WO2005003995A1

WO2005003995A1 - データ配置方法及び装置

Info

Publication number: WO2005003995A1
Application number: PCT/JP2004/008230
Authority: WO
Inventors: Junichi Nakajima; Moritaka Kimura; Tetsuro Kondo
Original assignee: National Institute Of Information And Communications Technology
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2005-01-13
Also published as: US20060259534A1; JPWO2005003995A1

Description

明細書

データ配置方法及び装置

技術分野

[0001] 本発明は、複数の計算機の記憶装置に格納されたデータを、演算処理を担当する計算機に配置させる方法と、その方法を実施する装置に関する。とくに、データが、相互相関演算の対象となるものである。

^景技術

[0002] 現在、 VLBI (Very Long Baseline Interferometry：超長基線電波干渉計）などの電波干渉計の観測解析、通信分野における信号解析、地震波の解析、心電図 '筋電図'脳波等の解析、気象データの解析、構造物の振動解析など広く様々な分野で相互相関演算が計算機によって処理されている。

[0003] 相互相関演算を処理する計算機は、一般的には、コンピュータである。

相互相関演算の対象となるデータ量が比較的小規模であるならば、近年の汎用コンピュータの高性能化に伴レ、、汎用コンピュータを用いて相互相関演算を処理することが可能である。

[0004] ここで、汎用コンピュータとは、明確な定義は無いものの、一般的には、バッチ処理、リアルタイム処理、オンライン処理など様々な処理をプログラムによって実行可能に設計されているコンピュータと解されている。別の観点力、ら説述すれば、演算装置と主記憶装置が協働可能に接続され、所定の手順によって演算が処理されるような制御回路を備えたコンピュータとレ、つてもょレ、。

例えば、いわゆるパーソナルコンピュータは、汎用コンピュータである。

[0005] 一方、汎用コンピュータに対するのが専用コンピュータであり、同じく明確な定義は無いものの、一般的には、例えば画像処理や相互相関演算処理など特定の処理を効率的に行えるように設計されているコンピュータのことである。別の観点から説述すれば、例えば、演算処理の所定の手順の一部を演算装置というハードウェアで直接実行するコンピュータといってもよい。

[0006] 相互相関演算の対象となるデータ量が比較的大規模の場合には、汎用コンビユータによって相互相関演算を処理するには負担が大きぐ例えば実行速度が極端に遅くなるなどの問題が生じうる。そこで、このような場合には、専用コンピュータによって相互相関演算処理をさせることが一般的である。

[0007] ここで、 VLBIを例に具体的に説述することにする。

VLBIでは、複数の VLBI局の電波望遠鏡によって、電波源である天体からの電波を受信'記録する。共通の電波源である天体からの電波（アナログ信号）を、原子周波数標準器を用いてデジタル信号に変換して磁気テープに記録するのである。そして、この磁気テープを相関器の所在地に搬送し、各磁気テープに記録されたデジタル信号を同期再生させ、相関器によって、同期再生されたデジタル信号間の相関関数を計算するのである。また、必ずしも磁気テープを相関器の所在地に搬送しなければならないものではなぐ近年、ネットワーク媒体であるケーブルの単位時間当たりのデータ転送量の増大などに伴い、デジタル信号に変換された観測データを、直接相関器に転送することが行われている。即ち、各 VLBI局において、デジタル信号に変換された観測データを磁気テープに記録することなくこの観測データを通信装置に送り、ケーブルを介して直接相関器に転送するのである。このようにして、およそ実時間の相互相関演算処理が実現されている。

なお、ここで説述したのは、 VLBIの概要であって本発明と関連のある部分であり、実際はこのような単純なものではない。

[0008] この相関器が既述の専用コンピュータに相当するものである。 VLBIの観測によつて記録可能なデジタル信号のデータ量は、 1秒当たりギガビット単位のデータ量に達するため、このような大規模のデータ量を単独の汎用コンピュータで相互相関演算処理するには負担が大きく、専用コンピュータである相関器を用レ、て処理するのである

[0009] このように、専用コンピュータを用レ、て相互相関演算を行うことは現在一般的であるものの、専用コンピュータの開発には、多大な労力とコストがかかる。

[0010] そこで、近年の汎用コンピュータの高性能化に着眼し、複数の汎用コンピュータに相互相関演算を分散処理させることで、専用コンピュータに比肩するほどの相互相関演算処理を実現することが考えられる。なぜなら、 1台の汎用コンピュータで大規模なデータ量の相互相関演算処理をさせようとすると、既述のとおり、実行速度が極端に遅くなる、データの記憶装置から読み込みがバスを圧迫して破綻するなどの大きな問題を生じるからである。

[0011] ところで、複数の汎用コンピュータに相互相関演算を分散処理させるにあたっては

、データ量が大規模であればあるほど、相互相関演算の対象となるデータを、いかにして複数の汎用コンピュータに配置するかが問題になる。

[0012] 無論、ある 1局の汎用コンピュータの記憶装置にデータが格納されているだけの場合には、このデータを適宜他の汎用コンピュータに分配するだけなので格別の問題は生じないが、複数局の汎用コンピュータの記憶装置にデータが格納されている場合には効率的なデータの配置が求められるのである。発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、複数局の計算機の記憶装置に格納される

、相互相関演算の対象となるデータを、効率的に複数局の計算機に配置する方法と装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

[0014] 本発明のデータ配置方法は、上記課題の解決を図るため、次の手段を用いる。

即ち、 n局（nは 2以上の自然数）の計算機 PC、 PC、 PC、 · · ·、 PC 、 PC (iを 0

0 1 2 n-2 n-1 力 n— 1までの整数を取りうるものとして PCと表記する。）が、ネットワーク媒体によつて、スイッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットヮーク構成において、各計算機 PC、 PC、 PC、■·■、 PC 、 PC は、相互相関演算の

0 1 2 n-2 n-1

対象となるデータ X、Χ、Χ、 · · ·、Χ 、X (iは 0から η_1までの整数を取りうるものと

0 1 2 n-2 n-1

して Xと表記する。）が格納される記憶装置を備え、各計算機 PCにおける上記データ Xは、部分データ X (0)、 X ( 1 )、 X (2)、■·■、 X (n-2)、 X (n-1 ) (jを 0から n_lま i i i i i i

での整数を取りうるものとして X (j)と表記する。 )に n分割可能であり、 k番目（kは 0か

I

ら n-1までの整数を取りうる。）の計算機 PCは、各計算機 PCにおける k番目の部分

k i

データ x (k)の相互相関演算を担当するものであって、さらに、上記集線装置または

I

通信ネットワークを介してデータ転送可能に接続された計算機 2局ずつの各ペアにおいて、接続された 2局の計算機の間で相互に、接続された相手方計算機に対して、該計算機の担当する部分データを転送するステップを繰り返すデータ配置方法とするのである。

[0015] そして、上記ステップを、 nが偶数の場合には n— 1回、 nが奇数の場合には n回繰り返すとともに、各ステップにおいて、上記各ペアに同一の計算機を重複することなぐ且つ、全てのステップをとおして同一のペアを重複することなく割り当てるものとしてもよい。このようにすることによって、最も効率の良いデータの転送が可能になる。

[0016] また、集線装置に全二重通信可能なものを用いることによって、 n局 (nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n_lまでの整数を取りうる。）が、ネットワーク媒体によつて、全二重通信可能なスイッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、各計算機 PCは、相互相関演算の対象となるデータ X (iは 0から n-1までの整数を取りうる。）が格納される記憶装置を備え、各計算機 PCにおける上記データ Xは、部分データ X (j) (jは 0から n— 1までの整数を取りうる。）に n分割可能であり、 k番目（kは 0から n-1までの整数を取りうる。）の計算機 PCは、各計算機 PCにおける k番目の部分データ X (k)の相互相関演算を担当するものであって、さらに、上記集線装置または通信ネットワークを介してデータ転送可能に接続された計算機において、データを送る側の計算機とデータを受ける側の計算機の間で、該計算機の担当する部分データを転送するステップを繰り返すにあたり、各ステップにおいて、データ送り側計算機からデータ受け側計算機への対応に同一の計算機を重複することなぐ且つ、全てのステップをとおして同一の対応を重複することなく割り当てるとともに、該ステップを、 nが偶数奇数いずれの場合にも n 一 1回繰り返して、全ての計算機で同時にデータ交換を行レ、、 nの奇偶に関わらずデータ転送効率を向上させてもよい。

