JP2000132529A - 並列処理装置、並列処理方法および記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 並列に実行されるプログラム相互間で、多様
な形態の同期をとることができる並列処理装置を提供す
る。 【解決手段】 プロセッサエレメント６１₄ は、ユーザ
プログラムＰｒｇ＿ｄにおいて待機命令「ｓｌｅｅｐ」
を実行したときに処理を中断して待機状態になり、プロ
セッサエレメント６１₁ による待機解除命令「ｃｏｎｔ
（Ｐｒｇ＿ｄ）の実行に基づいて前記待機状態を解除し
て処理を再開し、プロセッサエレメント６１₁ は、待機
解除命令「ｃｏｎｔ（Ｐｒｇ＿ｄ）を実行後、処理を中
断することなく次の命令を実行する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、並列処理装置、並
列処理方法および当該方法の手順をコンピュータで読み
取り可能に記録した記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、Ｕｎｉｘ（商標名）などのＯＳ
(Operating System)を搭載したシングルプロセッサで
は、マルチタスク環境でのプログラムの実行に際してロ
ーカルメモリに同時に存在する複数個のプログラムの進
行を管理する機能が必要であり、当該機能において「プ
ログラム」という言葉を明確な対象概念とするために
「プロセス」という概念が用いられている。プロセス
は、独立したプログラムの実行単位であり、当該プログ
ラムが独自にアクセスできるメモリ空間（ユーザメモリ
空間）をローカルメモリに設定する。また、プログラム
の実行はプロセスの起動を意味し、プログラムの終了は
プロセスの消滅を意味する。また、プロセスは、他のプ
ロセスを起動および消滅させたり、他のプロセスと通信
を行うことができる。

【０００３】ところで、シングルプロセッサでは、ＣＰ
Ｕ(Central Processing Unit) が１個であるため、起動
できるプロセスは、任意の時刻で最大１個である。従っ
て、シングルプロセッサでは、独立した複数のプログラ
ムにユーザメモリ空間を同時に割り当て、時分割(Time
Sharing)方式で当該複数のプログラムを交互に実行して
複数のプロセスを交互に起動することで、マルチタスク
環境を実現している。このとき、一のプロセスが起動状
態にある場合に、他のプロセスは待機状態になってい
る。

【０００４】上述したマルチタスク環境下では、複数の
プロセス相互間でのメッセージ通信を以下に示すよう行
う。すなわち、シングルプロセッサでは、前述したよう
に、任意の時刻で起動状態になるプロセスは最大１個で
あるため、メッセージを送信する一のプロセスが起動状
態にあるときには、当該メッセージを受信する他のプロ
セスは待機状態になっている。従って、メッセージを送
信する起動状態のプロセスは、Ｏ／Ｓのカーネル内のプ
ロセス管理タスクを呼び出し、当該メッセージを受信す
るプロセスが前回待機状態に遷移する直前の起動状態を
記憶しているメモリ上のテーブル（通常、スレッドのコ
ンテキストを保存しているテーブル）にメッセージを送
信する旨を書き込む。そして、メッセージ受信するプロ
セスが、次に起動状態に遷移すると、当該テーブルを参
照することで、メッセージを受信したことを知り、それ
に応じた処理を行う。一方、例えば、メッセージを受信
するプロセスが当該メッセージの受信を条件に次の処理
に進むものであり、起動状態に遷移してテーブルを参照
したときにメッセージの受信の事実が無いと判断した場
合には、当該プロセスは待機状態になる。そして、当該
プロセスは、メッセージの受信を確認した後に、起動状
態に遷移する。

【０００５】一方、例えば共有バスを介して接続された
複数のＣＰＵが相互に独立した複数のプログラムを並列
に実行するマルチプロセッサでは、通常、１個のＣＰＵ
において任意の時刻で最大１個のプロセスが起動状態と
なり、相互に異なるＣＰＵ上で複数のプロセスが同時に
起動状態となり得る。そして、プロセス相互間での通信
は、ユーザプログラム（アプリケーションプログラム）
内に明示された命令コードに基づいて、例えば、送信側
のプロセスが共有バスにメッセージを流し、共有バスを
監視しているアービタが受信側のプロセスに当該メッセ
ージを通知して行われる。従って、プロセス相互間でメ
ッセージ通信を実現するには、メッセージの送信側のプ
ロセスと受信側のプロセスとの双方が起動状態である必
要がある。このように、通常、マルチプロセッサでは、
前述したシングルプロセッサのようなプロセス管理タス
クを用いたメッセージ通信は行われていない。すなわ
ち、マルチプロセッサでは、プロセス管理タスクという
ものが存在しない。

【０００６】ところで、マルチプロセッサでは、並列に
動作する複数のプロセス相互間で同期をとる必要がある
場合に、上述したメッセージ通信を用いて同期を実現し
ている。以下、マルチプロセッサにおける従来のプロセ
ス相互間の同期方法について説明する。先ず、一般的な
マルチプロセッサの構成について説明する。図５は、一
般的なマルチプロセッサ１の構成図である。図５に示す
ように、マルチプロセッサ１は、共有バス１７を介して
例えば４個のプロセッサエレメント１１₁ 〜１１₄ を接
続した構成をしている。また、共有バス１７には、共有
メモリ１５およびアービタ１６が接続されている。

【０００７】ここで、プロセッサエレメント１１₁ は、
例えば、図６に示すように、プロセッサコア３１および
ローカルメモリ３２を有し、共有バス１７を介して共有
メモリ１５から読み出したユーザプログラムをローカル
メモリ３２に記憶し、ローカルメモリ３２に記憶してい
るユーザプログラムの命令コードをプロセッサコア３１
に順次に供給して実行する。プロセッサエレメント１１
₂ 〜１１₄ は、例えば、プロセッサエレメント１１₁ と
同じ構成をしている。

【０００８】また、アービタ１６は、プロセッサエレメ
ント１１₁ 〜１１₄ の実行状態（処理の負荷など）を監
視し、当該実行状態に基づいて、共有メモリ１５に記憶
されているソフトウェアリソースをハードウェアリソー
スであるプロセッサエレメント１１₁ 〜１１₄ に割り当
てる。具体的には、アービタ１６は、共有メモリ１５に
記憶されているユーザプログラムをプロセッサエレメン
ト１１₁ 〜１１₄ の図６に示すローカルメモリ３２に読
み込む。アービタ１６は、例えば、図７に示すように、
ユーザプログラムであるメインプログラムＰｒｇ＿Ａお
よびサブプログラムＰｒｇ＿Ｂ，Ｐｒｇ＿Ｃ，Ｐｒｇ＿
Ｄ，Ｐｒｇ＿Ｅを、同時刻あるいは異なる時刻に、図７
中矢印で示すプロセッサエレメント１１₁ 〜１１₄ のロ
ーカルメモリ３２に読み込む。

