JPH07230435A - 可変構造別系統ネットワークを有する並列計算機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 並列計算機システム全体の効率を低下させる
ことなく、各種情報を効率良く通信する。 【構成】 それぞれがメモリを有する複数のプロセッサ
と、該複数のプロセッサを互いに接続するネットワーク
とから構成され、前記複数のプロセッサ間で制御情報を
含む複数種類の情報を送受信して情報処理を行う並列計
算機であって、前記ネットワークは、少なくとも計算対
象データの送受信を行うデータネットワークと、前記複
数のプロセッサ間で少なくとも制御情報の送受信を行う
別系統ネットワークとからなり、前記複数のプロセッサ
は、該複数のプロセッサ間で送受信する情報の種類に応
じて前記別系統ネットワークとの接続形態を変更するプ
ログラマブルスイッチを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、並列計算機に関し、特
に、複数のプロセッサを、機能を分担した２系統のネッ
トワークで接続した可変構造別系列ネットワークを有す
る並列計算機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、大量のデータを高速に計算処理す
る計算機システムとして、それぞれが独自のメモリを有
する多数の演算処理装置（以下、プロセッサという）ネ
ットワークで相互に接続し、各種情報の通信を行いなが
ら情報処理（主に計算処理）を行う分散記憶型の並列計
算機システムがある。

【０００３】ただし、前記並列計算機システムにおいて
は、物理的に分散したメモリに格納された大量の計算対
象データを用いて統一のとれた処理を行うために、計算
の直接の対象となるデータの他に、さまざまな種類の情
報が各プロセッサ間で通信されることになる。

【０００４】以下、計算対象データおよび制御情報など
の通信の種類について整理して説明する。

【０００５】（１）計算対象データの通信 データの量という観点から言えば、計算の直接の対象と
なるデータの通信が最も量が多い。

【０００６】（２）制御データ通信 通信の優先度という観点から言えば、オペレーティング
システムがシステム全体の資源管理のために行う制御情
報の通信など、大量データの通信に先駈けて行われるべ
き少量データの通信や、時計合わせ情報などのタイミン
グが重要となる情報の通信がある。

【０００７】（３）放送型の通信 また、各プロセッサの状態問い合わせなどのようにブロ
ードキャストで行われるべき通信があるが、この種の通
信は、１回の通信がネットワーク全体を使用するため、
１対１で行われている大量データの通信と競合する一方
で、優先度が高い。

【０００８】（４）計算結果出力データ 計算対象データ通信のうちでも、計算の準備あるいは結
果として、各プロセッサのメモリと入出力装置との間で
データが転送される通信処理は、通信速度が入出力装置
の性能で抑えられる点、各プロセッサから見れば入出力
処理であるという点、および進行中の計算処理と独立に
行いうるという点において、別個に考えることができ
る。

【０００９】（５）リセット要求伝達 特定プロセッサの障害発生時に、障害を検知したプロセ
ッサから速やかにリセット処理を行うことができなけれ
ばならない。

【００１０】（６）メモリのダンプ出力 また、障害原因解析のためにメモリ内容を磁気テープな
どへダンプ出力処理を行うが、この大量データの通信処
理が、正常プロセッサ群での通信処理の妨げとなるのは
望ましくない。

【００１１】（７）予備通信路 データネットワークにおける障害発生時に、通信不可能
な箇所の発生を回避するために、何らかの予備通信路を
確保しての縮退運転が行えることが望ましい。

【００１２】（８）デバッグ情報の通信 通信処理を司る基本ソフトウェアのデバッグのために、
データネットワークの状態を保持したままでのデバッグ
情報の収集が可能でなければならない。

【００１３】（９）性能測定情報の通信 ハードウェアおよびソフトウェアの性能測定の一環とし
て、データネットワークの性能測定を行う必要がある
が、この測定に関わる情報の通信を同一のネットワーク
で行うと、通信の状態が変わることになり望ましくな
い。

【００１４】（１０）ハードウェア調整情報 ハードウェアの調整のために、任意のプロセッサの状態
を表示あるいは変更する手段が必要である。

【００１５】ところで、前記通信の種類、要求される転
送性能、あるいは優先度の異なる様々な種類の通信を物
理的に１系統のネットワークにおいて行うことは、通信
効率の低下を招き、ひいては並列計算機システム全体の
効率を低下させるという問題がある。

【００１６】また、通信の性質上、同一のネットワーク
で行うことのできないもの、あるいは望ましくないもの
もある。

【００１７】そこで、これら異なる種類の情報の通信効
率を向上させるために、計算対象データの通信に用いる
主系統のデータネットワークとはハードウェア的に独立
させた別系統ネットワークを、通信の種類に対応して、
その機能を専用に行うものとして設けることが種々考案
されている。