[0017] あるいは、 n局（nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n— 1までの整数を取りうる。）が、ネットワーク媒体によって、スイッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、各計算機 PCは、相互相関演算の対象となるデータ X (iは 0から n-1までの整数を取りうる。）が格納される記憶装置を備え、各計算機 PCにおける上記データ Xは、単位データ量である部分データ X (m ) (mは 0以上の整数を取りうる。）に n個以上分割可能であり、かつ、連続する n個の部分データごとに重複することなくブロック区分可能であって、 k番目（kは 0から n— 1 までの整数を取りうる。）の計算機 PCは、各計算機 PCにおける各ブロックの k番目の部分データの相互相関演算を担当するものであって、さらに、上記ブロックごとに、上記集線装置または通信ネットワークを介してデータ転送可能に接続された計算機 2局ずつの各ペアにおいて、接続された 2局の計算機の間で相互に、接続された相手方計算機に対して、該計算機の担当する部分データを転送するステップを繰り返すデータ配置方法とするのである。

[0018] また、上記ひ番目（ひは 0以上の整数を取りうる。）のブロックには、 n X ひ番目力（ n X a + n— 1 )番目までの部分データを含み、 k番目の計算機 PCは、各計算機 PC における（k +n X ひ）番目の部分データ X (k+ n X ひ）の相互相関演算を担当するものとしてもよレ、。このようにすることによって、例えば、データが、実験等の観測によつて収集される時系列データである場合に、データ収集を行いながら、一方で時間進行に伴って収集された時系列データをブロックごとに順次データ配置を行って、相互相関演算処理を行うことが可能になる。

[0019] 上記ブロックごとに、上記ステップを、 nが偶数の場合には n— 1回、 nが奇数の場合には n回繰り返すとともに、各ステップにおいて、上記各ペアに同一の計算機を重複することなぐ且つ、全てのステップをとおして同一のペアを重複することなく割り当てることを繰り返すようにしてもよい。このようにすることによって、最も効率の良いデータの転送が可能になる。

[0020] またさらに、集線装置に全二重通信可能なものを用いることによって、 n局 (nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n-1までの整数を取りうる。）が、ネットヮーク媒体によって、全二重通信可能なスイッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、各計算機 PCは、相互相関演算の対象となるデータ X (iは 0から n-1までの整数を取りうる。）が格納される記憶装置を備え、各計算機 PCにおける上記データ Xは、単位データ量である部分データ X

(m) (mは 0以上の整数を取りうる。 )に n個以上分割可能であり、かつ、連続する n個の部分データごとに重複することなくブロック区分可能であり、 k番目（kは 0から n— 1 までの整数を取りうる。）の計算機 PCは、各計算機 PCにおける各ブロックの k番目の部分データの相互相関演算を担当するものであって、さらに、上記ブロックごとに、上記集線装置または通信ネットワークを介してデータ転送可能に接続された計算機において、データを送る側の計算機とデータを受ける側の計算機の間で、該計算機の担当する部分データを転送するステップを繰り返すにあたり、各ステップにおいて、データ送り側計算機からデータ受け側計算機への対応に同一の計算機を重複することなく、且つ、全てのステップをとおして同一の対応を重複することなく割り当てるとともに、該ステップを、 nが偶数奇数いずれの場合にも n— 1回繰り返して、全ての計算機 PCで同時にデータ交換を行って、 nの奇偶に関わらず、データ転送効率を向上させてもよい。

[0021] とくに、計算機を汎用計算機とすることで、高価な専用計算機を用いることなぐ専用計算機を用いた場合に比肩するほどの相互相関演算処理を実現することが可能となる。

[0022] ネットワーク媒体を全二重通信可能なものとすることで、データ転送可能に接続された 2局の計算機の間で相互に、データ転送をおよそ同時に行えるので、データ配置を完了する時間を短縮できる。

[0023] また、上記データが、電波望遠鏡による観測によって得られる時系列データである場合には、上記例に挙げた VLBIの場合のように、単位時間当たりのデータ量が膨大であるので、本発明の方法によるデータ配置方法を適用することで、各局への効率的なデータ配置による相互相関演算の分散処理が可能になる。

[0024] 本発明のデータ配置装置は、 n局 (nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n— 1までの整数を取りうる。）が、ネットワーク媒体によって、スイッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、各計算機 PC は、相互相関演算の対象となるデータ X (iは 0から n— 1までの整数を取りうる。）が格納される記憶装置を少なくとも備え、各計算機 PCにおける上記データ Xは、部分データ X (j) (jは 0から n_lまでの整数を取りうる。）に n分割可能であり、 k番目（kは 0力、ら n-1までの整数を取りうる。）の計算機 PCは、各計算機 PCにおける k番目の部分データ x (k)の相互相関演算を担当するものであって、さらに、上記集線装置または通信ネットワークを介してデータ転送可能に接続された計算機 2局ずつの各ペアにおいて、接続された 2局の計算機の間で相互に、接続された相手方計算機に対して、該計算機の担当する部分データを転送するステップを繰り返すデータ転送手段を備えることを特徴とする。

[0025] あるいは、 n局（nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n— 1までの整数を取りうる。）が、ネットワーク媒体によって、スイッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、各計算機 PCは、相互相関演算の対象となるデータ X (iは 0から n-1までの整数を取りうる。）が格納される記憶装置を少なくとも備え、各計算機 PCにおける上記データ Xは、単位データ量である部分データ X (m) (mは 0以上の整数を取りうる。 )に n個以上分割可能であり、かつ、連続する n個の部分データごとに重複することなくブロック区分可能であり、 k番目（kは 0から n-1までの整数を取りうる。）の計算機 PCは、各計算機 PCにおける各ブロックの k番目の部分データの相互相関演算を担当するものであって、さらに

、上記ブロックごとに、上記集線装置または通信ネットワークを介してデータ転送可能に接続された計算機 2局ずつの各ペアにおいて、接続された 2局の計算機の間で相互に、接続された相手方計算機に対して、該計算機の担当する部分データを転送するステップを繰り返すデータ転送手段を備えることを特徴としてもよい。

[0026] また、全二重通信可能な集線装置を用いることによって、 n局 (nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n— 1までの整数を取りうる。）が、ネットワーク媒体によって、全二重通信可能なスイッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、各計算機 PCは、相互相関演算の対象となるデータ X (iは 0から n - 1までの整数を取りうる。）が格納される記憶装置を備え、各計算機 P Cにおける上記データ Xは、部分データ X (j) (jは 0から n— 1までの整数を取りうる。 ) に n分割可能であり、 k番目（kは 0から n-1までの整数を取りうる。 )の計算機 PCは

、各計算機 PCにおける k番目の部分データ X (k)の相互相関演算を担当するものであって、さらに、上記集線装置または通信ネットワークを介してデータ転送可能に接続された計算機において、データを送る側の計算機とデータを受ける側の計算機の間で、該計算機の担当する部分データを転送するステップを繰り返すにあたり、各ステツプにおいて、データ送り側計算機からデータ受け側計算機への対応に同一の計算機を重複することなぐ且つ、全てのステップをとおして同一の対応を重複することなく割り当てるとともに、該ステップを、 nが偶数奇数いずれの場合にも n— 1回繰り返すデータ転送手段を備えることを特徴としてもょレヽ。

[0027] 同様に、全二重通信可能な集線装置を用いることによって、 n局 (nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n_lまでの整数を取りうる。）が、ネットワーク媒体によって、全二重通信可能なスイッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、各計算機 PCは、相互相関演算の対象となるデータ X (iは 0から n— 1までの整数を取りうる。）が格納される記憶装置を備え、各計算機 PCにおける上記データ X_;は、単位データ量である部分データ X (m) (mは 0以上の整数を取りうる。 )に n個以上分割可能であり、かつ、連続する n個の部分データごとに重複することなくブロック区分可能であり、 k番目（kは 0から n— 1までの整数を取りうる。）の計算機 PCは、各計算機 PCにおける各ブロックの k番目の部分データの相互相関演算を担当するものであって、さらに、上記ブロックごとに、上記集線装置または通信ネットワークを介してデータ転送可能に接続された計算機において、データを送る側の計算機とデータを受ける側の計算機の間で、該計算機の担当する部分データを転送するステップを繰り返すにあたり、各ステップにおいて、データ送り側計算機からデータ受け側計算機への対応に同一の計算機を重複することなぐ且つ、全てのステップをとおして同一の対応を重複することなく割り当てるとともに、該ステップを、 nが偶数奇数いずれの場合にも n— 1回繰り返すデータ転送手段を備えることを特徴としてもよい。