【０００９】次に、図５に示すマルチプロセッサ１にお
ける従来のプログラム（プロセス）相互間での同期方法
について説明する。先ず、共有メモリ１５に記憶されて
いるメインプログラムＰｒｇ＿Ａが、アービタ１６によ
って、プロセッサエレメント１１₁ のローカルメモリ３
２に読み込まれ、図８に示すように、メインプログラム
Ｐｒｇ＿Ａに記述された命令コードがプロセッサエレメ
ント１１₁ で順次に実行される。そして、プロセッサエ
レメント１１₁ において、命令コード「ｇｅｎ（Ｐｒｇ
＿Ｂ）」が実行されると、その旨を示すメッセージが共
有バス１７を介してアービタ１６に通知される。そし
て、アービタ１６によって、プロセッサエレメント１１
₁ 〜１１₄ の実行状態に基づいて、共有メモリ１５に記
憶されているサブプログラムＰｒｇ＿Ｂが、プロセッサ
エレメント１１₂ のローカルメモリ３２に読み込まれ、
サブプログラムＰｒｇ＿Ｂに記述された命令コードがプ
ロセッサエレメント１１₂ で順次に実行される。

【００１０】その後、プロセッサエレメント１１₁ にお
いて、命令コード「ｇｅｎ（Ｐｒｇ＿Ｃ）」が実行され
ると、その旨を示すメッセージが共有バス１７を介して
アービタ１６に通知される。そして、アービタ１６によ
って、プロセッサエレメント１１₁ 〜１１₄ の実行状態
に基づいて、共有メモリ１５に記憶されているサブプロ
グラムＰｒｇ＿Ｃが、プロセッサエレメント１１₃ のロ
ーカルメモリ３２に読み込まれ、サブプログラムＰｒｇ
＿Ｃに記述された命令コードがプロセッサエレメント１
１₃ で順次に実行される。

【００１１】その後、プロセッサエレメント１１₁ にお
いて、命令コード「ｇｅｎ（Ｐｒｇ＿Ｄ）」が実行され
ると、その旨を示すメッセージが共有バス１７を介して
アービタ１６に通知される。そして、アービタ１６によ
って、プロセッサエレメント１１₁ 〜１１₄ の実行状態
に基づいて、共有メモリ１５に記憶されているサブプロ
グラムＰｒｇ＿Ｄが、プロセッサエレメント１１₄ のロ
ーカルメモリ３２に読み込まれ、サブプログラムＰｒｇ
＿Ｄに記述された命令コードがプロセッサエレメント１
１₄ で順次に実行される。

【００１２】その後、プロセッサエレメント１１₁ にお
いて、命令コード「ｗａｉｔ（Ｐｒｇ＿Ｄ」が実行され
ると、プロセッサエレメント１１₁ の処理が同期待ち状
態になる。

【００１３】その後、プロセッサエレメント１１₄ にお
いて、サブプログラムＰｒｇ＿Ｄの最後の命令コード
「ｅｎｄ」が実行されると、サブプログラムＰｒｇ＿Ｄ
の終了を示すメッセージが、例えばアービタ１６を介し
てプロセッサエレメント１１₁に通知される。これによ
り、プロセッサエレメント１１₁ は、同期待ち状態を解
除して、次の命令コードを実行する。

【００１４】その後、プロセッサエレメント１１₁ にお
いて、命令コード「ｗａｉｔ（Ｐｒｇ＿Ｃ」が実行され
ると、プロセッサエレメント１１₁ の処理が同期待ち状
態になる。

【００１５】その後、プロセッサエレメント１１₃ にお
いて、サブプログラムＰｒｇ＿Ｃの最後の命令コード
「ｅｎｄ」が実行されると、サブプログラムＰｒｇ＿Ｃ
の終了を示すメッセージが、例えばアービタ１６を介し
てプロセッサエレメント１１₁に通知される。これによ
り、プロセッサエレメント１１₁ は、同期待ち状態を解
除して、次の命令コードを実行する。

【００１６】その後、プロセッサエレメント１１₁ にお
いて、命令コード「ｇｅｎ（Ｐｒｇ＿Ｅ）」が実行され
ると、その旨を示すメッセージが共有バス１７を介して
アービタ１６に通知される。そして、アービタ１６によ
って、プロセッサエレメント１１₁ 〜１１₄ の実行状態
に基づいて、共有メモリ１５に記憶されているサブプロ
グラムＰｒｇ＿Ｅが、例えばプロセッサエレメント１１
₄ のローカルメモリ３２に読み込まれ、サブプログラム
Ｐｒｇ＿Ｃに記述された命令コードがプロセッサエレメ
ント１１₄ で順次に実行される。

【００１７】その後、プロセッサエレメント１１₁ にお
いて、再び、命令コード「ｇｅｎ（Ｐｒｇ＿Ｄ）」が実
行されると、その旨を示すメッセージが共有バス１７を
介してアービタ１６に通知される。そして、アービタ１
６によって、プロセッサエレメント１１₁ 〜１１₄ の実
行状態に基づいて、共有メモリ１５に記憶されているサ
ブプログラムＰｒｇ＿Ｄが、プロセッサエレメント１１
₃ のローカルメモリ３２に読み込まれ、サブプログラム
Ｐｒｇ＿Ｄに記述された命令コードがプロセッサエレメ
ント１１₃ で順次に実行される。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のマルチプロセッサ１では、異なるプロセッサエレメン
ト上で実行されるプログラム（プロセス）相互間での同
期は、一のプロセッサエレメントによる命令コード「ｗ
ａｉｔ」の実行で発生した同期待ち状態を、他のプロセ
ッサエレメントにおけるプログラムの実行終了を示す命
令コード「ｅｎｄ」の実行に基づいて解除するという単
純なものである。すなわち、一のプログラムに基づいた
プロセッサエレメントの同期待ち状態は、他のプロセッ
サエレメントおけるプログラムの実行が終了しなれば解
除できない。従って、異なるプロセッサエレメント上で
実行する異なるプログラム相互間で、例えば、プログラ
ムの途中に記述された命令コード相互間で同期をとるな
どの多様な形態の同期を実現することができないという
問題がある。

【００１９】また、上述した実施形態では、アービタ１
６は、例えば、プロセッサエレメント１１₁ が図８に示
すメインプログラムＰｒｇ＿Ａを実行中に、メインプロ
グラムＰｒｇ＿Ａによって将来的にどのサブプログラム
の呼び出しが行われるかを知ることができない。そのた
め、図８に示すように、プロセッサエレメント１１₁ に
おける命令コード「ｇｅｎ（Ｐｒｇ＿Ｄ）」の最初の実
行時と２回目の実行時とで、アービタ１６によって、サ
ブプログラムＰｒｇ＿Ｄが異なるプロセッサエレメント
１１₃ ，１１₄ に割り当てられてしまう可能性がある。
この場合には、サブプログラムＰｒｇ＿Ｄが比較的短い
時間間隔で実行されるにも係わらず、２回目の実行時に
おいて、共有メモリ１５からプロセッサエレメント１１
₃ にサブプログラムＰｒｇ＿Ｄを読み込む必要があり、
プロセッサエレメント１１₃ の待ち時間を長引かせてい
る。このような事態は、図６に示すローカルメモリ３２
のメモリ容量と読み込みを行うプログラムの容量とが同
じオーダーである場合に特に頻繁に発生し、マルチプロ
セッサ１の性能を大幅に低下させる要因となっている。