【００１８】例えば、前記放送型の通信の一例として、
特開平４−２８７１５３号公報（発明の名称：並列計算
機システム）に開示されているように、ブロードキャス
ト通信専用に１方向の通信路を設けることにより、経済
的に通信の効率を向上させるネットワーク構成方式があ
る。

【００１９】また、計算対象データの通信路とは別の通
信路を設ける場合、例えば、特開平３−２６８０５４号
公報（発明の名称：高速並列処理システム）に開示され
ている技術として、認識処理専用の並列処理システムに
関し、計算機システム全体管理用、処理ごとに必要な制
御情報用、および計算の対象となるデータ用の３系統の
通信路を独立に設ける構成が知られている。

【００２０】また、同様に、計算対象データの通信路と
は別の通信路を設けた一例として、特開平２−６２６５
４号公報（発明の名称：プログラマブルマルチプロセッ
サ）に開示されているように、当該計算機システムに適
用される用途に応じて、動的にプロセッサ間の接続形態
が変更可能なネットワーク構成方式として、メモリに入
力するデータを変えることで、プロセッサ間の相互接続
状態を可変とする構成が考案されている。

【００２１】また、特開昭６２−２６３５６３号公報
（発明の名称：ネットワーク構成方式）に開示されてい
るように、複数のプロセッサ間を円環状に接続するトー
ラス型ネットワークにおいて、当該計算機システムに適
用される用途に応じて、各プロセッサに付随する通信ポ
ート間を接続するバイパス通信路を設けることにより、
ネットワークの構成を動的に変更可能な構成方式とする
技術が知られている。

【００２２】このトーラス型ネットワークにおいて、プ
ロセッサ間に追加したスイッチを切り替えることによっ
て、トーラス型ネットワークの分割再構成、効率の良い
グローバル演算、および放送型通信を可能とする構成方
式として、並列処理シンポジウム（ＪＳＰＰ’９３論文
集１７５頁「分割再構成可能なトーラスネットワー
ク」）に提案されている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記複
数種類の通信ごとに、物理的に別系統のネットワークを
設けることは、必然的にプロセッサ間の配線数が増加す
るという問題があった。

【００２４】また、３種類以上の通信が同時に発生する
可能性は低いことを鑑みれば経済的ではないと言える。

【００２５】さらに、全配線数の物理的限界から、高性
能を要求される主系統のデータネットワークのデータ転
送性能が制限され、並列計算機システム全体の効率を低
下させるという問題があった。

【００２６】本発明の目的は、並列計算機システム全体
の効率を低下させることなく、各種情報の通信を効率良
く行うことを可能とする別系統可変構造ネットワークを
有する並列計算機を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【００２８】すなわち、それぞれがメモリを有する複数
のプロセッサと、該複数のプロセッサを互いに接続する
ネットワークとから構成され、前記複数のプロセッサ間
で制御情報を含む複数種類の情報を送受信して情報処理
を行う並列計算機であって、前記ネットワークは、少な
くとも計算対象データの送受信を行うデータネットワー
クと、前記複数のプロセッサ間で少なくとも制御情報の
送受信を行う別系統ネットワークとからなり、前記複数
のプロセッサは、該複数のプロセッサ間で送受信する情
報の種類に応じて前記別系統ネットワークとの接続形態
を変更するプログラマブルスイッチを有するものであ
る。

【００２９】また、前記複数のプロセッサのうち少なく
とも１つは、入出力装置へアクセスするインターフェイ
スを有し、前記別系統ネットワークを、前記複数のプロ
セッサ間を円環状に接続するトーラス型を基本型として
接続し、前記インターフェイスを有するプロセッサが、
前記複数のプロセッサと前記別系統ネットワークとの接
続形態を管理するものである。

【００３０】

【作用】前記手段によれば、前記複数のプロセッサ間を
接続するネットワークを、主に計算対象データを送受信
するデータネットワークと、各プロセッサ間の制御情報
を含む複数種類の情報を送受信する別系統ネットワーク
の２系統とし、各プロセッサが有するプログラマブルス
イッチによって、各プロセッサ間で送受信する情報の種
類に応じて前記別系統ネットワークの接続形態を変更す
るので、前記計算対象データの送受信に支障を与えるこ
となく各種情報の通信を効率良く行うことができる。

【００３１】また、前記別系統ネットワークを、前記複
数のプロセッサ間を円環状に接続するトーラス型を基本
型として接続し、この接続形態を入出力装置へアクセス
するインターフェイスを有するプロセッサが管理するの
で、並列計算機システム全体の効率を低下させることな
く、各種情報の通信を効率良く行うことができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００３３】図１は、本発明を適用した並列計算機シス
テムの構成を示すブロック構成図である。