[0028] ネットワーク媒体を全二重通信可能なもので構成して、処理時間の短縮に寄与させてもよい。

発明の効果

[0029] 本発明のデータ配置方法及び装置は、例えば、 VLBI観測によって電波望遠鏡で得られる時系列データのようにデータ量が大規模な場合であっても、複数局の計算機の各記憶装置に格納された相互相関演算の対象となるデータを、相互相関演算を担当する計算機ごとに部分データに分割して効率的に配置するので、コストの大きい専用コンピュータを利用せずに、安価な汎用コンピュータでの相互相関演算の分散処理を可能にする。また、このデータ配置方法及び装置は、各ステップにおける転送時間が局数 nに依存せず、さらに、総ステップ数は数 1、数 2に示したとおり、 n回または n— 1回で済む。

[0030] また、データを、単位データ量である部分データに n個以上分割し、さらに連続する n個の部分データごとに重複することなくブロック区分して、ブロックごとにデータ配置を行うことで、データ収集を行いながら、既に収集されたデータの各局への配置が可能になり、データ収集におよそ並行して、既に収集されたデータの相互相関演算ができることになる。

[0031] とくに、ネットワーク媒体または集線装置を全二重通信可能なもので構成することで、データ配置の処理時間を短縮できる。

図面の簡単な説明

[0032] [図 1]本発明におけるネットワーク構成の一例を示す説明図

[図 2]PCの装置構成例を示す説明図

[図 3]n分割の場合に、本発明によるデータ配置の前後の、各 PCの外部記憶装置に格納される部分データの配置状況を示す説明図

[図 4]n分割以上の場合に、本発明によるデータ配置の前後の、各 PCの外部記憶装置に格納される部分データの配置状況を示す説明図

[図 5]PCの局数が奇数の場合に、全二重通信可能な集線装置を用いて、データ交換を行う処理ステップを示す説明図

符号の説明

[0033] 1 PC

2 スイッチングハブ

3 ケープノレ

発明を実施するための最良の形態

[0034] 本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。実施形態は、本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更可能なものである。 [0035] 図 1に、本発明におけるネットワーク構成の一例を示す図を、図 2に、 PCの装置構成例を示す図を、図 3に、 n分割の場合に、本発明によるデータ配置の前後の、各!³ Cの外部記憶装置に格納される部分データの配置状況を示す図を、図 4に、 n分割以上の場合に、本発明によるデータ配置の前後の、各 PCの外部記憶装置に格納される部分データの配置状況を示す図を示す。

[0036] 本実施形態例においては、計算機は汎用コンピュータ、例えばいわゆるパーソナルコンピュータ（personal computer:以下、 PCと表記する。）とする。なお、本発明の方法においては、必ずしも計算機は汎用コンピュータでなければならないものではなぐ専用コンピュータなどであってもよい。

[0037] 本実施形態例では、 PC〔1〕は、 n局あるものとする。ここで、 nは 2以上の自然数である。即ち、 PCは複数局ある。各 PCを識別するために、添字を用いて、各 PCを、 P C、 PC、 PC、 ·■·、 PC 、 PC と表記する。なお、 0力 n_lの整数を取りうる添字 i

0 1 2 n- 2 n- 1

を用いて PCと表記しても特段の断りが無い限り同じことを意味するものとする。また、

i

図 1では符号の煩雑を避けるため、符号による識別はしていない。

[0038] 各 PCは、その装置構成 ·性能において、およそ同じにしなければならないものではない。し力ながら、各 PCは相互相関演算を行うので、相応の演算性能を有することが好ましい。

[0039] 各 PCは、スイッチング機能を有する集線装置であるスイッチングハブ〔2〕に、ネットワーク媒体であるケーブル〔3〕を介して接続される（図 1参照）。図 1では、 n= 6、即ち、 PC〔1〕が 6局の場合を例示している。

[0040] ケーブル〔3〕は、受信と送信を同時に行うことで実質的に 2倍の通信速度を実現する全二重通信が可能なものとする。全二重通信可能なケーブルは、このケーブルによってデータ転送可能に接続された ₂局の PC間でデータを相互に転送するのに好適である。全二重通信が可能なケーブルとしては、例えばイーサネット（Ethernet : 登録商標）のツイストペアケーブルが挙げられる。また、その他にも例えば光ファイバであってもよい。ケーブル〔3〕の通信速度は高速であるほど好ましい。例えば既述の VLBIでは、 1秒あたりギガビット単位のデータ量となるので、できるだけ短時間にデータ転送を実現するためには、高速の通信速度が求められるからである。上述のィーサネット（登録商標）では、 lGbps (Gbit/sec：ギガビット毎秒）の通信速度を実現するギガビット'イーサネット（登録商標）が挙げられる。

[0041] なお、ケーブル〔3〕は、全二重通信が可能なものであることに限定されるものではなぐ受信と送信を各別に実現する半二重通信可能なものでもよい。半二重通信可能なケーブルを用いる場合には、半二重通信可能なケーブルによってデータ転送可能に接続された 2局の PC、例えば PCと PCとの間でデータを相互に転送する場合、まず、例えば PC力ら PCへ、次いで、 PC力ら PCへとデータを転送すればよい。し力ながら、全二重通信可能なケーブルの場合には、 PC力 PCへのデータ転送と、 PC力 PCへのデータ転送がおよそ同時に行えるため、半二重通信可能なケ一ブルを用いた場合に比して、相互の PCでデータ転送を終了する時間がおよそ半分で済むという大きな利点がある。

[0042] スイッチングハブ〔2〕は、スイッチング機能を有するハブである。ハブに設けられたポートに接続されたイーサネット（登録商標）デバイスの物理アドレスを記憶し、通信に必要とされるポート同士を直結してデータ転送を行う。従って、複数の PC間で通信を行う場合でも、データのコリジョンを回避できる。

[0043] スイッチングハブ〔2〕に n局の PCがケーブル〔3〕を介して接続することでネットヮークを構成する力このネットワークの形態（トポロジー）は、いわゆるスター型である。 n 局の PCを各セグメントとみれば、スイッチングハブ〔2〕は、セグメントの中継装置なので、マルチポート'リピータといえる。

[0044] 以上においては、複数の PCがケーブル〔3〕を介して、スイッチングハブ〔2〕にスタ一型に接続する形態を説述したが、他の実施形態としては、複数の PCが通信ネットワーク、例えばインターネットに接続する構成でもよい。この場合には、後述のように複数の PC間でデータの転送を相互に行うので、データのコリジョンを防止するために、複数の PC間でデータ転送をする際に、途中の通信回線の全部または一部を共有することは避けなければならない。また、比較的大規模なデータ量を転送する場合には、通信回線における帯域に相当の余裕があることが好ましレ、。

[0045] また、既存のインターネットなどの通信ネットワークを利用する場合には、回線の通信速度が異なるものが種々混在してレ、るのが通常である力できるだけ通信速度の速い回線を利用するのが好ましい。

[0046] 各は、記憶装置を備える。記憶装置は、一般的にハードディスクと称される外部記憶装置〔18〕でよい。この外部記憶装置〔18〕には、相互相関演算の対象となるデータ〔20〕が格納される。 PCの外部記憶装置〔18〕に格納されるデータ〔20〕を X、 P

0 0

Cの外部記憶装置〔18〕に格納されるデータ〔20〕を X、その他の PCについても同

1 1

様で、 PCの外部記憶装置〔18〕に格納されるデータ〔20〕を Xと表記することにする

[0047] また、各 PCは、演算装置〔12〕、主記憶装置〔16〕及びケーブル〔3〕と接続して外部記憶装置〔18〕に格納されるデータ〔20〕を他の PCへと転送することのできる伝送部〔11〕などを備える。演算装置〔12〕には、外部記憶装置〔18〕に格納されたデータ〔20〕の制御などを行うデータ制御部〔15〕、相互相関演算を処理する演算部〔14〕、伝送部〔11〕を制御する伝送制御部〔13〕などが備わる（図 2参照）。図示はしていないが、外部記憶装置〔18〕に、他の PCとのデータ転送の順番などを制御するプログラムを格納し、この順番に従って、後述のデータ転送が行われるようにしてもよレ、。また、外部記憶装置〔18〕に格納されるデータ〔20〕は、演算装置〔12〕のデータ制御部〔15〕の制御の下、伝送部〔11〕を介して、他の PCへと転送され得る。