【００２０】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
てなされ、並列に実行されるプログラム相互間で、多様
な形態の同期をとることができる並列処理装置、並列処
理方法および当該方法の手順をコンピュータで読み取り
可能に記録した記録媒体を提供することを目的とする。
また、本発明は、プロセッサエレメントのローカルメモ
リと共有メモリとの間でのユーザプログラムの入れ替え
に伴うプロセッサエレメントの待ち時間を短縮できる並
列処理装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の
第１の観点の並列処理装置は、プログラムに記述された
命令に基づいて相互に並列に処理を行い、相互間で通信
可能な複数の処理手段を有する並列処理装置であって、
一の前記処理手段は、待機命令を実行したときに前記プ
ログラムに基づいた処理を中断して待機状態になり、他
の前記処理手段による待機解除命令の実行に基づいて前
記待機状態を解除して前記プログラムに基づいた処理を
再開し、前記他の処理手段は、前記待機解除命令を実行
後、処理を中断することなく次の命令を実行する。

【００２２】本発明の第１の観点の並列処理装置では、
一の処理手段と他の処理手段との間で、双方ともプログ
ラムの実行途中で、プログラム内の待機命令および待機
解除命令を用いて、命令レベルで同期がとられる。すな
わち、一方のプログラムの実行終了を伴うことなく、プ
ログラム相互間で同期をとることができる。

【００２３】また、本発明の第１の観点の並列処理装置
は、好ましくは、前記他の処理手段は、同期待ち命令を
実行して同期待ち状態になり、前記一の処理手段による
前記同期待ち命令に対応する前記待機命令の実行に基づ
いて前記同期待ち状態を解除する。これにより、前記他
の処理手段における前記待機解除命令の実行より前に前
記一の処理手段において待機命令が実行されることが回
避される。

【００２４】また、本発明の第２の観点の並列処理装置
は、プログラムに記述された命令に基づいて相互に並列
に処理を行い、相互間で通信可能な複数の処理手段を有
する並列処理装置であって、一の前記処理手段は、待機
命令を実行すると前記プログラムに基づいた処理を中断
して待機状態になり、他の前記処理手段による待機解除
命令の実行に基づいて前記待機状態を解除して前記プロ
グラムに基づいた処理を再開し、前記他の処理手段は、
前記待機解除命令を実行したときに、前記一の処理手段
が前記待機状態になっていない場合に、前記一の処理手
段が前記待機状態になるまで同期待ち状態になる。

【００２５】すなわち、本発明の第２の観点の並列処理
装置では、前記一の処理手段と前記他の処理手段との間
で、プログラム内の待機命令および待機解除命令を用い
て、命令レベルで同期がとられる。すなわち、一方のプ
ログラムの実行終了を伴うことなく、プログラム相互間
で同期をとることができる。また、前記他の処理手段で
処理されるプログラム内に、待機解除命令に対応する同
期待ち命令が記述されていなくても、前記一の処理手段
が前記待機状態になっていない場合には、前記他の処理
手段が前記待機状態になるまで同期待ち状態になる。

【００２６】また、本発明の第３の並列処理装置は、プ
ログラムに記述された命令に基づいて相互に並列に処理
を行い、相互間で通信可能な複数の処理手段と、前記プ
ログラムを記憶する第１の記憶手段と、前記複数の処理
手段にそれぞれ対応して設けられ、対応する処理手段で
実行されるプログラムを前記第１の記憶手段から読み込
み、当該読み込んだプログラムに記述された命令を前記
処理手段に供給し、前記第１の記憶手段に比べてアクセ
ス速度が速い第２の記憶手段とを有する並列処理装置で
あって、前記処理手段は、待機命令を実行したときに前
記プログラムに基づいた処理を中断して待機状態にな
り、他の前記処理手段による待機解除命令の実行に基づ
いて前記待機状態を解除して前記プログラムに基づいた
処理を再開し、前記第２の記憶手段は、対応する前記処
理手段が前記待機状態であるとき、当該待機状態になる
前に当該処理手段に供給していた前記プログラムを継続
して記憶する。

【００２７】本発明の第３の観点の並列処理装置では、
一の前記処理手段が、待機命令を実行したときに前記プ
ログラムに基づいた処理を中断して待機状態になり、他
の前記処理手段による待機解除命令の実行に基づいて前
記待機状態を解除して前記プログラムに基づいた処理を
再開する場合に、当該一の処理手段に対応する第２の記
憶手段には、前記一の処理手段に供給していたプログラ
ムが継続して記憶される。すなわち、当該プログラムの
実行を再開する際に、当該プログラムを再び前記第１の
記憶手段から前記第２の記憶手段に読み込む必要がな
い。

【００２８】また、本発明の第１の観点の並列処理方法
は、プログラムに記述された命令に基づいて少なくとも
第１の処理および第２の処理を相互に並列に行う並列処
理方法であって、前記第１の処理は、待機命令の実行に
よって前記プログラムに基づいた処理を中断して待機状
態になり、第２の処理における待機解除命令の実行に基
づいて前記待機状態を解除して前記プログラムに基づい
た処理を再開し、前記第２の処理は、前記待機解除命令
を実行後、処理を中断することなく次の命令を実行す
る。

【００２９】また、本発明の第２の観点の並列処理方法
は、プログラムに記述された命令に基づいて少なくとも
第１の処理および第２の処理を相互に並列に行う並列処
理方法であって、前記第１の処理は、待機命令の実行に
よって前記プログラムに基づいた処理を中断して待機状
態になり、第２の処理における待機解除命令の実行に基
づいて前記待機状態を解除して前記プログラムに基づい
た処理を再開し、前記第２の処理は、前記待機解除命令
の実行時に、前記第１の処理が前記待機状態になってい
ない場合に、前記第１の処理が前記待機状態になるまで
同期待ち状態になる。

【００３０】また、本発明の第１の観点の記録媒体は、
プログラムに記述された命令に基づいて相互に並列に行
われる第１の処理および第２の処理の手順をコンピュー
タで読み取り可能に記録した記録媒体であって、前記第
１の処理は、待機命令の実行によって前記プログラムに
基づいた処理を中断して待機状態になり、第２の処理に
おける待機解除命令の実行に基づいて前記待機状態を解
除して前記プログラムに基づいた処理を再開する処理で
あり、前記第２の処理は、前記待機解除命令を実行後、
処理を中断することなく次の命令を実行する処理であ
る。