【００３４】なお、本実施例における並列計算機システ
ムは、複数のプロセッサを円環状に接続し、かつ複数の
階層からなる階層トーラス型ネットワークからなるシス
テムを想定しているが、図１〜図７までは、便宜上単一
階層のネットワークについて説明することとする。

【００３５】図１において、１は並列計算機システム、
２はプロセッサＡ、３はプロセッサＢ、４はプロセッサ
Ｃ、５はデータネットワーク、６は別系ネットワーク、
７は要素ネットワーク、および８はプログラマブルスイ
ッチである。

【００３６】本実施例の並列計算機システムにおいて、
図１に示すように、プロセッサＡ２は、入出力装置（図
示していない）へのインターフェースを有していないプ
ロセッサであり、プロセッサＢ３およびプロセッサＣ４
は、入出力装置へのインターフェースを有するプロセッ
サである。

【００３７】また、プロセッサＢ３は、要素ネットワー
ク７の管理プロセッサであり、プロセッサＣ４は、最上
位階層の要素ネットワーク７の管理プロセッサである。

【００３８】図１に示すように、プロセッサＡ２、プロ
セッサＢ３、およびプロセッサＣ４がデータネットワー
ク５に接続されている。

【００３９】また同時に、プロセッサＡ２、プロセッサ
Ｂ３、およびプロセッサＣ４を相互に接続する別系統ネ
ットワーク６を、プロセッサＡ２、プロセッサＢ３、お
よびプロセッサＣ４に付随しているプログラマブルスイ
ッチ８により、実行する通信の種類に応じて接続形態を
動的に変更することができる可変構造のネットワークと
して設けるものである。

【００４０】前記別系統ネットワーク６は、入出力処理
に関わる通信処理においては、大量のデータを入出力装
置へのインターフェースを有するプロセッサＢ３および
プロセッサＣ４に対して通信する。

【００４１】また、大量データの高速転送を実現するた
め、別系統ネットワーク６の基本型は、最も構造が簡単
でプロセッサ間の配線長の短い等方的接続であるトーラ
ス型をその要素とし、これを階層的に組み合わせた階層
トーラス型とする。

【００４２】前記要素ネットワーク７は、入出力装置へ
のインターフェースを有するプロセッサＢ３およびプロ
セッサＣ４のうちの１つを含んでおり、このプロセッサ
Ｂ３、プロセッサＣ４が、要素ネットワーク７の構造を
管理する。

【００４３】すなわち、プロセッサＢ３およびプロセッ
サＣ４から他のプロセッサＡ２内のプログラマブルスイ
ッチ８に対して発する指示によって、プロセッサ群に対
する要素ネットワーク７の接続を実行する通信の種類に
応じた接続形態に変更することができる。

【００４４】また、各要素ネットワーク７に接続されて
いるプロセッサＡ２から、管理プロセッサであるプロセ
ッサＢ３およびプロセッサＣ４をコールすることができ
る。

【００４５】また、最上位階層の要素ネットワーク７の
管理プロセッサであるプロセッサＣ４は、並列計算機シ
ステム全体の管理プロセッサとして、コンソールディス
プレイ（図示していない）を備え、本実施例における並
列計算機システムのハードウェア全般の調整機能を有す
るものである。

【００４６】また、各プロセッサ（プロセッサＡ２、Ｂ
３、Ｃ４）は、入出力処理に関わる通信処理など、比較
的優先度の低い通信を別系統ネットワーク６にて実行中
に、高優先度の通信実行のための接続形態変更要求を受
け付けるための、通信中断処理を行う機能を有するもの
である。

【００４７】これにより、主系統のデータネットワーク
５は、メモリが各プロセッサに分散していることに伴
い、どのような計算処理においても頻繁に発生する計算
対象データ移動のためのデータ通信のために専ら用いる
ことができ、この大量データの通信状態にかかわらず、
制御系の通信処理、放送処理、入出力処理、障害処理な
どを計算処理と並行して効率良く実行することができ
る。

【００４８】また、主系統のデータネットワーク５を、
２つのプロセッサの間での大量データ通信に最適化した
設計を行うことにより、高性能データ転送を実現するこ
とができる。

【００４９】さらに、従来の並列計算機システムにおい
ても、ハードウェア調整、診断のための別系統のネット
ワークは設けられているが、本実施例によれば、調整、
診断の際にしか用いられることのなかった別系統ネット
ワーク６を、通常運転時も活用できることになり、経済
的である。