[0048] 各データ Xは、 n分割可能である。即ち、 Xは、部分データ X (0)、 X (1)、 X (2)、

i 0 0 0 0

•· 、Χ (η-2)、Χ (η-1)の η個に分割でき、 Xは、部分データ X (0)、 X (1)、 X (2)

0 0 1 1 1 1

、 · · ·、 X (η— 2)、 X (η— 1)の η個に分割でき、その他の Xについても同様で、部分デ

1 1 i

ータ X (0)、 X (1)、 X (2)、 · · ·、 X (n-2)、 X (n— 1)の n個に分割できるものとする。このように、 PCの外部記憶装置〔18〕に格納されるデータ Xの n分割された部分データを X (j)と表記することにする。ここで、 jは 0から n_lまでの整数を取りうるものとする。

[0049] なお、ここで「分割可能」なる表現を用いているが、本発明における「分割可能」とは、連続したデータ Xを部分データ X (j)に分割する場合を含むことは上述のとおりであ

i

つて、さらに、データ Xが部分データ X (j)の集合体である場合も含むものとする。

[0050] 具体的に VLBIにおいて得られる時系列データを例にとると、電波望遠鏡によって得られるアナログ信号のデータは、適宜、原子周波数標準器によってデジタル信号に変換されて、 PCの外部記憶装置に格納される。勿論、既述したとおりであるが、実際の VLBIのデータサンプリングはこのような単純なものではなぐここでは、本発明の関連を有する概要を示すにすぎない。この外部記憶装置に格納された時系列データは、例えば 4秒間のデータが一括して格納されるものでもよいし、 1秒間ごとに区切って 4秒間分のデータが格納されるものでもよい。そして、電波望遠鏡が 4局、即ち PC力局とすると、前者の場合には、 4秒分のデータを、 0秒から 1秒まで、 1秒から 2 秒まで、 2秒から 3秒まで、 3秒から 4秒までの 4つの部分データに分割すればよい。一方後者の場合には、 1秒間ごとの 4つの部分データ力 4秒間のデータが構成されているので、そもそも分割されているといえるのである力このような場合であっても、概念的には 4秒間のデータが各 1秒間の部分データに分割されたものといえるので、このような場合も「分割可能」という表現に含めるのである。

[0051] データの分割方法は、従来公知の方法でよぐ例えばアプリケーションソフトウェアを用いて分割するものであってよレ、。

[0052] 各部分データ X (j)は、そのデータ量はおよそ同じにしなければならないものではなレ、。しかし、一般的には、およそ同じとするのが好適である。つまり、データ Xをおよそ n等分割するのである。本実施例においても、特段の断りが無い限り、およそ n等分割したものとする。

[0053] 各 PCは、上記のように分割された部分データの相互相関演算を担当する。具体的には、 PCは、 PCの 0番目の部分データ X (0)、 PCの 0番目の部分データ X (0)、

0 0 0 1 1

PCの 0番目の部分データ X (0)、…、 PC の 0番目の部分データ X (0)、 PC の

2 2 n-2 n-2 n - 1

0番目の部分データ X (0)の各部分データの相互相関演算を担当するのである。

n-1

つまり、 PCは、 PCの 0番目の部分データ X (0)の相互相関演算を担当するのであ

0 i i

る。

[0054] 同様にして、 PCは、 PCの 1番目の部分データ X (1)、 PCの 1番目の部分データ

1 0 0 1

X (1)、 PCの 1番目の部分データ X (1)、 ·■·、 PC の 1番目の部分データ X (1)、

1 2 2 n-2 n-2

PC の 1番目の部分データ X (1)の各部分データの相互相関演算を担当するの

11 - 1 n-1

である。つまり、 PCの 1番目の部分データ X (l)の相互相関演算を担当するのである

[0055] 二のことは、各 PCについて妥当し、 0から n— 1までの整数を取りうる kを用いると、 k 番目の PCは、 PCの k番目の部分データ X (k)、 PCの k番目の部分データ X (k)、 k 0 0 1 1

PCの k番目の部分データ X (k)、…、 PC の k番目の部分データ X (k)、 PC の

2 2 n-2 n-2 n - 1 k番目の部分データ X (k)の各部分データの相互相関演算を担当するのである。

n-1

つまり、 k番目の PCは、 PCの外部記憶装置〔18〕に格納される k番目の部分データ k i

X (k)の相互相関演算を担当するのである。

[0056] このように、 k番目の PCで、各 PCの外部記憶装置〔18〕に格納される k番目の部 k i

分データ X (k)の相互相関演算を行えるようにするには、 k番目の PCに、 PCの外部 i k i 記憶装置〔18〕に格納される k番目の部分データ X (k)を配置しなければならなレ、（図

I

3参照）。

[0057] この配置方法を以下に説述する。

各 PCを、スイッチングハブ〔2〕を介して、 2局ずつのペアで、データ転送可能に接続する。そして、各ペアにおいて、相互の PCは、相手方 PCが担当する部分データを転送する。このとき、ケーブル〔3〕は、全二重通信可能なので、相互のデータ転送を同時に行える。また、各ペアのデータ転送もスイッチングハブ〔2〕を介することで同時に行える。そして、このステップを、各ペアにおける 2局の PCの組み合わせを変えて繰り返すことで、配置が完了する。

[0058] ここで、 PCが 4局の場合と 5局の場合で、具体的に説明する。

まず、 PCが 4局、即ち n=4の場合力も説明する。

4局の PC、 PC、 PC、 PCにおいて、各 PCの外部記憶装置〔18〕には、データが

0 1 2 3

格納され 4つの部分データに分割される。即ち、 PCの外部記憶装置には、部分デ

0

ータ X (0)、 X (1)、 X (2)、 X (3)が、 PCの外部記憶装置には、部分データ X (0)

0 0 0 0 1 1

、 X (1)、 X (2)、 X (3)が、 PCの外部記憶装置には、部分データ X (0)、 X (1)、 X

1 1 1 2 2 2

(2)、 X (3)が、 PCの外部記憶装置には、部分データ X (0)、 X (1)、 X (2)、 X (3

2 2 3 3 3 3 3

)が格納されている。

[0059] そして、次のステップの各ペアでデータ転送を行う。ペアは、括弧で表記するものとする。

ステップ 1： (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 1 2 3

ステップ 2 : (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 3 1 2 ステップ 3 : (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 2 1 3

必ずこの順番によるものではなぐ適宜入れ替えても良い。

[0060] ここで、各ステップにおける各ペアには、同じ PCが含まれないようにするのが良い。

また、各ステップには、同じ PCの組み合わせのペアが含まれないようにするのが良い。つまり、できるだけ 1回のステップで同時にデータ転送できるペアの組み合わせを多くし、かつ、ステップの回数をできるだけ少なくなるようにするのである。

[0061] まず、ステップ 1では、 PCと PC、 PCと PCとをスイッチングハブ〔2〕を介して接続

0 1 2 3

することで、 PCと PC、 PCと PCとは相互に同時にデータ転送可能になる。 PCは、

0 1 2 3 0

PCが担当する部分データ X (1)を、 PCは、 PCが担当する部分データ X (0)を相

1 0 1 0 1 互にデータ転送し、 PCは、 PCが担当する部分データ X (3)を、 PCは、 PCが担

2 3 2 3 2 当する部分データ X (2)を相互にデータ転送する。

3

[0062] 次に、ステップ 2では、 PCと PC、 PCと PCとをスイッチングハブ〔2〕を介して接続

0 3 1 2

0 3 1 2 0

PCが担当する部分データ X (3)を、 PCは、 PCが担当する部分データ X (0)を相

3 0 3 0 3 互にデータ転送し、 PCは、 PCが担当する部分データ X (2)を、 PCは、 PCが担

1 2 1 2 1 当する部分データ X (1)を相互にデータ転送する。

2

[0063] 次いで、ステップ 3では、 PCと PC、 PCと PCとをスイッチングハブ〔2〕を介して接

0 2 1 3

続することで、 PCと PC、 PCと PCとは相互に同時にデータ転送可能になる。 PC

0 2 1 3 0 は、 PCが担当する部分データ X (2)を、 PCは、 PCが担当する部分データ X (0)