【００３１】さらに、本発明の第２の観点の記録媒体
は、プログラムに記述された命令に基づいて相互に並列
に行われる第１の処理および第２の処理の手順をコンピ
ュータで読み取り可能に記録した記録媒体であって、前
記第１の処理は、待機命令の実行によって前記プログラ
ムに基づいた処理を中断して待機状態になり、第２の処
理における待機解除命令の実行に基づいて前記待機状態
を解除して前記プログラムに基づいた処理を再開する処
理であり、前記第２の処理は、前記待機解除命令の実行
時に、前記第１の処理が前記待機状態になっていない場
合に、前記第１の処理が前記待機状態になるまで同期待
ち状態になる処理である。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる
マルチプロセッサについて説明する。第１実施形態 図１は、本実施形態のマルチプロセッサ５１の構成図で
ある。図１に示すように、マルチプロセッサ５１は、例
えば、共有バス１７、処理手段および第２の記憶手段と
してのプロセッサエレメント６１₁ 〜６１₄ 、第１の記
憶手段としての共有メモリ６５およびプログラム割り付
け手段としてのアービタ６６を有する。マルチプロセッ
サ５１は、例えば、共有バス１７を介して、プロセッサ
エレメント６１₁ 〜６１₄ 、共有メモリ６５およびアー
ビタ６６を相互に接続したバス結合のアーキテクチャを
採用しており、これらの構成要素が単体の半導体チップ
内に組み込まれている。

【００３３】〔構成要素の概要〕先ず、マルチプロセッ
サ５１と前述した図５に示すマルチプロセッサ１との共
通点および相違点について説明する。共有バス１７は、
前述した図５に示す従来のマルチプロセッサ１の共有バ
ス１７と同じである。また、プロセッサエレメント６１
₁ 〜６１₄ は、前述した図５に示すプロセッサエレメン
ト１１₁ 〜１１₄ と比べて、図６に示すようにプロセッ
サコア３１およびローカルメモリ３２を有するというハ
ードウェア構成は同じであるが、前述した従来のマルチ
プロセッサ１では用意されていないプログラム（プロセ
ス）相互間の同期確立のための新たな命令コードを実行
するため、当該命令コードの実行に伴う動作が異なる。
また、共有メモリ６５は、図５に示す共有メモリ１５と
比べて、ハードウェア構成は同じであるが、記憶してい
るユーザプログラムの内容が異なる。さらに、アービタ
５６は、プロセッサエレメント５１₁ 〜５１₄ の実行状
態（処理の負荷など）を監視し、当該実行状態に基づい
て、共有メモリ５５に記憶されているソフトウェアリソ
ースをハードウェアリソースであるプロセッサエレメン
ト５１₁ 〜５１₄ に割り当てる点は、図５に示すアービ
タ１６と同様である。但し、アービタ５６は、プロセッ
サエレメント６１₁ 〜６１₄ において前述した新たな命
令コードが実行されたときに、図５に示すアービタ１６
とは異なる種々の同期確立のための処理およびプロセッ
サエレメント６１₁ 〜６１₄ へのユーザプログラムの割
り当て処理を行う。

【００３４】〔命令コード〕マルチプロセッサ５１は、
以下に示す命令コードを採用している。具体的には、マ
ルチプロセッサ５１は、命令コードとして、プログラム
実行指示命令としての「ｇｅｎ（ユーザプログラム
名）」、同期待ち命令としての「ｗａｉｔ（ユーザプロ
グラム名）」、待機解除命令としての「ｃｏｎｔ（ユー
ザプログラム名）」、待機命令としての「ｓｌｅｅｐ」
およびプログラム終了命令としての「ｅｎｄ」を有す
る。なお、マルチプロセッサ５１は、その他にも、例え
ば、汎用のマルチプロセッサにおいて用意さている種々
の命令コードを有する。ここで、命令コード「ｇｅｎ
（ユーザプログラム名）」、「ｗａｉｔ（ユーザプログ
ラム名）」および「ｅｎｄ」は前述した図５に示すマル
チプロセッサ１が採用している同一名の命令コードと同
じであり、命令コード「ｃｏｎｔ（ユーザプログラム
名）」および「ｓｌｅｅｐ」はマルチプロセッサ５１が
独自に採用している命令コードである。なお、命令コー
ド「ｇｅｎ（ユーザプログラム名）」、「ｗａｉｔ（ユ
ーザプログラム名）」および「ｃｏｎｔ（ユーザプログ
ラム名）」は、ユーザプログラム名を引数としている。
なお、引数の数は任意である。

【００３５】命令コード「ｇｅｎ（ユーザプログラム
名）」は、他のプロセッサエレメント５１₁ 〜５１
₄ に、引数「ユーザプログラム名」で指定したユーザプ
ログラムの実行を開始することを指示する命令コードで
ある。命令コード「ｗａｉｔ（ユーザプログラム名）」
は、引数「ユーザプログラム名」で指定したユーザプロ
グラムが、命令コード「ｓｌｅｅｐ」あるいは「ｅｎ
ｄ」を実行するまで、同期待ちを行うことを指示する命
令コードである。命令コード「ｃｏｎｔ（ユーザプログ
ラム名）」は、他のプロセッサエレメント５１₁ 〜５１
₄ で実行されている引数「ユーザプログラム名」で指定
されたユーザプログラムが待機状態になっているとき
に、当該待機状態を解除することを指示する命令コード
である。命令コード「ｓｌｅｅｐ」は、ユーザプログラ
ムの実行を一時的に停止して待機状態となる命令コード
である。命令コード「ｅｎｄ」は、ユーザプログラムの
実行を終了する命令コードである。

【００３６】なお、上述した命令コードは、プログラマ
がユーザプログラム作成時に、ユーザプログラム内に明
示して記述してもよいし、コンパイラが必要に応じて自
動的に挿入してもよい。

【００３７】〔各構成要素の詳細〕プロセッサエレメン
ト６１₁ は、図５に示すように、処理手段としてのプロ
セッサコア３１および第２の記憶手段としてのローカル
メモリ３２を有する。なお、本実施形態では、プロセッ
サエレメント６１₁ 〜６１₄ が相互に同じ構成である場
合を例示するが、本発明では、プロセッサエレメント６
１₁ 〜６１₄は同じ構成をしている必要はなく、例え
ば、プロセッサコア３１の実行速度やローカルメモリ３
２の記憶容量などが異なっていてもよい。

【００３８】ローカルメモリ３２は、共有バス１７を介
して共有メモリ１５から読み出されたユーザプログラム
を記憶する。

【００３９】プロセッサコア３１は、ローカルメモリ３
２に記憶されているユーザプログラムの命令コードを順
次に読み出して実行する。また、プロセッサコア３１
は、命令コード「ｇｅｎ（ユーザプログラム名）」を実
行すると、引数「ユーザプログラム名」によって特定さ
れるユーザプログラムの実行指示を、図１に示す共有バ
ス１７を介してアービタ６６に出力する。また、プロセ
ッサコア３１は、命令コード「ｗａｉｔ（ユーザプログ
ラム名）」を実行すると、同期待ち状態となり、図１に
共有バス１７を介してアービタ６６から、引数「ユーザ
プログラム名」によって特定されたユーザプログラムの
命令コード「ｅｎｄ」あるいは「ｓｌｅｅｐ」が実行さ
れたことを示す通知を入力すると、同期待ち状態を解除
して次の命令コードを実行する。