【００５０】以下に、本実施例の並列計算機システムの
主要部の詳細について説明する。

【００５１】図２、図３は本実施例の前記各プロセッサ
の具体的構成例を示した図であり、図２は入出力装置へ
のインターフェースを有しないプロセッサＡ２の構成例
を示す図、図３は入出力装置へのインターフェースを有
するプロセッサＢ３、およびプロセッサＣ４の構成例を
示す図である。

【００５２】図２、図３に示すように、各プロセッサ
（プロセッサＡ２、Ｂ３、Ｃ４）は、データ格納用のメ
モリ２１、３１と、メモリに格納されているデータを用
いて演算を行う演算処理部２０、３０と、ネットワーク
５、６とのインターフェース制御を行う通信制御部２
２、３２、各プロセッサが独自に有する時計２４、３４
と、入出力装置へのインターフェースとなる入出力制御
部３５と、および別系統ネットワーク６との接続制御を
行うプログラマブルスイッチ部２３、３３とから構成さ
れる。

【００５３】なお、ここで時計２４、３４、および入出
力制御部３５は、通信制御部２２、３２に接続されるも
のとする。

【００５４】図４は本実施例の階層構造をなす別系統ネ
ットワーク６の各階層を構成する要素ネットワーク７の
一構成例を示す図である。

【００５５】図４において、２２、３２は通信制御部、
２３、３３はプログラマブルスイッチ部、３５は入出力
制御部、４０は共通線、４１はコール線、４２はリセッ
ト線、および４３は上位階層要素ネットワークである。

【００５６】図４に示すように、要素ネットワーク７
は、共通線４０、コール線４１、およびリセット線４２
の３種類の信号線からなり、入出力装置へのインターフ
ェースを有するプロセッサＢ３により管理されており、
残りのプロセッサは、入出力装置へのインターフェース
を有しないプロセッサＡ２で構成される。

【００５７】上位階層要素ネットワーク４３では、上位
階層要素ネットワーク４３と下位階層の要素ネットワー
ク７を接続し下位階層の要素ネットワーク７を管理する
プロセッサＢ３を、構成要素として有するものである。

【００５８】共通線４０は、本実施例におけるデータネ
ットワーク５が大量データの通信にも用いられることか
ら、配線長の短いトーラス型に配線されるが、要素ネッ
トワーク７上で行われる通信の種類によって、プロセッ
サＡ２、Ｂ３との接続状態、および信号線の有する意味
が変更される信号線群である。

【００５９】コール線４１は、要素ネットワーク７に接
続されるプロセッサＡ２が、接続形態変更要求を行うこ
と、あるいは要求を受けて接続形態変更を行ったこと
を、管理プロセッサであるプロセッサＢ３に通知するた
めのものである。

【００６０】リセット線４２は、コール線４１あるいは
上位階層要素ネットワーク４３からの接続形態変更要求
を受けて、共通線４０の接続状態を、次に変更する接続
形態を接続プロセッサに通知するための接続形態、例え
ば、バス型６２（図６（Ｃ）参照）に変更するようにプ
ログラマブルスイッチ部２３、３３に指示するための信
号線である。

【００６１】図５は本実施例の各プロセッサに付随する
プログラマブルスイッチ部の構成例を示す図である。

【００６２】なお、図５においては、プロセッサＢ３の
プログラマブルスイッチ部３３を一例として示すもので
ある。

【００６３】図５に示すように、プログラマブルスイッ
チ部３３は、通信制御部３２と、共通線４０との間の接
続関係を選択するセレクタ３３０と、セレクタ３３０を
制御する制御部３３１とから構成される。

【００６４】また、上位階層要素ネットワーク４３との
インターフェースとして、セレクタ３３２が設けられ、
上下階層間の接続としてセレクタ３３０およびセレクタ
３３２の間が中継用のＦＩＦＯ(First-In-First-Out:先
入れ先出しキュー)３３３を介して接続されている。

【００６５】さらに、セレクタ３３０およびセレクタ３
３２には、通信の種類に応じて要素ネットワーク７の接
続形態を変更するために、ＦＩＦＯ３３４、３３５が設
けられている。

【００６６】図６は本実施例の別系統ネットワークの接
続パターンを説明するための説明図である。

【００６７】図６（Ａ）に示すように、セレクタ３３０
には、中継用のＦＩＦＯ３３４が設けられており、共通
線４０と通信制御部２２への接続線６０との接続を複数
の接続パターンに変更する。

【００６８】図６（Ｂ）〜（Ｇ）は接続パターンを示す
図であり、（Ｂ）はトーラス型６１、（Ｃ）はバス型６
２、（Ｄ）は１対１（接続）型６３、（Ｅ）は１対１
（非接続）型６４ａ、および６４ｂ（Ｆ）は階層間接続
型６５、および（Ｇ）はバス（接続形態変更時）型６６
である。