2 0 2 0 2 を相互にデータ転送し、 PCは、 PCが担当する部分データ X (3)を、 PCは、 PCが

1 3 1 3 1 担当する部分データ X (1)を相互にデータ転送する。

3

[0064] これらのステップが終了すると、 PCには、 X (0)、 X (0)、 X (0)、 X (0)が配置さ

0 0 1 2 3

れ、 PCには、 X (1)、 X (1)、 X (1)、 X (1)が配置され、 PCには、 X (2)、 X (2)、

1 0 1 2 3 2 0 1

X (2)、 X (2)が配置され、 PCには、 X (3)、 X (3)、 X (3)、 X (3)が配置されたこ

2 3 3 0 1 2 3

とになる。なお、データ転送は、一般的には、データをコピーして転送するので、各 P Cには、元の部分データ X (j)は残ったままである。

[0065] 次に、 PCが 5局、即ち n= 5の場合を説明する。

5局の PC、 PC、 PC、 PC、 PCにおいて、各 PCの外部記憶装置には、データが

0 1 2 3 4 格納され 5つの部分データに分割される。即ち、 PCの外部記憶装置には、部分デ

0

ータ X (0)、 X (1)、 X (2)、 X (3)、 X (4)が、 PCの外部記憶装置には、部分デー

0 0 0 0 0 1

タ X (0)、 X (1)、 X (2)、 X (3)、 X (4)が、 PCの外部記憶装置には、部分データ

1 1 1 1 1 2

X (0)、 X (1)、 X (2)、 X (3)、 X (4)が、 PCの外部記憶装置には、部分データ X

2 2 2 2 2 3 3

(0)、 X (1)、 X (2)、 X (3)、 X (4)が、 PCの外部記憶装置には、部分データ X (0

3 3 3 3 4 4

)、X (1)、X (2)、X (3)、X (4)が格納されている。

4 4 4 4

[0066] そして、次のステップの各ペアでデータ転送を行う。

ステップ 1： (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 1 2 4

ステップ 2: (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 2 3 4

ステップ 3: (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 3 1 2

ステップ 4: (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 4 1 3

ステップ 5: (PC、 PC ) (PC、 PC )

1 4 2 3

必ずこの順番によるものではなぐ適宜入れ替えても良い。

[0067] ここでも、各ステップにおける各ペアには、同じ PCが含まれないようにするのが良い。また、各ステップには、同じ PCの組み合わせのペアが含まれないようにするのが良

[0068] まず、ステップ 1では、 PCと PC、 PCと PC

0 1 2 4

0 1 2 4 0

1 0 1 0 1 互にデータ転送し、 PCは、 PCが担当する部分データ X (4)を、 PCは、 PCが担

2 4 2 4 2 当する部分データ X (2)を相互にデータ転送する。

4

[0069] 次に、ステップ 2では、 PCと PC、 PCと PCとをスイッチングハブ〔2〕を介して接続

0 2 3 4

0 2 3 4 0

PCが担当する部分データ X (2)を、 PCは、 PCが担当する部分データ X (0)を相

2 0 2 0 2 互にデータ転送し、 PCは、 PCが担当する部分データ X (4)を、 PCは、 PCが担

3 4 3 4 3 当する部分データ X (3)を相互にデータ転送する。

4

[0070] 次いで、ステップ 3では、 PCと PC、 PCと PCとをスイッチングハブ〔2〕を介して接

0 3 1 2

続することで、 PCと PC、 PCと PCとは相互に同時にデータ転送可能になる。 PC は、 PCが担当する部分データ X (3)を、 PCは、 PCが担当する部分データ X (0)

3 0 3 0 3 を相互にデータ転送し、 PCは、 PCが担当する部分データ X (2)を、 PCは、 PCが

1 2 1 2 1 担当する部分データ X ( 1 )を相互にデータ転送する。

2

[0071] 次いで、ステップ 4では、 PCと PC、 PCと PC

0 4 1 3

0 4 1 3 0 は、 PCが担当する部分データ X (4)を、 PCは、 PCが担当する部分データ X (0)

4 0 4 0 4 を相互にデータ転送し、 PCは、 PCが担当する部分データ X (3)を、 PCは、 PCが

1 3 1 3 1 担当する部分データ X ( 1 )を相互にデータ転送する。

3

[0072] 次いで、ステップ 5では、 PCと PC、 PCと PC

1 4 2 3

1 4 2 3 1 は、 PCが担当する部分データ X (4)を、 PCは、 PCが担当する部分データ X ( 1 )

4 1 4 1 4 を相互にデータ転送し、 PCは、 PCが担当する部分データ X (3)を、 PCは、 PCが

2 3 2 3 2 担当する部分データ X (2)を相互にデータ転送する。

3

[0073] これらのステップが終了すると、 PCには、 X (0)、 X (0)、 X (0)、 X (0)、 X (0)が

0 0 1 2 3 4 配置され、 PCには、 X ( 1 )、 X ( 1 )、 X ( 1 )、 X ( 1 )、 X ( 1 )が配置され、 PCには、

1 0 1 2 3 4 2

X (2)、 X (2)、 X (2)、 X (2)、 X (2)が配置され、 PCには、 X (3)、 X (3)、 X (3)

0 1 2 3 4 3 0 1 2

、 X (3)、 X (3)が配置され、 PCには、 X (4) X (4)、 X (4)、 X (4)、 X (4)が配

3 4 4 0 1 2 3 4 置されたことになる。なお、データ転送は、一般的には、データをコピーして転送するので、各 pcには、元の部分データ X 0)は残ったままである。

[0074] 以上、 n= 4と n= 5の場合について例示した力一般的に、 n局の場合において、各ステップにおける各ペアには、同じ PCが含まれないようにするとともに、各ステップには、同じ PCの組み合わせのペアが含まれないようにするとの条件の下で、データの配置を完了するのに必要なステップの回数は、 n個の中から 2個のものを取り出す組み合わせの数を、 1回のステップで組み合わせ可能なペアの数で除することによつて得られる。

従って、 nが偶数の場合には、

[0075] [数 1] „C₂ n(n - l) 2

'- ·— = n - l

n 2 n

2

[0076] なので、データの配置を完了するのに必要なステップの回数は n— 1回であり、 nが奇数の場合は、

[0077] [数 2]

„C₂ n(n - l) 2

=— ^ '-■ = n

« -丄 2 n - 1

2

[0078] なので、データの配置を完了するのに必要なステップの回数は n回となる。

[0079] このようにして、 n局の場合に、データの転送を完了するのに必要なステップの理論的な回数は求められるが、実際、この理論的な回数でデータ配置を完了させることのできる、各ステップのペアとペアの PCの具体的な組み合わせも必ず存在する。従つて、本発明の方法は PC力 ^、かなる局数であっても実施可能である。なお、 n局の場合における、各ステップのペアとペアの PCの組み合わせを求める方法は、別に後述する。

[0080] 以上では、各データ Xを n分割した場合について説述した力次に、各データ Xを、

i i 単位データ量である部分データ X (m)に n分割以上可能な場合について説述する。なお、 PCやネットワーク構成については基本的には異ならないので、ここでは、各データ Xの分割と転送方法にっレ、て説述するものとする。

[0081] 単位データ量を、例えば、 q [bit]として、各データ Xを n個以上の部分データに分割可能であるとする。

[0082] 具体的には、各データ Xは、例えば、 Xは、それぞれが q [bit]である部分データ X i 0 0

(0)、X ( 1)、X (2)、…と n個以上に分割でき、 Xは、それぞれ力 ¾ [bit]である部分

0 0 1

データ X (0)、X ( 1)、X (2)、…と n個以上に分割でき、その他の Xについても同様

1 1 1 i で、 q [bit]である部分データ X (0)、 X ( 1 )、 X (2)、…と n個以上に分割できるものとする。換言すれば、 PCのデータ Xが分割された部分データを X (m) (mは勿論 0以上の整数である。）とすれば、 mは n— 1以上の整数を取りうるものであって、さらに、レヽずれの mに対しても、 X (m)のデータ量は q [bit]であるということである。 [0083] なお、ここで「分割可能」なる表現を用いている力既述のとおり、本発明における「分割可能」とは、連続したデータ Xを部分データ X (m)に分割する場合およびデータ Xが部分データ X (m)の集合体である場合も含むものとする。

