Abstract
A multistage interconnection network is a suitable class of interconnection architecture for constructing large-scale multicomputers. Broadcast and multicast communication are fundamental in supporting collective communication operations such as reduction and barrier synchronization. In this paper, we propose a new multicast technique in wormhole-switched bidirectional multistage banyan networks for constructing large-scale multicomputers. To efficiently support broadcast and multicast with simple additional hardware without deadlock, we propose a two-phase multicast algorithm which takes only two transmissions to perform a broadcast and a multicast to an arbitrary number of desired destinations. We encode a header as a cube and adopt the most upper input link first scheme with periodic priority rotation as arbitration mechanism on contented output links. We coalesce the desired destination addresses into multiple number of cubes. And then, we evaluate the performance of the proposed algorithm by simulation. The proposed two-phase multicast algorithm makes a significant improvement in terms of latency. It is noticeable that the two-phase algorithm keeps broadcast latency as efficient as the multicast latency of fanout 2^m where m is the minimum integer satisfying $2^m{\geq} {\sqrt{N}}$ ( N is a network size).
다단계 상호 연결망은 대규모 멀티컴퓨터의 대표적인 연결망 구조이다. 브로드캐스트와 멀티캐스트 통신은 캐쉬 관리, 리덕션, 베리어 동기화와 같은 협동 통신을 지원하기 위한 기반 기술이다. 본 논문은 대규모 멀티컴퓨터 시스템을 구성하기에 적합한 웜홀 스위칭하는 양방향 베니언 망에서 동작하는 멀티캐스트 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 간단한 하드웨어하에서 교착상태를 일으키지 않고 두 번의 전송 단계를 거침으로써 멀티캐스트와 브로드캐스트를 수행한다. 또한, 원하는 목적 노드의 주소를 큐브로 병합하고, 헤더는 단일 큐브로 인코딩된다. 출력 링크에 경쟁이 발생하면 가장 상위 입력 링크로 부터 들어온 플릿에게 우선 순위를 줌으로써 교착상태를 방지한다. 제안하는 기법을 시뮬레이션을 통해서 통신지연 시간의 관점에서 다른 기법과 비교 평가함으로써 제안하는 멀티캐스트 기법의 성능이 우수함을 보였다. 또한, 제안하는 브로드캐스트 기법은 팬아웃이 $2^m({\geq} {\sqrt{N}}$ 인 최소의 정수, N 은 시스템 크기)인 멀티캐스트의 성능과 유사한 월등한 성능을 낸다는 것을 보였다.