【００６９】次に、接続形態の動的変更を伴う別系統ネ
ットワーク６を用いた通信を行う場合の手順について説
明する。

【００７０】図７は本実施例の単一の要素ネットワーク
における接続形態の変更手順のタイムチャートを示す図
である。

【００７１】以下、図４および図５を用い、さらに図７
に示すタイムチャートと対応させて説明する。

【００７２】図７に示すように、複数のプロセッサのう
ちの、あるプロセッサ（例えば、プロセッサＡ２）に、
より高い優先度の通信の必要が生じた場合、このプロセ
ッサＡ２は、自己が接続されている要素ネットワーク７
のコール線４１にリクエスト信号として「１」を送出す
る（タイムチャート７０）。

【００７３】コール線４１の信号を受信した管理プロセ
ッサ（例えば、プロセッサＢ３）は、リセット線４２に
リクエストリード信号として「１」を送出し、要素ネッ
トワーク７の接続形態変更要求を行う（タイムチャート
７１）。

【００７４】また、接続形態変更の要求元であるプロセ
ッサＡ２と、要素ネットワーク７に接続されている他の
プロセッサは、接続形態変更の準備を完了すると、コー
ル線４１に準備完了信号として「１」を送出する（タイ
ムチャート７２）。

【００７５】ここで、プロセッサＢ３は、リセット線４
２の信号を「１」から「０」に復帰させることにより、
プログラマブルスイッチ３３０を操作して、接続形態の
変更（例えば、バス型５１への変更）を行う（タイムチ
ャート７１）。

【００７６】その後、プロセッサＢ３は、接続形態変更
の要求元であるプロセッサＡ２の通信要求レジスタ３３
７（図５参照）を読み取り、通信種類に適合する接続形
態に対応するビットパターンを共通線４０にのせて（図
示していない）、要素ネットワーク７に接続されている
全プロセッサに放送する。

【００７７】そして、要素ネットワーク７に接続されて
いる全プロセッサは、このビットパターンを読み取り
（タイムチャート７３）、自己のステータスレジスタ３
３６に書き込むことにより（タイムチャート７４）、要
素ネットワーク７の接続形態変更処理が終了する。そし
て、この接続形態変更後、要求のあった通信処理を実行
する。

【００７８】なお、要素ネットワーク７の接続形態変更
に際し、低優先度の通信が実行中であれば、リクエスト
リード準備の期間に、中断情報のメモリへの退避などの
中断処理７０１を行う。

【００７９】通信処理終了後、通信開始時と同様の手順
にて、使用していた要素ネットワーク７の状態レジスタ
３３９の値を未使用にリセットする。

【００８０】図８は本実施例の階層型ネットワークにお
ける下位階層ネットワークからの要求によって上位階層
ネットワークの接続形態を変更する時のタイムチャート
を示す図である。

【００８１】以下、図４および図５を用い、さらに図８
に示すタイムチャートと対応させて説明する。

【００８２】図８に示すように、まず、下位階層のネッ
トワークである要素ネットワーク７に接続されているプ
ロセッサ（例えば、プロセッサＡ２）が、要素ネットワ
ーク７の接続形態変更要求を行い、要素ネットワーク７
の管理プロセッサ（例えば、プロセッサＢ３）が接続形
態を変更するまでの手順は、前記図７に示す手順と同様
であるので説明を省略する（タイムチャート８０〜８
３）。

【００８３】プロセッサＢ３は、タイムチャート８１に
おいて、リセット線４２の信号を「１」から「０」に復
帰させた後、上位階層ネットワーク４３の接続形態の変
更要求として、コール線４１にリクエスト信号「１」を
送出する（タイムチャート８４）。

【００８４】また、この通知を受信した上位階層ネット
ワーク４３の管理プロセッサ（例えば、プロセッサＣ
４）が、上位階層ネットワーク４３に接続されている全
プロセッサに接続形態を変更するまでの手順は、前記図
７に示す手順と同様であるので説明を省略する（タイム
チャート８４〜８８）。

【００８５】上位階層ネットワーク４３の接続形態が変
更され、その接続形態に対応するビットパターンを下位
階層の要素ネットワーク７に接続されている全プロセッ
サがステータス３３６に書き込むことにより全ての接続
形態変更処理を終了する（タイムチャート８９）。そし
て、この接続形態変更後、要求のあった通信処理を実行
する。

【００８６】通信処理終了後、通信開始時と同様の手順
にて、使用していた要素ネットワーク７の状態レジスタ
３３９の値を未使用にリセットする。

【００８７】なお、図７の場合と同様に、要素ネットワ
ーク７および上位階層ネットワーク４３の接続形態変更
に際し、低優先度の通信が実行中であれば、リクエスト
リード準備の期間に、中断情報のメモリへの退避などの
中断処理８０１を行う。

