面にそれぞれ
２個づつ配置した拡張端子を介して接続したことを特徴
とするトーラス結合型並列計算機。
【請求項１２】前記請求項１０に記載のトーラス結合
型並列計算機において、前記基本構成単位を平面上に４
個以上を上下左右に拡張してなる配線用基板の最外周を
形成する前記２枚の配線用基板のそれぞれの左右側面に
２個づつ配置された拡張端子の間を、それぞれの配線用
基板表面上において、終端配線により接続していること
を特徴とするトーラス結合型並列計算機。
【請求項１３】前記請求項１０に記載のトーラス結合
型並列計算機において、前記基本構成単位を平面上に４
個以上を上下左右に拡張してなる配線用基板の最外周を
形成する前記２枚の配線用基板のそれぞれの上下側面に
２個づつ配置された拡張端子の間を、互いに異なる配線
用基板表面間で、基板結合用配線により接続しているこ
とを特徴とするトーラス結合型並列計算機。
【請求項１４】前記請求項８に記載のトーラス結合型
並列計算機において、前記各演算要素は、通信用端子を
４個備えており、さらに、これら４個の通信用端子の内
の２個の通信用端子は、接続される他の演算要素の演算
処理装置との間に介在する共有メモリを備えていること
を特徴とするトーラス結合型並列計算機。
【請求項１５】前記請求項１または前記請求項８に記
載のトーラス結合型並列計算機において、前記２枚の配
線用基板の間に電源用の電極を配置したことを特徴とす
るトーラス結合型並列計算機。