DE68926097T2

DE68926097T2 - Informationsverarbeitungsgerät, geeignet zur Anzeige der Leistung

Info

Publication number: DE68926097T2
Application number: DE68926097T
Authority: DE
Inventors: Masato Nishida; Takahiko Uesugi
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-11-07
Filing date: 1989-11-06
Publication date: 1996-08-29
Anticipated expiration: 2009-11-07
Also published as: EP0368193B1; JPH02126345A; CA2002264C; US5029123A; EP0368193A2; DE68926097D1; JP2716166B2; CA2002264A1; EP0368193A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Informationsverarbeitungsvorrichtung, die ihre Leistung anzeigt, während eine Vektoranweisung oder -operation oder eine Folge von Skalaranweisungen oder -operationen ausgeführt wird.
Allgemein kann die Leistung einer Informationsverarbeitungsvorrichtung der beschriebenen Art durch den Durchsatz bestimmt werden, der durch Faktoren, wie beispielsweise Gleitpunktoperationen pro Sekunde (FLOPS) dargestellt wird. Die Gleitpunktoperationen pro Sekunde können durch Berechnen der Gleitpunktoperationselemente pro Zeiteinheit, d.h. pro Sekunde erhalten werden. Die Elementzahl der zu berechnenden Gleitpunktoperationselemente kann als Anzahl von Skalaroperationen oder als Anzahl von beim Ausführen einer einzelnen Vektoroperation auftretenden Vektorelementen erfaßt werden.
Um diese Gleitpunktoperationen pro Sekunde zu berechnen, führt eine herkömmliche Informationsverarbeitungsvorrichtung ein Programm aus, das zwischen einer vorangehenden und einer nachfolgenden Anweisung oder Operation, durch die jeweils ein Zeitpunkt erfaßt oder gelesen wird, einen Operationsmessungsabschnitt aufweist.
Zum Berechnen der Gleitpunktoperationen pro Sekunde wird der Operationsmessungsabschnitt ausgeführt, nachdem durch Ausführen der vorangehenden Anweisung ein Anfangszeitpunkt erfaßt wird. Nachdem der Operationsmessungsabschnitt ausgeführt wurde, wird durch Ausführen der nachfolgenden Anweisung ein Endzeitpunkt erfaßt. Daraufhin wird die Zeitdifferenz zwischen der vorangehenden und der nachfolgenden Anweisung berechnet, um eine Ausführungszeit zu erhalten, die zum Ausführen des Operationsmessungsabschnitts des Programms erforderlich ist. Andererseits wird die Gesamtanzahl von im Operationsmessungsabschnitt enthaltenen Gleitpunktoperationselementen manuell berechnet. Dabei werden die Gleitpunktoperationen pro Sekunde berechnet, indem die Gesamtanzahl der Gleitpunktoperationselemente durch die Ausführungszeit des Operationsmessungsabschnitts geteilt wird.
Es ist jedoch nicht immer einfach, die Gesamtanzahl der Gleitpunktoperationselemente im Operationsmessungsabschnitt zu berechnen. Beispielsweise muß eine Operationsanalyseroutine vorgesehen sein, um die Gesamtanzahl der im Operationsmessungsabschnitt enthaltenen Operationselemente zu berechnen. Weil eine solche Operationsanalyseroutine erforderlich ist, ist es sehr schwierig, die Gleitpunktoperationen pro Sekunde in Echtzeit oder auf Anforderung anzuzeigen oder optisch darzustellen.
Im Artikel "Near real-time internal/external measurement of CPU instruction execution", veröffentlicht von P.D. Healey et al. in IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 22, Nr. 8A, Januar 1980, Seiten 3358-3361, sind ein Echtzeitmeßverfahren und eine Anzeige von Rechneroperationen dargestellt, wobei jedoch keine Gleitpunktoperationen erwähnt sind und zwischen Vektor- und Skalaroperationen nicht unterschieden wird.
Im Artikel "Performance session for PC XT/370", veröffentlicht in IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 29, Nr. 5, Oktober 1986, Seiten 1951-1952 wird die Messung von Gleitpunktoperationen dargestellt, wobei jedoch keine Echtzeitdarstellung möglich ist und zwischen Vektor- und Skalaroperationen nicht unterschieden wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Informationsverarbeitungsvorrichtung bereitzustellen, durch die die Anzahl von Gleitpunktoperationen pro Sekunde auf Anforderung dargestellt werden kann.