【００４０】また、プロセッサコア３１は、命令コード
「ｃｏｎｔ（ユーザプログラム名）」を実行すると、引
数「ユーザプログラム名」によって特定されるユーザプ
ログラムの実行の待機状態を解除する指示を共有バス１
７を介してアービタ６６に出力し、処理を中断すること
なく次の命令コードを実行する。また、プロセッサコア
３１は、命令コード「ｓｌｅｅｐ」を実行すると、当該
命令コードを実行したことを共有バス１７を介してアー
ビタ６６に通知すると共に、待機状態となり、その後、
共有バス１７を介してアービタ６６から待機状態を解除
する指示を入力したときに待機状態を解除して次の命令
コードを実行する。また、プロセッサコア３１は、命令
コード「ｅｎｄ」を実行すると、当該命令コードを実行
したことを共有バス１７を介してアービタ６６に通知す
ると共に、プログラムの実行を終了する。

【００４１】共有メモリ６５は、前述したような命令コ
ード「ｇｅｎ（ユーザプログラム名）」、「ｗａｉｔ
（ユーザプログラム名）」、「ｃｏｎｔ（ユーザプログ
ラム名）」、「ｓｌｅｅｐ」および「ｅｎｄ」を含む種
々の命令コードを記述した例えばユーザプログラムＰｒ
ｇ＿ａ，Ｐｒｇ＿ｂ，Ｐｒｇ＿ｃ，Ｐｒｇ＿ｄ，Ｐｒｇ
＿ｅを記憶している。

【００４２】アービタ６６は、共有バス１７を介してプ
ロセッサエレメント６１₁ 〜６１₄から、ユーザプログ
ラムの実行指示を入力すると、当該実行指示によって特
定されるユーザプログラムを、共有メモリ６５から、プ
ロセッサエレメント６１₁ 〜６１₄ の実行状態に基づい
て例えば負荷が最も小さいプロセッサエレメント６１₁
〜６１₄ のローカルメモリ３２に読み込む。また、アー
ビタ６６は、ユーザプログラムの実行の待機状態を解除
する指示を入力すると、当該指示によって特定されるユ
ーザプログラムを実行しているプロセッサエレメント６
１₁ 〜６１₄ に、共有バス１７を介して、待機状態の解
除を示す指示を出力する。

【００４３】また、アービタ６６は、命令コード「ｓｌ
ｅｅｐ」および「ｅｎｄ」を実行したことを示す通知を
プロセッサエレメント６１₁ 〜６１₄ から入力すると、
当該命令コードを含むプログラムの実行指示を出力した
プロセッサエレメント６１₁〜６１₄ に、当該通知を入
力したことを通知する。

【００４４】以下、図１に示すマルチプロセッサ５１の
プロセッサエレメント６１₁ 〜６１₄ におけるユーザプ
ログラムの実行過程を追いながら、マルチプロセッサ５
１の動作を説明する。ここでは、図２に示すように、プ
ロセッサエレメント６１₁ ，６１₂ ，６１₃，６１₄ に
おいて、ユーザプログラムＰｒｇ＿ａ，Ｐｒｇ＿ｂ，Ｐ
ｒｇ＿ｃ，Ｐｒｇ＿ｄ，Ｐｒｇ＿ｅが実行される場合を
例示する。なお、ユーザプログラムＰｒｇ＿ａ，Ｐｒｇ
＿ｂ，Ｐｒｇ＿ｃ，Ｐｒｇ＿ｄ，Ｐｒｇ＿ｅは、例え
ば、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスクおよび光磁
気ディスクなどのコンピュータによって読み取り可能な
記録媒体から図１に示す共有バス１７に読み込まれてい
る。

【００４５】先ず、アービタ６６によって、共有メモリ
６５からプロセッサエレメント６１₁ のローカルメモリ
３２に、図２に示すユーザプログラムＰｒｇ＿ａが読み
込まれる。そして、プロセッサエレメント６１₁ のプロ
セッサコア３１において、ユーザプログラムＰｒｇ＿ａ
に記述された命令コードが順次に実行される。具体的に
は、プロセッサエレメント６１₁ のプロセッサコア３１
において、先ず、命令コード「ｇｅｎ（Ｐｒｇ＿ｂ）」
が実行され、当該命令コードの引数で特定されるユーザ
プログラムＰｒｇ＿ｂの実行指示が、図１に示す共有バ
ス１７を介してアービタ６６に出力される。そして、ア
ービタ６６によって、共有メモリ６５から共有バス１７
を介してプロセッサエレメント６１₂ のローカルメモリ
３２に、ユーザプログラムＰｒｇ＿ｂが読み込まれる。
その後、プロセッサエレメント６１₂ において、ローカ
ルメモリ３２に記憶されたユーザプログラムＰｒｇ＿ｂ
に記述された命令コードが順次に読み出されて実行され
る。

【００４６】次に、プロセッサエレメント６１₁ のプロ
セッサコア３１において、命令コード「ｇｅｎ（Ｐｒｇ
＿ｃ）」および「ｇｅｎ（Ｐｒｇ＿ｄ）」が順次に実行
され、前述した命令コード「ｇｅｎ（Ｐｒｇ＿ａ）」の
場合と同様の処理を経て、プロセッサエレメント６１₃
および６１₄ のプロセッサコア３１において、ユーザプ
ログラムＰｒｇ＿ｃおよびＰｒｇ＿ｄの実行がそれぞれ
開始する。

【００４７】次に、プロセッサエレメント６１₁ のプロ
セッサコア３１において、命令コード「ｗａｉｔ（Ｐｒ
ｇ＿ｄ）」が実行され、同期待ち状態となる。

【００４８】その後、プロセッサエレメント６１₄ にお
いて、ユーザプログラムＰｒｇ＿ｄに記述された命令コ
ード「ｓｌｅｅｐ」が実行され、プロセッサエレメント
６１₄ が待機状態になる。また、プロセッサエレメント
６１₄ において命令コード「ｓｌｅｅｐ」が実行された
ことが、共有バス１７を介してアービタ６６に通知され
る。そして、アービタ６６に当該通知が入力されると、
ユーザプログラムＰｒｇ＿ｄの実行指示を出力したプロ
セッサエレメント６１₁ に、当該通知を入力したことが
アービタ６６から通知される。そして、プロセッサエレ
メント６１₁ がアービタ６６から当該通知を入力する
と、同期待ち状態が解除され、プロセッサエレメント６
１₁ において次の命令コードが実行される。

【００４９】次に、プロセッサエレメント６１₁ のプロ
セッサコア３１において、命令コード「ｗａｉｔ（Ｐｒ
ｇ＿ｃ）」が実行され、同期待ち状態となる。

【００５０】その後、プロセッサエレメント６１₃ にお
いて、ユーザプログラムＰｒｇ＿ｃの最後に記述された
命令コード「ｅｎｄ」が実行され、プロセッサエレメン
ト６１₃ におけるユーザプログラムＰｒｇ＿ｃの実行が
終了する。また、プロセッサエレメント６１₃ において
命令コード「ｅｎｄ」が実行されたことが、共有バス１
７を介してアービタ６６に通知される。そして、アービ
タ６６に当該通知が入力されると、ユーザプログラムＰ
ｒｇ＿ｃの実行指示を出力したプロセッサエレメント６
１₁ に、当該通知を入力したことがアービタ６６から通
知される。そして、プロセッサエレメント６１₁ がアー
ビタ６６から当該通知を入力すると、同期待ち状態が解
除され、プロセッサエレメント６１₁ において次の命令
コードが実行される。なお、アービタ６６は、前述した
ように、プロセッサエレメント６１₃ において命令コー
ド「ｅｎｄ」が実行されたことを示す通知を入力する
と、その後、プロセッサエレメント６１₃ の負荷はなく
なったと判断し、プロセッサエレメント６１₃ のローカ
ルメモリ３２を開放する。

