[論文レビュー] On a New Multicomputer Interconnection Topology for Massively Parallel Systems

Chitta Ranjan Tripathy, Nibedita Adhikari|arXiv (Cornell University)|Aug 1, 2011

Interconnection Networks and Systems被引用数 8

ひとこと要約

本稿では、バランスドハイパーキューブとバリアエタルハイパーキューブの長所を組み合わせた、大規模並列システム向けの新規ハイブリッド相互接続トポロジーであるバランスドバリアエタルハイパーキューブ（BVH）を提案する。BVHは、ハイパーキューブ、バランスドハイパーキューブ、バリアエタルハイパーキューブと比較して、直径の改善、コストの低減、平均距離の短縮、信頼性の向上を達成しており、大規模並列コンputィングにおいてより費用対効果が高く、より強固であることが示された。

ABSTRACT

This paper introduces a new interconnection network topology called Balanced Varietal Hypercube (BVH), suitable for massively parallel systems. The proposed topology being a hybrid structure retains almost all the attractive properties of Balanced Hypercube and Varietal Hypercube. The topology, various parameters, routing and broadcasting of Balanced Varietal Hypercube are presented. The performance of the Balanced Varietal Hypercube is compared with other networks. In terms of diameter, cost and average distance and reliability the proposed network is found to be better than the Hypercube, Balanced Hypercube and Varietal Hypercube. Also it is more reliable and cost-effective than Hypercube and Balanced Hypercube.

研究の動機と目的

• 大規模並列システムに使用するため、バランスドハイパーキューブとバリアエタルハイパーキューブの利点を統合した新しい相互接続ネットワークトポロジーを設計すること。
• ネットワーク直径、コスト、信頼性の観点から、既存のハイパーキューブベースのトポロジーの限界を是正すること。
• 大規模並列アーキテクチャにおける高性能ルーティングおよびブロードキャスティングを支援するスケーラブルで効率的なトポロジーを構築すること。
• 直径、平均距離、信頼性といった主要な性能指標において、BVHトポロジーを既存のネットワークと比較して評価すること。

提案手法

• バランスドハイパーキューブとバリアエタルハイパーキューブの特徴を統合したハイブリッド相互接続トポロジーとして、バランスドバリアエタルハイパーキューブ（BVH）を提案する。
• ノード次数、ネットワークサイズ、接続ルールを含む、BVHの構造的パラメータを定義する。
• 最小経路選択と効率的なメッセージ配信を保証するルーティングアルゴリズムを構築する。
• BVHトポロジーに特化したブロードキャスティング方式を設計し、効率的なデータ配布を支援する。
• 数学的モデリングとトポロジカル解析を用いて、ネットワークの直径、平均距離、コストを分析する。
• ハイパーキューブ、バランスドハイパーキューブ、バリアエタルハイパーキューブと比較して、信頼性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バランスドバリアエタルハイパーキューブ（BVH）は、ハイパーキューブ、バランスドハイパーキューブ、バリアエタルハイパーキューブと比較して、ネットワーク直径においてどのように異なるか？
• RQ2 大規模並列システムにおける他のハイパーキューブベースのトポロジーと比較して、BVHのコスト効率はどの程度か？
• RQ3 既存の相互接続ネットワークと比較して、BVHのノード間の平均距離はどのように評価できるか？
• RQ4 ハイパーキューブとバランスドハイパーキューブと比較して、BVHはネットワークの信頼性をどの程度向上させるか？
• RQ5 低直径と高いスケーラビリティを維持しつつ、BVHは効率的なルーティングおよびブロードキャスティングをサポートできるか？

主な発見

• バランスドバリアエタルハイパーキューブ（BVH）は、標準のハイパーキューブ、バランスドハイパーキューブ、バリアエタルハイパーキューブよりも小さい直径を示している。
• BVHは、ハイパーキューブ、バランスドハイパーキューブ、バリアエタルハイパーキューブと比較して、ノード間の平均距離が短い。
• BVHトポロジーのコストは、ハイパーキューブとバランスドハイパーキューブよりも低く、費用対効果の向上を示している。
• BVHは、ハイパーキューブとバランスドハイパーキューブよりも高い信頼性を示しており、ノードまたはリンクの故障に対してもより耐性がある。
• 大規模並列システムにおけるスケーラビリティ、性能、フォールトトレランスの観点から、BVHトポロジーは既存のネットワークを上回っている。