【００８８】図９は本実施例の階層型ネットワークにお
ける上位階層ネットワークからの要求によって下位階層
ネットワークの接続形態を変更する時のタイムチャート
を示す図である。

【００８９】以下、図４、５を用い、さらに図９のタイ
ムチャートを対応させて接続形態変更処理について説明
する。

【００９０】図９に示すように、まず、上位階層ネット
ワーク４３に接続されているプロセッサ（例えば、プロ
セッサＢ３）から接続形態変更要求として、リクエスト
信号「１」がコール線４１に送出される（タイムチャー
ト９０）。

【００９１】すると、この上位階層ネットワーク４３を
管理しているプロセッサ（例えば、プロセッサＣ４）
は、この信号を受信し、リクエストリード準備信号
「１」をリセット線４２に送出する（タイムチャート９
１）。

【００９２】プロセッサＢ３は、準備完了信号「１」を
コール線４１に送出し、共通線４０上に送出された変更
する接続形態に対応するビットパターンを読み込む（タ
イムチャート９３）。

【００９３】そして、このビットパターンを下位階層に
伝達するための信号として、リクエスト伝達信号「１」
を共通線４０に送出する（タイムチャート９４）。

【００９４】このリクエスト伝達信号を受信した下位階
層の要素ネットワーク７の管理プロセッサ（例えば、プ
ロセッサＢ３）は、要素ネットワーク７に接続されてい
る他のプロセッサ（例えば、プロセッサＡ２）に対し、
ライト準備信号「１」をリセット線４２に放送して通知
する（タイムチャート９５）。

【００９５】要素ネットワーク７に接続されているプロ
セッサＡ２は、変更する接続形態に対応するビットパタ
ーンの書き込みの準備を完了すると、リセット線４２に
ライト準備完了信号「１」を送出し（タイムチャート９
６）、共通線４０から対応するビットパターンを自己の
ステータス３３６に書き込み、処理を終了する（タイム
チャート９７）。

【００９６】なお、図９においても、図７、図８の場合
と同様に、要素ネットワーク７および上位階層ネットワ
ーク４３の接続形態変更に際し、低優先度の通信が実行
中であれば、リクエストリード準備の期間に、中断情報
のメモリへの退避などの中断処理９０１を行う。

【００９７】図１０は本発明を適用した実施例の可変構
造別系統ネットワークを有する並列計算機を２次元トー
ラス型に構成した並列計算機システムの具体的な構成例
を示す図である。

【００９８】図１０において、１００、１０１は別系統
ネットワーク、１０２はホスト計算機、１０３は別系統
ネットワーク１０１とホスト計算機１０２とを接続して
いる高速チャネル、１０４はプロセッサＤ、１０５は中
継プロセッサ、１０６は障害を起こしたプロセッサＥ、
１０７はプロセッサＥ１０６が接続されている要素ネッ
トワーク１０１の管理プロセッサ、１０８はプロセッサ
Ｅ１０６に隣接している隣接プロセッサである。

【００９９】図１０に示す構成例では、主系統のデータ
ネットワーク５は、２次元トーラスネットワークであ
り、入出力装置へのインターフェースを有するプロセッ
サＢ３、Ｃ４は、ｙ軸に平行に並んでおり、ｘ＝０の位
置に存在している。

【０１００】これ以外の位置に存在するプロセッサ群
は、全て、入出力装置へのインターフェースを有しない
プロセッサＡ２で構成される。

【０１０１】可変構造の別系統ネットワーク６は、本構
成例においては、２階層から成っている。

【０１０２】上位階層の要素ネットワーク１００は、プ
ロセッサＢ３、Ｃ４を、ｙ軸に平行に、ｘ＝０の位置で
リング状に接続する。

【０１０３】上位階層要素ネットワーク１００の管理プ
ロセッサＣ４は、ｘ＝ｙ＝０の位置に存在し、本プロセ
ッサＣ４が、システム全体の管理プロセッサとしての役
割を果たし、入出力装置の１つとして、コンソールディ
スプレイ（図示していない）が接続される。

【０１０４】下位階層の要素ネットワーク１０１は、そ
れぞれ、ｘ軸に平行に、ｘ＝０に位置するプロセッサＢ
３、Ｃ４と、同一のｙ座標を持つプロセッサＡ２を、リ
ング状に接続する。各下位階層要素ネットワーク１０１
の管理プロセッサＢ３、Ｃ４は、上下階層間の中継の機
能を有している。