[0084] 各部分データ X (m)は、そのデータ量はおよそ同じにしなければならないものではない。しかし、一般的には、およそ同じとするのが好適である。例えば、各部分データ X (m)のデータ量を、ケーブル〔3〕の単位時間当たりに転送可能なデータ転送量とおよそ同じとするのである。

[0085] 次に、各 PCにおいて上記のように分割された部分データを、連続する n個の部分一、、ータごとに重複することなくブロック区分する。

具体的には、 PCにおける n個以上の部分データ X (0)、X (1)、X (2)、…を、 0

0 0 0 0

番目のブロックを、部分データ X (0)、Χ (1)、 ···、Χ (η— 2)、Χ (η— 1)カゝらなるもの

0 0 0 0

とし、 1番目のブロックを、部分データ X (η)、 X (η+1)、 ···、 X (2η_2)、 X (2η_1)

0 0 0 0 力なるものとし、同様にして、 α番目（αは 0以上の整数を取りうる。）のブロックは、部分データ X (ηΧ α)、 X (ηΧ α +1)、 ···、 X (ηΧ a +η— 2)、 X (ηΧ a +η— 1)

0 0 0 0

からなるものとするのである。

[0086] 他の PCにおいても同様であって、 PCにおける n個以上の部分データ X (0)、 X (1 i i i

)、 X (2)、…を、 0番目のブロックを、部分データ X (0)、 X (1)、 ···、 X (n-2)、 X (n i i i i i 一 1)からなるものとし、 1番目のブロックを、部分データ X (η)、Χ(η+1)、 "·、Χ(2η i i i

_2)、Xi(2n-l)力なるものとし、同様にして、 α番目のブロックは、部分データ Χ^η X α)、 X (ηΧ α +1)、 ···、 X (ηΧ a +η_2)、 X (ηΧ a +η_1)力らなるものとする i i i

のである。

[0087] 上記のようなブロック区分は必須のものではなぐ連続する n個の部分データごとに重複することなくブロック区分すればよレ、。例えば、 0番目のブロックを、 X (0)、 X (1) i i とし、 1番目のブロックを X (2) X (n+1)とし、 2番目のブロックを X (n + 2)— X (2n i i i i

+ 1)、…とするものでもよレ、。ところで、このようなブロック区分では、 0番目のブロックの部分データの個数が n個以上ではなぐ 2個となる。このことは、既述のブロック区分でも同様のことが言える。つまり、既述のブロック区分では、 PCのひ番目のブロックは、部分データ X (ηΧ α)、 X (ηΧ α +1)、 ···、 X (nX a +n— 2)、 X (nX a +n— 1 i i i i

)からなるとしたが、最終のブロックでは、必ずしも n個の部分データが存在しない場合もある。このような場合におけるデータ配置の方法は後記の <部分データの個数が n個未満の場合 >で説述する。

[0088] 各 PCは、上記のようにブロック区分された各ブロックの部分データの相互相関演算を担当する。

具体的には、 PCは、各ブロックごとに、 0番目のブロックの部分データ X (0)、 X (

0 0 1

0)、 '··、Χ (0)、Χ (0)、 1番目のブロックの部分データ X (η)、Χ (η)、 '··、Χ (η

11 - 2 η-1 0 1 η-2

)、Χ (η)、 2番目のブロックの部分データ X (2η), X (2η)、 '··、Χ (2η), X (2η η-1 0 1 η-2 η - 1

)、…の相互相関演算を担当する。また、 PCは、各ブロックごとに、 0番目のブロック

1

の部分データ X (1)、X (1)、 '··、χ (1)、Χ (1)、 1番目のブロックの部分データ

0 1 11-2 η-1

X (η+1)、 X (η+1)、■·■、 X (η+1)、 X (η+1)、 2番目のブロックの部分デー

0 1 η-2 η-1

タ X (2η+1)、Χ (2η+1)、 · 、Χ (2η+1)、Χ (2η+1)、…の相互相関演算を

0 1 η-2 η-1

担当する。他の PCでも同様であり、 k番目の PCである PCは、各ブロックごとに、 0番

k

目のブロックの部分データ X (k)、 X (k)、 ···、 X (k)、 X (k)、 1番目のブロックの

0 1 n-2 n-1

部分データ X (n + k)、 X (n + k)、 ···、 X (n + k)、X (n+k)、 2番目のブロックの

0 1 n-2 n-1

部分データ X (2n + k)、X (2n + k)、 ·'·、Χ (2n + k)、X (2n + k)、…の相互相

0 1 n-2 n-1

関演算を担当する。換言すれば、 k番目の PCである PCは、各 PCにおける（k+nX k i

ひ）番目の部分データ X (k + nX α)の相互相関演算を担当するものであって、この部分データ X(k+nX α)は、 α番目のブロックに含まれるものである。

[0089] このように、 k番目の PCで、 PCの外部記憶装置〔18〕に格納される（k+nX α)番

k i

目の部分データ X (k + nX a )の相互相関演算を行えるようにするには、 k番目の P Cに、 PCの外部記憶装置〔18〕に格納される（k+nXひ）番目の部分データ X (k+ k i i nX α)を配置しなければならなレヽ（図 4参照）。

[0090] このデータ配置の方法は、各の各ブロックには、 n個の連続する部分データが含まれるので、各ブロックごとに、 n分割の場合で説明した方法を適用すればよい。つまり、各 PC間で、 X (0)— X.(n_l)のデータ配置、 X (n)一 X (2n_l)のデータ配置、 X (2n) -X (3n— 1)のデータ配置のように、各ブロックごとにデータ配置を行うのである (具体的な詳細は、 n分割の場合の説明が各ブロックごとに妥当する。）。

[0091] <部分データの個数が n個未満の場合 >

既述のとおり、あるブロックの部分データの個数力個未満になる場合がある。このような場合の、このブロックにおけるデータ配置の方法を以下に具体例を示して説述する。要すれば、部分データの個数力個の場合と同様であるが、ここでは、 n=4の場合で、 0番目のブロックの部分データの個数が 2個の場合で説明する。

[0092] データ配置前の各 PCにおける 0番目のブロックの部分データの配置の状況は以下となる。

PC :X (0)、 X (1)

0 0 0

PC :X (0)、 X (1)

1 1 1

PC :X (0)、 X (1)

2 2 2

PC :X (0)、 X (1)

3 3 3

[0093] ここで、 n=4の場合の既述のステップは、

ステップ 1： (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 1 2 3

ステップ 2 : (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 3 1 2

ステップ 3 : (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 2 1 3

である。

そこで、このステップに従えばよぐステップ 1では、ペア（PC、 PC )で、 PCの X (

0 1 0 0

1)と PCの X (0)を相互にデータ転送し、ペア（PC、 PC )では何もしなレ、。ステップ

1 1 2 3

2では、ペア（PC、 PC )で、 PC力ら PCへ X (0)をデータ転送し、ペア（PC、 PC )

0 3 3 0 3 1 2 で、 PC力ら PCへ X (1)をデータ転送する。ステップ 3では、ペア（PC、 PC )で、 P

2 1 2 0 2

C力ら PCへ X (0)をデータ転送し、ペア（PC、 PC )で、 PC力ら PCへ X (1)をデ

2 0 2 1 3 3 1 3 ータ転送するのである。

[0094] このように、あた力も n個の部分データがある場合の如ぐ同様のステップを繰り返せばよぐペアの相手方 PCの担当する部分データの存在しない場合には、いわば半二重通信のように一方からのデータ転送のみを行えばよいのである。

[0095] このように、データを、単位データ量である n個以上の部分データに分割して、さらに部分データをブロック区分することによって、例えば、 VLBI観測を行いデータを継続的に収集 ·格納しながら、既に外部記憶装置に格納されたデータを部分データに分割して、適宜ブロックごとに各局へのデータ配置を行うことができるので、観測におよそ並行して、既に収集されたデータの相互相関演算ができることになる。