Ferner wird eine Informationsverarbeitungsvorrichtung der beschriebenen Art bereitgestellt, durch die die Anzahl von Gleitpunktoperationen pro Sekunde in Echtzeit optisch dargestellt werden kann.
Diese Aufgaben werden durch eine in den Patentansprüchen beschriebene Leistungsanzeigevorrichtung gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Zeichnungen ausführlich beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben eines herkömmlichen Verfahrens zum Anzeigen der Anzahl von Operationen bzw. der Operationszahl von Gleitpunktoperationselementen; und
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Informationsverarbeitungsvorrichtung.
Unter Bezug auf Fig. 1 wird ein herkömmliches Verfahren zum Berechnen von Gleitpunktoperationen pro Sekunde in einer Informationsverarbeitungsvorrichtung beschrieben, um die Erfindung zu verdeutlichen. Zu diesem Zweck wird ein Programm mit einem Operationsmessungsabschnitt 10 verwendet. Es wird vorausgesetzt, daß der Operationsmessungsabschnitt 10 Gleitpunktoperationselemente aufweist, deren Operationszahl im voraus manuell berechnet wird. Dem Operationsmessungsabschnitt 10 geht eine vorangehende Anweisung oder Operation 11 voran und folgt eine nachfolgende Anweisung oder Operation 12. Sowohl die vorangehende als auch die nachfolgende Operation 11 bzw. 12 dienen zum Zugreifen auf einen in der Informationsverarbeitungsvorrichtung angeordneten Zeitgeber, der einen Zeitpunkt anzuzeigt, und zum Extrahieren des Zeitpunkts vom Zeitgeber.
Dadurch wird ein Anfangszeitpunkt des Operationsmessungsabschnitts durch die vorangehende Operation erfaßt. Daraufhin wird der Operationsmessungsabschnitt 10 ausgeführt, woraufhin durch die nachfolgende Operation 12 ein Endzeitpunkt des Operationsmessungsabschnitts 10 erfaßt wird. Die Zeitdifferenz zwischen dem vorangehenden und dem nachfolgenden Zeitpunkt wird berechnet, um eine Ausführungszeit des Operationsmessungsabschnitts 10 in der Informationsverarbeitungsvorrichtung zu erhalten. Die im Operationsmessungsabschnitt 10 enthaltene Operationszahl wird durch die Ausführungszeit dividiert, um die Gleitpunktoperationen pro Sekunde zu berechnen. Dadurch ergeben sich die Gleitpunktoperationen pro Sekunde durch das herkömmliche Verfahren.
Daher ist verständlich, daß die Operationszahl der Gleitpunktoperationselemente im voraus im Operationsmessungsabschnitt 10 erfaßt werden müssen. Zu diesem Zweck muß im Programm eine Operationsanalyseroutine vorgesehen sein, wie in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung erwähnt.
Gemäß Fig. 2 führt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Informationsverarbeitungsvorrichtung unterschiedliche Operationen unter der Steuerung durch eine darin angeordnete Zentraleinheit 20 aus und dient zur Verwendung in Kombination mit einem Vektorrechenabschnitt 21 und einem Skalarrechenabschnitt 22, die Vektor- bzw. Skalaroperationen ausführen, die von der Zentraleinheit 20 gemäß einem Programm vorgegeben sind.
Der Vektorrechenabschnitt 21 führt in Antwort auf jede der Vektoroperationen Berechnungen bezüglich einer Folge von Vektorelementen aus und erzeugt jedesmal ein eine Elementnummer darstellendes Elementzahlsignal, wenn eine der Vektoranweisungen im Vektorrechenabschnitt 21 verarbeitet wird. Das Elementzahlsignal wird einem Vektorelementzahlregister 25 zugeführt und darin gespeichert.
Der Skalarrechenabschnitt 22 führt dagegen in Antwort auf jede Skalaranweisung Operationen aus. D.h., die Anzahl der Operationen im Skalarrechenabschnitt 22 ist der Anzahl der Skalaranweisungen gleich. Daher wird durch den Skalarrechenabschnitt 22 auf bekannte Weise immer dann ein Zählsignal für eine einzelne Anweisung erzeugt, wenn eine einzelne Skalaranweisung im Skalarrechenabschnitt 22 verarbeitet wird. Daraufhin wird das Zählsignal für einzelne Anweisungen einem Skalaranweisungszahlregister 26 zugeführt und darin gespeichert.