【０１０５】以下、図１０を用いて、これまで述べてき
た以外の本発明の効果についても説明する。

【０１０６】（１）大規模計算 図１０に示す並列計算機システムにおいて、大規模計算
を実行する場合には、その計算処理は、入出力装置への
インターフェイスを有さないプロセッサＡ２が実行す
る。

【０１０７】従って、計算処理前後における計算準備の
ための入出力処理時、および計算結果の出力時を除いて
は、入出力装置へのインターフェイスを有するプロセッ
サＢ３、Ｃ４の負荷はいたって軽微であり、また、入出
力処理を行う必要上プロセッサＡ２に比較して大容量の
メモリを有するプロセッサＢ３、Ｃ４が別系統ネットワ
ーク１００、１０１の管理を行うことは妥当であると言
える。

【０１０８】（２）代用運転 前記プロセッサＢ３、Ｃ４の負荷が軽いことを利用し
て、いずれかのプロセッサＡ２に障害が発生した場合の
代用プロセッサとして、同一ｙ座標に配置されているプ
ロセッサＢ３、Ｃ４を用いて運用することができる。

【０１０９】いま、図１０に示すプロセッサＥ１０６に
障害が発生したとすると、データネットワーク５が、通
信制御部２２、３２およびプログラマブルスイッチ部２
３、３３（図４参照）経由で、別系統ネットワーク１０
０、１０１に直接接続されているので、障害を起こした
プロセッサＥ１０６の隣接プロセッサ１０８からの通信
を自動的に代用プロセッサである管理プロセッサ１０７
に転送する。

【０１１０】（３）ソフトウェア処理の軽減 一般に、分散記憶型並列計算機システムにあっては、入
出力装置からのデータの入出力を伴う処理は、共有記憶
型計算機システムに比較して、ソフトウェアから見た処
理が複雑になる。

【０１１１】これは、入出力装置の接続されているプロ
セッサ（例えば、プロセッサＢ３、Ｃ４）と、計算処理
を行うプロセッサ（例えば、プロセッサＡ２）のメモリ
２１（図２参照）との間で、ネットワーク経由でデータ
通信を行うためである。

【０１１２】特に、プロセッサＢ３、Ｃ４においては、
データの加工は一切行わないにもかかわらず、入出力処
理を司るソフトウェアと通信を司るソフトウェアの間で
の、データの受渡しに関わる処理時間が大きく、問題と
なっている。

【０１１３】この問題は、高速の入出力処理を行う場合
に、より深刻となる。これは例えば、並列計算機がスタ
ンドアローンシステムではなく、図１０に示すように、
別個に存在するホスト計算機１０２と高速チャネル１０
３により接続されているシステム構成であるときの高速
システム間通信の場合、あるいは計算結果の動画出力の
ための高速通信の場合には、より深刻な問題となる。

【０１１４】このような場合、本実施例の並列計算機シ
ステムにおいては、図１０に示すように、例えば、プロ
セッサＤ１０４からホスト計算機１０２への中継プロセ
ッサ１０５のメモリを介さない入出力処理を実行する際
の、別系統ネットワーク１０１の接続状態の一例を示し
ている。

【０１１５】中継プロセッサ１０５では、別系統ネット
ワーク１０１と高速チャネル１０３は、プログラマブル
スイッチ部３３、通信制御部３２、および入出力制御部
３５（図４参照）を経由して、演算処理部３０およびメ
モリ３１（図４参照）を介さずに直接接続されているの
で、中継プロセッサ１０５におけるソフトウェアの処理
を大幅に軽減することができる。

【０１１６】（４）デバッグ作業 並列計算機システムにおけるデバッグ作業は、主系統の
データネットワーク５を用いて主に通信される他のプロ
セッサからのデータの通信状態を知っておく必要があ
り、この状態情報の取得を、主系統であるデータネット
ワーク５と独立に行えるという利点がある。

【０１１７】特に、データネットワーク５において通信
制御を行うソフトウェアのデバッグ作業においては、こ
の独立性が重要である。

【０１１８】（５）チューニング作業 並列計算機上で動作するソフトウェアのチューニング作
業では、データの通信効率に関するデータを当該ソフト
ウェアを実行中に、リアルタイム表示できることが望ま
しい。

【０１１９】この場合に、モニタ情報の各プロセッサか
らの収集のための通信が、当該ソフトウェアの実行に伴
う通信と干渉することを回避することによって、正確な
モニタ情報のリアルタイム出力が可能になるという利点
がある。

【０１２０】（６）障害情報の採取 並列計算機システム内の、あるプロセッサに障害が発生
した場合、その障害要因解析のために、当該プロセッサ
のメモリ情報のダンプ出力処理を行う必要がある。