[0096] < PCのペアの組み合わせ方 >

数 1、数 2に示したように、 n局の場合に、データの転送を完了するのに必要なステップの理論的な回数は求められる力具体的に、各ステップにおけるペアをどのようにして組み合わせるかが問題となる。

n= 6の場合を具体的に例示する。

n=6の場合で、最初の 3回のステップにおけるペアの組み合わせとして、例えば、次のようなペアの組み合わせを考える。

ステップ 1： (PC、 PC ) (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 1 2 3 4 5

ステップ 2 : (PC、 PC ) (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 5 1 2 3 4

ステップ 3 : (PC、 PC ) (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 3 1 4 2 5

[0097] この場合に、各ステップにおける各ペアには、同じ PCが含まれないようにするとともに、各ステップには、同じ PCの組み合わせのペアが含まれないようにするとの条件の下、続くステップのペアの組み合わせを考えると、例えば次のように最低 3回のステツプが必要になる。

ステップ 4 : (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 4 1 3

ステップ 5 : (PC、 PC ) (PC、 PC )

0 2 1 5

ステップ 6： (PC、 PC ) (PC、 PC )

2 4 3 5

[0098] つまり、数 1に示したように、 n=6の場合には 5回で完了できるはずのところ、各ステップのペアとペアの PCの組み合わせ方によってはこの場合のように計 6回のステップが必要となってしまう。ステップの回数が増えれば、通常、データを配置するのに掛かる時間が長くなるので効率が悪い。これは、各ステップにおけるペアとペアにおける PCを任意に組み合わすことによっては、必ずしも理論的な回数ではデータの配置を完了することができず、効率の良いデータの配置が行えないことを示している。

[0099] そこで、 n局の場合に、理論的な回数でデータの配置を完了するための、各ステツプにおいて組み合わせるペアとペアにおける PCの具体的な組み合わせを求める方法を以下に説述する。

[0100] 局数 nが 2の場合は自明なので、 3以上の場合を考えればょレ、。

まず、 nが奇数の場合、円周上に等間隔で n個の点を打ち（正 n角形をつくることに同じ）、各点に、例えば時計回りに順番に、 0から n-1までの番号を付ける。この円周上の n個の点が PCに対応するのである。つまり、 nが奇数の場合に、 n回（この回数は数 2から明らかである。 )の各ステップにおいて組み合わせるペアとペアにおける P Cの具体的な組み合わせを求めることは、円周上に等間隔に打たれた各点の間で引くことのできる総ての対角線を、 1個の対角線群力 S1つの点から複数の対角線を引くことのなレ、 (n— 1) 2個の対角線で構成される、 n個の対角線群に分離することに同じであって、逆に言えば、できるだけ 1回のステップで多くの点から、各点からは複数の対角線を引いてはならないという条件の下、対角線を引く操作を行い、この操作を n回繰り返すことで、円周上に等間隔に打たれた各点の間で、重複する対角線なくしていわゆるダイアモンドパターンを描ききる方法を求めればよいことになる。

[0101] まず、ステップ 1 (以上では、ステップの番号は丸数字で示していた力以下では、表記の都合上、単なる数字で示すものとする。）では、 0番が付された点以外の n— 1 個の点において、 0番の点から円の中心を通る直径線を引き、その線に対称な各 2点でペアをつくる。この（n— 1) /2個のペア力 \ステップ 1において組み合わせるペアであり、この各ペアが、ペアにおける PCの具体的な組み合わせとなるのである。具体的には、例えば n= 7の場合、ステップ 1において組み合わせるペアとペアにおける PC の具体的な組み合わせは、（pc、 PC ) (PC、 PC ) (PC、 PC )となる。

1 6 2 5 3 4

[0102] 次に、ステップ 2では、 1番が付された点以外の n— 1個の点において、 1番の点から円の中心を通る直径線を引き、その線に対称な各 2点でペアをつくる。この（n— 1)Z 2個のペアが、ステップ 2において組み合わせるペアであり、この各ペアが、ペアにおける PCの具体的な組み合わせとなるのである。具体的には、例えば n= 7の場合、ステツプ 2において組み合わせるペアとペアにおける PCの具体的な組み合わせは、（P C、 PC ) (PC、 PC ) (PC、 PC )となる。

2 0 3 6 4 5

[0103] 以下同様にして、各ステップにおいて組み合わせるペアとペアにおける PCの具体的な組み合わせを求めることができる。即ち、ステップ R (Rは自然数）では、 R— 1番が付された点以外の n— 1個の点において、 R— 1番の点から円の中心を通る直径線を引き、その線に対称な各 2点でペアをつくる。この（n— 1) /2個のペアが、ステップ Rにおいて組み合わせるペアであり、この各ペアが、ペアにおける PCの具体的な組み合わせとなるのである。そして、 R— 1番の点から円の中心を通る直径線を引き、その線に対称な各 2点でペアをつくることを、 n個の各点で行えばよいので、全部のステップの回数は nとなる。

[0104] 次に、 nが偶数の場合には、 n— 1個の PCと 1局の PCとの和集合と考えればよい。

換言すれば、 nが偶数の場合には、 n-1 (勿論これは奇数である。）の場合に適用する上記方法において、各ステップにおいて対角線が引けずに必ず余る 1点と、 1局の PC即ちここでは円周外の 1点とを線で結ぶものと考えればよく（この具体的な PCの組み合わせが 1つ増えることによって、各ステップにおけるペアは (n— 1— 1) /2 + 1 =nZ2個となる。）、全部のステップの回数は n— 1となる。

[0105] 以上のようにして、各ステップにおいて組み合わせるペアとペアにおける PCの具体的な組み合わせが求められるのである力無論、このステップの順番とおりでなければならなレ、ものではなぐ適宜入れ替えてもよレ、。

また、ここに示した各ステップのペアとペアの PCの組み合わせを求める方法によつて得られる組み合わせだけしかありえないというものではなレ、。し力しながら、この付録に示した方法に依れば、 PCの局数がいかなる場合であっても、理論的な回数でデータの配置を完了することが可能な各ステップのペアの組み合わせが容易に必ず得られるのであって、特に局数が大きい場合に有益である。

[0106] く全二重通信可能な集線装置を用いる場合 > 以上においては、複数の PCがケーブル〔3〕を介して、スイッチングハブ〔2〕に接続する形態を説述した。集線装置としてのスイッチングハブ〔2〕に、全二重通信可能なものを用いて、全ての計算機 PC で同時にデータ交換を行うと、 PCの局数 nの奇偶に関わらず、データ転送効率を向上させることが可能になる。

[0107] 図 5は、 PCの局数が奇数、 n= 5の場合に、全二重通信可能な集線装置を用いて、データ交換を行う処理ステップを示す図である。

前記と同様、 5局の PC、 PC、 PC、 PC、 PCにおいて、各 PCの外部記憶装置に

0 1 2 3 4 は、データが格納され 5つの部分データに分割される。即ち、 PCの外部記憶装置に

0

は、部分データ X (0)、 X (1)、 X (2)、 X (3)、 X (4)が、 PCの外部記憶装置には

0 0 0 0 0 1

、部分データ X (0)、 X (1)、 X (2)、 X (3)、 X (4)が、 PCの外部記憶装置には、

1 1 1 1 1 2

部分データ X (0)、 X (1)、 X (2)、 X (3)、 X (4)が、 PCの外部記憶装置には、部

2 2 2 2 2 3

分データ X (0)、 X (1)、 X (2)、 X (3)、 X (4)が、 PCの外部記憶装置には、部分

3 3 3 3 3 4

データ X (0)、 X (1)、 X (2)、 X (3)、 X (4)が格納されている。

4 4 4 4 4

[0108] データの送り側の PCとデータの受け側の PCの間で、該 PCの担当する部分データを転送するステップを前記と同様に繰り返す。

図示のように、次のステップの各対応でデータ転送を行う。

ステップ 1 : PC→ PC

i i+1

ステップ 2： PC→ PC

i i+2

ステップ 3 : PC→ PC

i i+3

ステップ 4： pc → PC

i i+4

必ずこの順番によるものではなぐ適宜入れ替えても良い。

iは、 PCの局番を示す数であり 1から 4までの整数である。 i+ 1等が 4を超えた場合は、 4を減じた値 1に戻って指標する。

PCの局数力 ¾= 5の場合に限らず、奇数の場合一般で同様である。

[0109] これによると、 PCの局数 nが奇数であっても、ステップを n-1回繰り返すことによつて、短時間で効率よく処理できる。

産業上の利用可能性

[0110] 本発明のデータ配置方法及び装置は、例えば、 VLBI観測によって電波望遠鏡で得られる時系列データのようにデータ量が大規模な場合であっても、複数局の計算機の各記憶装置に格納された相互相関演算の対象となるデータを、相互相関演算を担当する計算機ごとに部分データに分割して効率的に配置するので、コストの大きい専用コンピュータを利用せずに、安価な汎用コンピュータでの相互相関演算の分散処理を可能にする。また、各ステップにおける転送時間が局数 nに依存せず、さらに、総ステップ数は数 1、数 2に示したとおり、 n回または n— 1回で済む。