Das Elementzahlsignal und das Zählsignal für einzelne Anweisungen werden vom Vektorelementzahlregister 25 und vom Skalaranweisungszahlregister 26 einer ersten Auswahleinrichtung bzw. einem ersten Selektor 28 zugeführt, der durch ein von der Zentraleinheit 20 zugeführtes erstes Auswahlsignal SEL1 gesteuert wird. Durch die erste Auswahleinrichtung 28 wird entweder das Elementzahlsignal oder das Zählsignal für einzelne Anweisungen ausgewählt und als ausgewähltes Zahlsignal erzeugt.
Das ausgewählte Zahlsignal wird einem mit einem 64-Bit- Gleitpunktoperationszahlregister 32 verbundenen Addierglied 31 zugeführt. Das Addierglied 31 führt dem Gleitpunktoperationszahlregister 32 ein Addiererausgangssignal zu. Das Gleitpunktoperationszahlregister 32 ist sowohl mit dem Addierglied 31 als auch mit einem mit einem zweiten Register 37 verbundenen ersten Register 36 verbunden.
In Antwort auf ein von der Zentraleinheit 20 zugeführtes Freigabesignal EN speichert das Gleitpunktoperationszahlregister 32 das Addiererausgangssignal und führt dem Addierglied 31 ein Registerausgangssignal zu. Das Freigabesignal EN wird bei jedem ausgewählten Zahlsignal erzeugt. In diesem Fall addiert das Addierglied 31 das ausgewählte Zahlsignal und das Registerausgangssignal immer dann, wenn das Addierglied 31 das ausgewählte Zahlsignal empfängt. Dadurch wird das ausgewählte Zahlsignal durch das Addierglied 31 aufeinanderfolgend aufsummiert und durch das Gleitpunktoperationszahlregister 32 als Zählergebnis erzeugt. Das Zählergebnis wird vom Gleitpunktoperationszahlregister 32 als Registerausgangssignal ausgegeben. Daher stellt das Registerausgangssignal eine Elementzahl der Vektorelemente und eine Anweisungszahl der Skalaroperationen dar, wenn die Vektorbzw. die Skalaranweisungen ausgeführt werden, und wird als Operationszahl der Gleitpunktoperationselemente erzeugt. Daher kann das Registerausgangssignal als Operationszahlsignal bezeichnet werden, das die Operationszahl der Gleitpunktoperationselemente darstellt. Die Kombination aus dem Vektorelementregister 25, dem Skalaranweisungszahlregister 26, der Auswahleinrichtung 28, dem Addierglied 31 und dem Gleitpunktoperationszahlregister 32 kann als Zählschaltung zum Zählen der Gleitpunktoperationselemente bezeichnet werden.
Die dargestellte Informationsverarbeitungsvorrichtung weist einen digitalen Zeitgeber 38 auf, der zu Beginn des Programms aktiviert wird und dazu dient, ein Zeitsignal zu erzeugen, das in Antwort auf eine Taktimpulsfolge fortlaufend geändert wird. Das Zeitsignal stellt Zeitpunkte dar, die durch Stunden, Minuten, Sekunden, Millisekunden und Mikrosekunden festgelegt sind. Ein Teil des Zeitsignals wird fortlaufend mit einer vorgegebenen Periode von beispielsweise 32 Millisekunden jeweils als periodisches Signal PS erzeugt. Jedes periodische Signal wird vom digitalen Zeitgeber 38 dem ersten und dem zweiten Register 36 bzw. 37 zugeführt.
Wenn dem ersten Register ein vorangehendes periodisches Signal PS zugeführt wird, wird das Register mit einem oberen signifikanten oder wesentlichen Teil des Registerausgangssignals, d.h. des Operationszahlsignals, geladen. Dieser obere signifikante Teil des Registerausgangssignals stellt die Operationszahl der Gleitpunktoperationselemente in der Einheit Kilo- oder Mega-FLOPS dar und wird als vorangehendes Zählsignal oder vorangehendes Operationszahlsignal bezeichnet, das die bei der Erzeugung des vorangehenden periodischen Signals erscheinende Operationszahl darstellt. Nachdem das vorangehende Zahlsignal und das vorangehende periodische Signal erzeugt wurden, werden das Gleitpunktoperationszahlregister 32 und der digitale Zeitgeber 38 auf die vorstehend erwähnte Weise fortlaufend hochgezählt.