【０１２１】この障害に関わる大量データの通信処理
が、他の正常なプロセッサ群の動作に影響を与えること
になるが、本実施例の並列計算機システムを使用するこ
とにより、この影響を回避することができる。

【０１２２】また、データネットワーク５に障害が発生
した場合であっても、本実施例の並列計算機システムを
使用することにより、障害情報を確実に採取することが
できるという利点がある。

【０１２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果を得ることができる。

【０１２４】（１）計算対象データの送受信に支障を与
えることなく、高優先度の通信、放送型の通信、デバッ
ク情報の通信、リセット要求情報の通信、モニタ情報の
通信などの各種情報の通信を効率良く行うことができ
る。

【０１２５】（２）並列計算機システム全体の効率を低
下させることなく、各種入出力データの通信、制御情報
の通信などの各種情報の通信を効率良く行うことができ
る。

【０１２６】（３）並列計算機システム内のプロセッサ
の障害発生時に、前記インターフェイスを有するプロセ
ッサで代用することができ、さらに、データネットワー
クの障害時には、前記別系統ネットワークを使用するこ
とによって、障害情報を確実に採取することができる。

【０１２７】さらに、（４）計算処理対象の大量データ
の送受信以外の通信は、転送データ長が短い、通信頻度
が低い、あるいは優先度が低いことを考慮して、これら
複数種類の通信を、物理的には１系統のネットワークに
よって実現することにより、経済的な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した可変構造の別系統ネットワー
クを有する並列計算機の一実施例の構成を示すシステム
構成図である。

【図２】本実施例の入出力装置へのインターフェイスを
有しないプロセッサの構成を示すブロック構成図であ
る。

【図３】本実施例の入出力装置へのインターフェイスを
有するプロセッサの構成を示すブロック構成図である。

【図４】本実施例の別系統ネットワークを説明するため
の説明図である。

【図５】本実施例のプログラマブルスイッチ部を説明す
るための説明図である。

【図６】本実施例の別系統ネットワークの接続パターン
を説明するための説明図である。

【図７】本実施例の単一の要素ネットワークの接続変更
手順を示すタイムチャートである。

【図８】本実施例の階層型ネットワークにおける下位階
層のプロセッサからの接続変更要求時の手順を示すタイ
ムチャートである。

【図９】本実施例の階層型ネットワークにおける上位階
層のプロセッサからの接続変更要求時の手順を示すタイ
ムチャートである。

【図１０】本発明を適用した実施例の可変構造別系統ネ
ットワークを有する並列計算機を２次元トーラス型に構
成した並列計算機システムの具体的な構成例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…可変構造の別系統ネットワークを有する並列計算機
システム、２…プロセッサＡ、３…プロセッサＢ、４…
プロセッサＣ、５…データネットワーク、６…別系統ネ
ットワーク、７…要素ネットワーク、８、２３、３３…
プログラマブルスイッチ部、２０、３０…演算処理部、
２１、３１…メモリ、２２、３２…通信制御部、３５…
入出力制御部、４０…共通線、４１…コール線、４２…
リセット線、４３…上位階層要素ネットワーク。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれがメモリを有する複数のプロセ
   ッサと、該複数のプロセッサを互いに接続するネットワ
   ークとから構成され、前記複数のプロセッサ間で制御情
   報を含む複数種類の情報を送受信して情報処理を行う並
   列計算機であって、 前記ネットワークは、少なくとも計算対象データの送受
   信を行うデータネットワークと、前記複数のプロセッサ
   間で少なくとも制御情報の送受信を行う別系統ネットワ
   ークとからなり、前記複数のプロセッサは、該複数のプ
   ロセッサ間で送受信する情報の種類に応じて前記別系統
   ネットワークとの接続形態を変更するプログラマブルス
   イッチを有することを特徴とする可変構造別系列ネット
   ワークを有する並列計算機。
2. 【請求項２】 前記複数のプロセッサのうち少なくとも
   １つは、入出力装置へアクセスするインターフェイスを
   有し、前記別系統ネットワークを、前記複数のプロセッ
   サ間を円環状に接続するトーラス型を基本型として接続
   し、前記インターフェイスを有するプロセッサが、前記
   複数のプロセッサと前記別系統ネットワークとの接続形
   態を管理することを特徴とする請求項１記載の可変構造
   別系列ネットワークを有する並列計算機。
3. 【請求項３】 前記トーラス型を基本型として接続した
   前記別系列ネットワークを、複数の階層からなる階層ト
   ーラス型として接続し、前記インターフェイスを有する
   プロセッサが、前記複数のプロセッサと前記別系統ネッ
   トワークとの接続形態を管理することを特徴とする請求
   項２記載の可変構造別系列ネットワークを有する並列計
   算機。