[0111] また、データを、単位データ量である部分データに n個以上分割し、さらに連続する n個の部分データごとに重複することなくブロック区分して、ブロックごとにデータ配置を行うことで、データ収集を行いながら、既に収集されたデータの各局への配置が可能になり、データ収集におよそ並行して、既に収集されたデータの相互相関演算ができることになる。

とくに、ネットワーク媒体または集線装置を全二重通信可能なもので構成することで、 nの奇偶に関わらず n— 1回のステップで済ませることができ、データ配置の処理時間を短縮できる。

Claims

請求の範囲

[1] n局（nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n— 1までの整数を取りうる。 )が、ネ

i

ットワーク媒体によって、スイッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、

各計算機 PCは、相互相関演算の対象となるデータ X (iは 0から n-1までの整数を

1 I

取りうる。）が格納される記憶装置を備え、

各計算機 PCにおける上記データ Xは、部分データ X (j) (jは 0から n— 1までの整数を取りうる。）に n分割可能であり、

k番目（kは 0から n— 1までの整数を取りうる。）の計算機 PCは、各計算機 PCにお

k i ける k番目の部分データ X (k)の相互相関演算を担当するものであって、

さらに、

上記集線装置または通信ネットワークを介してデータ転送可能に接続された計算機 2局ずつの各ペアにおいて、接続された 2局の計算機の間で相互に、接続された相手方計算機に対して、該計算機の担当する部分データを転送するステップを繰り返す、

ことを特徴とするデータ配置方法。

[2] 上記ステップを、 nが偶数の場合には n— 1回、 nが奇数の場合には n回繰り返すとともに、

各ステップにおいて、上記各ペアに同一の計算機を重複することなぐ且つ、全てのステップをとおして同一のペアを重複することなく割り当てる、

請求項 1に記載のデータ配置方法。

[3] n局（nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n_lまでの整数を取りうる。 )が、ネ

i

ットワーク媒体によって、全二重通信可能なスイッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、

i i

取りうる。）が格納される記憶装置を備え、

各計算機 PCにおける上記データ Xは、部分データ X (j) (jは 0から n— 1までの整数

1 1 1

を取りうる。）に n分割可能であり、 k番目（kは 0から n— 1までの整数を取りうる。）の計算機 PCは、各計算機 PCにお

さらに、

上記集線装置または通信ネットワークを介してデータ転送可能に接続された計算機において、データを送る側の計算機とデータを受ける側の計算機の間で、該計算機の担当する部分データを転送するステップを繰り返すにあたり、

各ステップにおいて、データ送り側計算機からデータ受け側計算機への対応に同一の計算機を重複することなぐ且つ、全てのステップをとおして同一の対応を重複することなく割り当てるとともに、該ステップを、 nが偶数奇数いずれの場合にも n— 1回繰り返す、

ことを特徴とするデータ配置方法。

[4] n局（nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n_lまでの整数を取りうる。 )が、ネ

i

ットワーク媒体によって、スイッチング機能を有する集線

装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、

各計算機 PCは、相互相関演算の対象となるデータ X (iは 0から n-1までの整数を取りうる。）が格納される記憶装置を備え、

各計算機 PCにおける上記データ Xは、単位データ量である部分データ X (m) (m

1 1 1 は 0以上の整数を取りうる。）に n個以上分割可能であり、かつ、連続する n個の部分データごとに重複することなくブロック区分可能であり、

k i ける各ブロックの k番目の部分データの相互相関演算を担当するものであって、さらに、上記ブロックごとに、

ことを特徴とするデータ配置方法。

[5] 上記ひ番目（ひは 0以上の整数を取りうる。）のブロックには、 n X ひ番目力（n X ひ +n— 1)番目までの部分データを含み、

k番目の計算機 PCは、各計算機 PCにおける（k + n X α )番目の部分データ X (k k i i

+ n X α )の相互相関演算を担当するものである、

請求項 4に記載のデータ配置方法。

[6] 上記ブロックごとに、

上記ステップを、 nが偶数の場合には n— 1回、 nが奇数の場合には n回繰り返すとともに、

各ステップにおいて、上記各ペアに同一の計算機を重複することなぐ且つ、全てのステップをとおして同一のペアを重複することなく割り当てることを繰り返す、請求項 4または 5に記載のデータ配置方法。

[7] n局（nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n— 1までの整数を取りうる。 )が、ネ

i

i i

取りうる。）が格納される記憶装置を備え、

各ステップにおいて、データ送り側計算機からデータ受け側計算機への対応に同一の計算機を重複することなぐ且つ、全てのステップをとおして同一の対応を重複することなく割り当てるとともに、該ステップを、 nが偶数奇数いずれの場合にも n— 1回繰り返す、ことを特徴とするデータ配置方法。

[8] 計算機が汎用計算機である、

請求項 1から 7いずれかに記載のデータ配置方法。

[9] ネットワーク媒体が全二重通信可能である、

請求項 1ないし 8いずれかに記載のデータ配置方法。

[10] 上記データが、電波望遠鏡による観測によって得られる時系列データである、

請求項 1から 9いずれかに記載のデータ配置方法。

[11] n局（nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n— 1までの整数を取りうる。 )が、ネットワーク媒体によって、スイッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、

各計算機 PCは、相互相関演算の対象となるデータ X (iは 0から n-1までの整数を取りうる。）が格納される記憶装置を少なくとも備え、

k番目（kは 0から n— 1までの整数を取りうる。）の計算機 PCは、各計算機 PCにおける k番目の部分データ X (k)の相互相関演算を担当するものであって、

さらに、

上記集線装置または通信ネットワークを介してデータ転送可能に接続された計算機 2局ずつの各ペアにおいて、接続された 2局の計算機の間で相互に、接続された相手方計算機に対して、該計算機の担当する部分データを転送するステップを繰り返すデータ転送手段を備える、

ことを特徴とするデータ配置装置。

[12] n局（nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n— 1までの整数を取りうる。 )力ネットワーク媒体によって、スイッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、

各計算機 PCにおける上記データ Xは、単位データ量である部分データ X (m) (m は 0以上の整数を取りうる。）に n個以上分割可能であり、かつ、連続する n個の部分データごとに重複することなくブロック区分可能であり、

ことを特徴とするデータ配置装置。

[13] n局（nは 2以上の自然数）の計算機 PC (iは 0から n— 1までの整数を取りうる。 )が、ネ

i

i i

取りうる。）が格納される記憶装置を備え、

1 1 1

を取りうる。）に n分割可能であり、

さらに、

各ステップにおいて、データ送り側計算機からデータ受け側計算機への対応に同一の計算機を重複することなぐ且つ、全てのステップをとおして同一の対応を重複することなく割り当てるとともに、該ステップを、 nが偶数奇数いずれの場合にも n— 1回繰り返すデータ転送手段を備える、

ことを特徴とするデータ配置装置。

[14] n局（nは 2以上の自然数）の計算機 PC^iは 0から n— 1

までの整数を取りうる。）が、ネットワーク媒体によって、全二重通信可能なスィッチング機能を有する集線装置または通信ネットワークに接続されるネットワーク構成において、

k番目（kは 0から n_lまでの整数を取りうる。）の計算機 PCは、各計算機 PCにお

ことを特徴とするデータ配置装置。

[15] 上記ネットワーク媒体が、全二重通信可能である、

請求項 11から 14のいずれかに記載のデータ配置装置。