Wenn daher ein nachfolgendes periodisches Signal PS vom digitalen Zeitgeber 38 dem ersten und dem zweiten Register 36 bzw. 37 zugeführt wird, wird ein folgendes Operationszahlsignal als folgendes Zählsignal vom Gleitpunktoperationszahlregister 32 dem ersten Register 36 zugeführt, während das vorangehende Operationszahlsignal vom ersten Register 36 dem zweiten Register 37 zugeführt und darin gespeichert wird.
Daher werden das vorangehende und das nachfolgende Operationszahlsignal vom zweiten und vom ersten Register 37 bzw. 36 einem Subtrahierglied 41 zugeführt. In Antwort auf das vorangehende und das nachfolgende Operationszahlsignal, die aus dem zweiten bzw. dem ersten Register ausgelesen werden, subtrahiert das Subtrahierglied 41 das vorangehende Operationszahlsignal vom nachfolgenden Operationszahlsignal, um ein Differenzsignal zu erzeugen, das die Differenz zwischen dem vorangehenden und dem nachfolgenden Operationszahlsignal darstellt.
Wenn die periodischen Signale PS in einer Zeiteinheit von beispielsweise einer Sekunde erzeugt werden, stellt das Differenzsignal eine Operationszahl der Gleitpunktoperationselemente pro Zeiteinheit dar. In diesem Fall kann das Differenzsignal direkt als verarbeitetes Signal, das ein Ergebnis der Verarbeitung darstellt, vom Subtrahierglied 41 zu einer Sichtanzeige 42 übertragen und auf dieser optisch dargestellt werden.
Wenn andererseits die periodischen Signale in einem von der Zeiteinheit verschiedenen Zeitintervall erzeugt werden, kann die Operationszahl der Gleitpunktoperationselemente pro Zeiteinheit erhalten werden, indem das Differenzsignal unter Verwendung einer Divisionsschaltung 43 durch das Zeitintervall dividiert und daraufhin als verarbeitetes Signal der Sichtanzeige 42 zugeführt wird.
Durch den vorstehend erwähnten Aufbau kann die Operationszahl der Gleitpunktoperationselemente in Echtzeit dargestellt werden.
Außerdem weist die dargestellte Informationsverarbeitungsvorrichtung eine zweite Auswahleinrichtung 47 auf, die in Antwort auf ein von der Zentraleinheit 20 zugeführtes zweites Auswahlsignal SEL2 arbeitet und sowohl mit dem Gleitpunktoperationszahlregister 32 als auch mit dem digitalen Zeitgeber 38 verbunden ist. Darüber hinaus ist die zweite Auswahleinrichtung 47 auch mit anderen in der Informationsverarbeitungsvorrichtung angeordneten Einheiten (nicht dargestellt) verbunden, die nicht näher beschriebenen werden, weil deren Funktionen die vorliegende Erfindung nicht betreffen. Die zweite Auswahleinrichtung 47 führt einem Skalarregister 48 ein Selektorausgangssignal zu.
Nachstehend wird vorausgesetzt, daß die zweite Auswahleinrichtung 47 in Antwort auf das zweite Auswahlsignal SEL2, das Zeitsignal und das Operationszahlsignal auswählt, die im digitalen Zeitgeber 38 bzw. im Gleitpunktoperationszahlregister 32 gespeichert sind. Dieses zweite Auswahlsignal SEL2 wird erzeugt, wenn die Zentraleinheit 20 eine Anweisung zum übertragen des im Register 32 gespeicherten Operationszahlsignals zum Skalarregister 48 ausführt, um das Operationszahlsignal im Skalarregister 48 zu speichern. In diesem Fall werden das Zeitsignal und das Operationszahlsignal paarweise im Skalarregister 48 gespeichert. Das Zeitsignal und das Operationszahlsignal, die im Skalarregister 48 gespeichert sind, können später unter Verwendung eines Programms zum Berechnen der Operationszahl der Gleitpunktoperationselemente pro Zeiteinheit analysiert werden. Daher ist verständlich, daß der Speichervorgang in das Skalarregister 48 bezüglich der in Echtzeit ausgeführten Anzeigefunktion für die Operationszahl asynchron ausgeführt werden kann.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, kann die Erfindung auch auf verschiedene andere Weisen in die Praxis umgesetzt werden. Beispielsweise kann die Informationsverarbeitungvorrichtung die Anzeigefunktion für die Operationszahl und die Funktion zum Speichern des Zeitsignals und des Operationszahlsignals in das Skalarregister 48 selektiv ausführen. D.h. sowohl die Anzeigefunktion als auch die Speicherfunktion müssen in der Informationsverarbeitungsvorrichtung nicht immer ausgeführt werden.