【００５１】次に、プロセッサエレメント６１₁ のプロ
セッサコア３１において、命令コード「ｇｅｎ（Ｐｒｇ
＿ｅ）」が実行され、前述した命令コード「ｇｅｎ（Ｐ
ｒｇ＿ａ）」の場合と同様の処理を経て、前述したよう
に開放されたプロセッサエレメント６１₃ のローカルメ
モリ３２にユーザプログラムＰｒｇ＿ｅが読み込まれ、
プロセッサエレメント６１₃ のプロセッサコア３１にお
いてユーザプログラムＰｒｇ＿ｅが実行される。

【００５２】次に、プロセッサエレメント６１₁ におい
て、命令コード「ｃｏｎｔ（Ｐｒｇ＿ｄ）」が実行さ
れ、ユーザプログラムＰｒｇ＿ｄの実行の待機状態を解
除する指示が、共有バス１７を介してアービタ６６に出
力される。そして、アービタ６６によって、ユーザプロ
グラムＰｒｇ＿ｄを実行しているプロセッサエレメント
６１₄ に、共有バス１７を介して、待機状態の解除を示
す指示が出力される。そして、プロセッサエレメント６
１₄ がアービタ６６から当該指示を入力すると、待機状
態が解除され、プロセッサエレメント６１₄ において次
の命令コードが実行される。なお、プロセッサエレメン
ト６１₁ では、命令コード「ｃｏｎｔ（Ｐｒｇ＿ｄ）」
の実行後に、処理を中断することなく、次の命令コード
が実行される。

【００５３】次に、プロセッサエレメント６１₁ のプロ
セッサコア３１において、命令コード「ｗａｉｔ（Ｐｒ
ｇ＿ｄ）」が実行され、同期待ち状態となる。

【００５４】その後、プロセッサエレメント６１₄ にお
いて、ユーザプログラムＰｒｇ＿ｄの最後に記述された
命令コード「ｅｎｄ」が実行され、プロセッサエレメン
ト６１₄ におけるユーザプログラムＰｒｇ＿ｄの実行が
終了する。また、プロセッサエレメント６１₄ において
命令コード「ｅｎｄ」が実行されたことが、共有バス１
７を介してアービタ６６に通知される。そして、アービ
タ６６に当該通知が入力されると、ユーザプログラムＰ
ｒｇ＿ｄの実行指示を出力したプロセッサエレメント６
１₁ に、当該通知を入力したことがアービタ６６から通
知される。そして、プロセッサエレメント６１₁ がアー
ビタ６６から当該通知を入力すると、同期待ち状態が解
除され、プロセッサエレメント６１₁ において次の命令
コードが実行される。なお、アービタ６６は、前述した
ように、プロセッサエレメント６１₄ において命令コー
ド「ｅｎｄ」が実行されたことを示す通知を入力する
と、その後、プロセッサエレメント６１₄ の負荷はなく
なったと判断し、プロセッサエレメント６１₄ のローカ
ルメモリ３２を開放する。

【００５５】次に、プロセッサエレメント６１₁ のプロ
セッサコア３１において、命令コード「ｗａｉｔ（Ｐｒ
ｇ＿ｅ）」が実行され、同期待ち状態となる。

【００５６】その後、プロセッサエレメント６１₃ にお
いて、ユーザプログラムＰｒｇ＿ｅの最後に記述された
命令コード「ｅｎｄ」が実行され、プロセッサエレメン
ト６１₃ におけるユーザプログラムＰｒｇ＿ｅの実行が
終了する。また、プロセッサエレメント６１₃ において
命令コード「ｅｎｄ」が実行されたことが、共有バス１
７を介してアービタ６６に通知される。そして、アービ
タ６６に当該通知が入力されると、ユーザプログラムＰ
ｒｇ＿ｅの実行指示を出力したプロセッサエレメント６
１₁ に、当該通知を入力したことがアービタ６６から通
知される。そして、プロセッサエレメント６１₁ がアー
ビタ６６から当該通知を入力すると、同期待ち状態が解
除され、プロセッサエレメント６１₁ において次の命令
コードが実行される。なお、アービタ６６は、前述した
ように、プロセッサエレメント６１₃ おいて命令コード
「ｅｎｄ」が実行されたことを示す通知を入力すると、
その後、プロセッサエレメント６１₃ の負荷はなくなっ
たと判断し、プロセッサエレメント６１₃ のローカルメ
モリ３２を開放する。

【００５７】以上説明したように、マルチプロセッサ５
１によれば、プログラムの終了を示す命令コード「ｅｎ
ｄ」の他に、プログラムの実行の待機状態を指示する命
令コード「ｓｌｅｅｐ」と、当該待機状態を解除する命
令コード「ｃｏｎｔ」とを用いることで、異なるプロセ
ッサエレメント６１₁ 〜６１₄ 上で実行されているプロ
グラムの命令コード相互間で同期をとることができる。
そのため、マルチプロセッサ５１によれば、命令コード
相互間で同期とる記述を含むプログラムに基づいた多様
な処理を行うことが可能になる。すなわち、従来のマル
チプロセッサ１のように、命令コード「ｅｎｄ」による
ユーザプログラムの実行終了を伴わずに、ユーザプログ
ラム相互間で同期をとることが可能になる。

【００５８】また、マルチプロセッサ５１によれば、図
２に示すように、ユーザプログラムＰｒｇ＿ａにおい
て、命令コード「ｃｏｎｔ（Ｐｒｇ＿ｄ）」の記述の前
に、命令コード「ｗａｉｔ（Ｐｒｇ＿ｄ）」が記述され
ているため、ユーザプログラムＰｒｇ＿ｄの命令コード
「ｓｌｅｅｐ」の実行前に、ユーザプログラムＰｒｇ＿
ａの命令コード「ｃｏｎｔ（Ｐｒｇ＿ｄ）」が実行され
てしまうことを回避できる。これにより、命令コード
「ｓｌｅｅｐ」によるプロセッサエレメント６１_４の待
機状態が、プロセッサエレメント６１_１ における命令
コード「ｃｏｎｔ（Ｐｒｇ＿ｄ）」の実行によって確実
に解除される。

【００５９】また、マルチプロセッサ５１によれば、命
令コード「ｓｌｅｅｐ」が実行された場合に、当該命令
コード「ｓｌｅｅｐ」を実行したことを示す通知をアー
ビタ６６が入力することで、当該命令コード「ｓｌｅｅ
ｐ」を実行したプロセッサエレメント６１₁ 〜６１₄ に
おいて当該命令コード「ｓｌｅｅｐ」を含むユーザプロ
グラムの実行が将来再び再開されることをアービタ６６
が知ることができる。そのため、アービタ６６によっ
て、当該ユーザプログラムが他のユーザプログラムと入
れ替えられてしまうことを回避することが可能になり、
ユーザプログラムの読み込み動作の回数を削減して処理
時間の短縮が図れる。具体的には、図２に示す例におい
て、共有メモリ６５からプロセッサエレメント６１₄ の
ローカルメモリ３２に、ユーザプログラムＰｒｇ＿ｄを
１回のみ読み込めばよく、ユーザプログラムＰｒｇ＿ｄ
の読み込みによるプロセッサエレメント６１₄ の待ち時
間を短くできる。また、ユーザプログラムＰｒｇ＿ｄの
実行を再開するときには、プロセッサエレメント６１₁
における命令コード「ｃｏｎｔ（Ｐｒｇ＿ｄ）」の実行
によって、その旨がプロセッサエレメント６１₄ に瞬時
に通知されることから、高速な応答が要求されるリアル
タイム性が問われるユーザプログラムを実行する場合に
は特に有効である。すなわち、図８を用いて前述したよ
うな、プロセッサエレメント１１₁ における命令コード
「ｇｅｎ（Ｐｒｇ＿Ｄ）」の２回目の実行時に、ユーザ
プログラムＰｒｇ＿Ｄを再びローカルメモリ３２に読み
込むという無駄な動作の発生を回避できる。

【００６０】上述したような共有メモリ６５からローカ
ルメモリ３２へのユーザプログラムの無駄な読み込みを
回避することによる効果は、ローカルメモリ３２のメモ
リ容量と読み込みを行うユーザプログラムの容量とが同
じオーダーである場合に特に顕著である。

【００６１】第２実施形態 本実施形態のマルチプロセッサは、基本的には、前述し
た第１実施形態のマルチプロセッサ５１と同じである
が、上述した命令コード「ｃｏｎｔ」の代わりに、待機
解除命令として以下に示す命令コード「ｃｏｎｔ＿ａ」
を用いる点がマルチプロセッサ５１とは異なる。すなわ
ち、前述した第１実施形態の命令コード「ｃｏｎｔ」
は、一のプロセッサエレメントにおける命令コード「ｃ
ｏｎｔ」の実行が、他のプロセッサエレメントにおける
当該命令コード「ｃｏｎｔ」に対応する命令コード「ｓ
ｌｅｅｐ」の実行よりも遅いと当該命令コード「ｓｌｅ
ｅｐ」による当該他のプロセッサエレメントの待機状態
を解除できない。このような事態を回避するために、第
１実施形態では、例えば、図２に示すように、ユーザプ
ログラムＰｒｇ＿ａには、命令コード「ｃｏｎｔ（Ｐｒ
ｇ＿ｄ）」の記述より前に、ユーザプログラムＰｒｇ＿
ｄの命令コード「ｓｌｅｅｐ」の実行によって同期待ち
が解除される命令コード「ｗａｉｔ（Ｐｒｇ＿ｄ）」を
記述する必要があった。

【００６２】本実施形態では、第１実施形態の命令コー
ド「ｃｏｎｔ」の代わりに、新たな命令コード「ｃｏｎ
ｔ＿ａ」を用いて、それ以前に命令コード「ｗａｉｔ」
を記述することを不要にしている。命令コード「ｃｏｎ
ｔ＿ａ」は、命令コード「ｃｏｎｔ」と同様に、引数と
してユーザプログラム名を指定する。すなわち、命令フ
ォーマットは「ｃｏｎｔ＿ａ（ユーザプログラム名）」
となる。また、図１に示すプロセッサエレメント６１₁
〜６１₄ のプロセッサコア３１は、命令コード「ｃｏｎ
ｔ＿ａ（ユーザプログラム名）」を実行すると、引数
「ユーザプログラム名」によって特定されるユーザプロ
グラムの実行の待機状態を解除する指示を図１に示す共
有バス１７を介してアービタ６６に出力する。プロセッ
サコア３１は、命令コード「ｃｏｎｔ＿ａ（ユーザプロ
グラム名）」を実行すると、その後、処理を中断するこ
となく、次の命令コードを実行する。また、プロセッサ
エレメント６１₁ 〜６１₄ は、アービタ６６から逆同期
待ち指示を入力すると、その後、アービタ６６から逆同
期待ち状態を解除する指示を入力するまで逆同期待ち状
態となる。

【００６３】アービタ６６は、ユーザプログラムの実行
の待機状態を解除する指示を入力すると、当該ユーザプ
ログラムが待機状態である否かを判断し、待機状態であ
ると判断した場合に、当該待機状態のユーザプログラム
が割り当てられたプロセッサエレメント６１₁ 〜６１₄
に、共有バス１７を介して、待機状態の解除を示す指示
を出力する。一方、アービタ６６は、上記判断におい
て、当該ユーザプログラムが待機状態ではないと判断し
た場合には、ユーザプログラムの実行の待機状態を解除
する指示を出力したプロセッサエレメント６１₁ 〜６１
₄ に逆同期待ち指示を出力する。その後、アービタ６６
は、当該ユーザプログラムから、命令コード「ｓｌｅｅ
ｐ」を実行したことの通知を受けると、上記逆同期待ち
状態となっているプロセッサエレメント６１₁ 〜６１₄
に、逆同期待ち解除を示す指示を出力すると共に、当該
命令コード「ｓｌｅｅｐ」を実行したプロセッサエレメ
ント６１₁ 〜６１₄ に、共有バス１７を介して待機状態
を解除する指示を出力する。

【００６４】以下、図１に示すプロセッサエレメント６
１₁ 〜６１₄ におけるユーザプログラムの実行過程を追
いながら、本実施形態のマルチプロセッサの動作を説明
する。ここでは、図３に示すように、図１に示すプロセ
ッサエレメント６１₁ ，６１₂ ，６１₃ ，６１₄ におい
て、ユーザプログラムＰｒｇ＿ａａ，Ｐｒｇ＿ｂ，Ｐｒ
ｇ＿ｃ，Ｐｒｇ＿ｄ，Ｐｒｇ＿ｅが実行される場合を例
示する。図３に示すユーザプログラムＰｒｇ＿ａａは、
図２に示す命令コード「ｃｏｎｔ（Ｐｒｇ＿ｄ）」およ
びその前の命令コード「ｗａｉｔ（Ｐｒｇ＿ｄ）」の代
わりに命令コード「ｃｏｎｔ＿ａ（Ｐｒｇ＿ｄ）」を記
述している点が前述したユーザプログラムＰｒｇ＿ａと
は異なる。また、図３に示すユーザプログラムＰｒｇ＿
ｂ，Ｐｒｇ＿ｃ，Ｐｒｇ＿ｄ，Ｐｒｇ＿ｅは、それぞれ
図２に示すユーザプログラムＰｒｇ＿ｂ，Ｐｒｇ＿ｃ，
Ｐｒｇ＿ｄ，Ｐｒｇ＿ｅと同じである。