Claims

1. Leistungsanzeigevorrichtung zum Anzeigen einer Operationszahl von in einer Informationsverarbeitungsvorrichtung verarbeiteten Gleitpunktoperationselementen, wobei jedes der Gleitpunktoperationselemente durch eine Gleitpunktdarstellung dargestellt und als Vektor- bzw. Skalarelement eingeordnet wird, gekenzeichnet durch:

eine Elementzahlerzeugungseinrichtung, der die Vektorelemente bzw. die Skalarelemente zugeführt werden, um selektiv ein Vektor- bzw. ein Skalarelementzahlsignal zu erzeugen, das die Anzahl der Vektor- bzw. der Skalarelemente darstellt;

eine Auswahleinrichtung zum Auswählen des Vektor- oder des Skalarelementzahlsignals als ausgewähltes Elementzahlsignal;

eine Operationszähleinrichtung zum fortlaufenden Zählen des ausgewählten Elementzahlsignals, um ein den Zahlwert des ausgewählten Elementzahlsignals darstellendes Zählsignal zu erzeugen;

eine Zeitgebereinrichtung zum fortlaufenden Erzeugen eines Zeitgeberausgangssignals zum Erzeugen eines Zeitintervallsignals, durch das ein vorgegebenes Zeitintervall definiert wird;

eine Verarbeitungseinrichtung, der das Zählsignal und das Zeitgeberausgangssignal zugeführt wird, zum Berechnen des Zählsignals pro Zeitintervalleinheit, um die Operationszahl, die das Vektor- und/oder das Skalarelementzahlsignal darstellt, pro Zeitintervalleinheit zu erzeugen; und

eine Sichtanzeige zum Darstellen der Operationszahl pro Zeitintervalleinheit.

2. Leistungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Zeitgebereinrichtung ein vorangehendes Zeitpunktsignal und ein nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls auftretendes nachfolgendes Zeitpunktsignal ausgibt; und

die Verarbeitungseinrichtung aufweist:

eine erste Registereinrichtung zum Speichern des bis zum Empfang des vorangehenden Zeitpunktsignals gezählten Zählsignals als erstes Zählsignal;

eine zweite Registereinrichtung zum Speichern des bis zum Empfang des nachfolgenden Zeitpunktsignals gezählten Zählsignals als zweites Zählsignal; und

eine Subtrahiereinrichtung zum Subtrahieren des ersten Zählsignals vom zweiten Zählsignal, um ein die Differenz zwischen dem zweiten und dem ersten Zählsignal darstellendes Differenzsignal zu erzeugen, um die Operationszahl zu berechnen.

3. Leistungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung ferner aufweist:

eine Dividiereinrichtung zum Dividieren des Differenzsignals durch das vorgegebene Zeitintervall, um die Operationszahl zu erzeugen.

4. Leistungsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch:

eine mit der Operationszähleinrichtung und der Zeitgebereinrichtung gekoppelte Speichereinrichtung zum fortlaufenden paarweisen Speichern des Zeitgeberausgangssignals und des Zählsignals, um einen aktuellen Zeitpunkt und das entsprechende Zählsignal anzuzeigen.

5. Leistungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Speichereinrichtung aufweist:

ein Skalarregister zum Speichern des aktuellen Zeitpunktes und des entsprechenden Zählsignals.

6. Leistungsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Elementzahlerzeugungseinrichtung aufweist:

eine erste Elementzahlerzeugungseinheit, der die Vektorelemente zugeführt werden, um ein die Anzahl der Vektorelemente darstellendes Vektorelementzahlsignal zu erzeugen; und

eine zweite Elementzahlerzeugungseinheit, der die Skalarelemente zugeführt werden, um ein die Anzahl der Skalarelemente darstellendes Skalarelementzahlsignal zu erzeugen.