【００６５】先ず、図３に示すように、プロセッサエレ
メント６１₁ において、ユーザプログラムＰｒｇ＿ａａ
に記述された命令コード「ｇｅｎ（Ｐｒｇ＿ｂ）」，
「ｇｅｎ（Ｐｒｇ＿ｃ）」，「ｇｅｎ（Ｐｒｇ＿
ｄ）」，「ｗａｉｔ（Ｐｒｇ＿ｃ）」が順に実行され
る。これらの処理は、図２を用いて前述した同一名の命
令コードの処理と同じである。

【００６６】そして、命令コード「ｗａｉｔ（Ｐｒｇ＿
ｃ）」による同期待ち状態が解除されると、プロセッサ
エレメント６１₁ のプロセッサコア３１において、命令
コード「ｃｏｎｔ＿ａ（Ｐｒｇ＿ｄ）」が実行される。
これにより、ユーザプログラムＰｒｇ＿ｄの実行の待機
状態を解除する指示が、図１に示す共有バス１７を介し
てプロセッサエレメント６１₁ からアービタ６６に出力
される。そして、アービタ６６において、プロセッサエ
レメント６１₄ で実行されているユーザプログラムＰｒ
ｇ＿ｄが待機状態である否かが判断され、この場合に
は、待機状態となっていないので、プロセッサエレメン
ト６１₁ に逆同期待ち指示が出力される。そして、当該
逆同期待ち指示を入力したプロセッサエレメント６１₁
は、逆同期待ち状態となる。その後、プロセッサエレメ
ント６１₄ において、ユーザプログラムＰｒｇ＿ｄの命
令コード「ｓｌｅｅｐ」が実行され、当該命令コード
「ｓｌｅｅｐ」を実行したことを示す通知が、共有バス
１７を介してプロセッサエレメント６１₄ からアービタ
６６に出力される。そして、当該通知に基づいて、共有
バス１７を介してアービタ６６からプロセッサエレメン
ト６１₁ に、逆同期待ち状態を解除する指示が出力さ
れ、プロセッサエレメント６１₁ の逆同期待ちが解除さ
れる。次に、プロセッサエレメント６１₁ において、ユ
ーザプログラムＰｒｇ＿ａａの命令コード「ｇｅｎ（Ｐ
ｒｇ＿ｅ）」，「ｗａｉｔ（Ｐｒｇ＿ｄ）」，「ｗａｉ
ｔ（Ｐｒｇ＿ｅ）」が実行される。当該実行による処理
は、図２を用いて前述した場合と同じである。

【００６７】なお、例えば、図４に示すように、プロセ
ッサエレメント６１₄ における命令コード「ｓｌｅｅ
ｐ」が、プロセッサエレメント６１₁ における「ｃｏｎ
ｔ＿ａ（Ｐｒｇ＿ｄ）」の実行より早いタイミングで行
われた場合には、プロセッサエレメント６１₄ は、命令
コード「ｓｌｅｅｐ」を実行してから待機状態となり、
プロセッサエレメント６１₁ における命令コード「ｃｏ
ｎｔ＿ａ（Ｐｒｇ＿ｄ）」の実行に基づいた待機解除指
示をアービタ６６から入力したときに、当該待機状態を
解除する。

【００６８】以上説明したように、本実施形態のマルチ
プロセッサによれば、上述したような命令コード「ｃｏ
ｎｔ＿ａ」を用いることで、例えば、図２に示す第１実
施形態のように、命令コード「ｃｏｎｔ」の記述より前
に命令コード「ｓｌｅｅｐ」の実行によって同期待ちが
解除される命令コード「ｗａｉｔ」を記述する必要がな
い。すなわち、例えば、図２に示す場合に、ユーザプロ
グラムＰｒｇ＿ｄの命令コード「ｓｌｅｅｐ」の実行
が、命令コード「ｃｏｎｔ＿ａ（Ｐｒｇ＿ｄ）」より前
のタイミングで実行された場合でも、プロセッサエレメ
ント６１₁ が逆同期待ちになり、ユーザプログラムＰｒ
ｇ＿ａａとＰｒｇ＿ｄとの間の同期が保証される。その
ため、プログラマはユーザプログラムＰｒｇ＿ｄの命令
コード「ｓｌｅｅｐ」の実行タイミングを意識せずにユ
ーザプログラムＰｒｇ＿ａａを記述でき、プログラマの
負担を軽減できる。

【００６９】本発明は上述した実施形態には限定されな
い。例えば、上述した実施形態では、プロセッサエレメ
ント６１₁ 〜６１₂ が、命令コード「ｃｏｎｔ」および
「ｃｏｎｔ＿ａ」の実行に応じて出力した待機状態を解
除する指示を、アービタ６６を介して、待機状態のユー
ザプログラムを実行しているプロセッサエレメント６１
₁ 〜６１₄ に出力する場合を例示したが、待機状態のユ
ーザプログラムを実行しているプロセッサエレメント６
１₁ 〜６１_４が共有バス１７を監視し、待機状態を解除
する指示をアービタ６６を介さずに入力するようにして
もよい。また、同様に、プロセッサエレメント６１_１
〜６１₄ から出力された命令コード「ｓｌｅｅｐ」およ
び「ｅｎｄ」を実行したことを示す通知を、アービタ６
６を介さずに、共有バス１７を監視している対応するプ
ロセッサエレメント６１₁〜６１₄ が直接入力するよう
にしてもよい。

【００７０】また、上述した実施形態では、ユーザプロ
グラムＰｒｇ＿ａ，Ｐｒｇ＿ａａのみに、命令コード
「ｇｅｎ」，「ｃｏｎｔ」および「ｃｏｎｔ＿ａ」が記
述されている場合を例示したが、これらの命令コードは
ユーザプログラムＰｒｇ＿ｂ，Ｐｒｇ＿ｃ，Ｐｒｇ＿ｄ
にも記述されていてもよい。また、複数のユーザプログ
ラムに、命令コード「ｓｌｅｅｐ」が記述されていても
よい。

【００７１】また、上述した実施形態では、４個の同一
構成のプロセッサエレメントを有するマルチプロセッサ
を例示したが、プロセッサエレメントの数は２以上であ
れば任意であり、複数のプロセッサエレメントの構成が
異なっていてもよい。

【００７２】また、上述した実施形態では、図１に示す
構成要素が同一半導体チップ内に組み込まれている場合
を例示したが、本発明は、例えば、図１に示すプロセッ
サエレメント６１₁ 〜６１₄ が、ネットワークを介して
接続された相互に異なるコンピュータ内にそれぞれ組み
込まれた分散処理システムにも適用できる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の並列処理
装置によれば、複数の処理手段で並列に実行されるプロ
グラム相互間で、多様な形態の同期をとることができ
る。また、本発明の並列処理方法および記録媒体によれ
ば、並列に行われる複数の処理の相互間で、多様な形態
の同期をとることができる。また、本発明の並列処理装
置によれば、処理手段が待機命令を実行することで、当
該処理手段に対応する第２の記憶手段への第１の記憶手
段からのプログラムの読み込みを制御でき、第１の記憶
手段から第２の記憶手段へのプログラムの読み込み動作
の回数を削減し、処理手段の待ち時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施形態のマルチプロセ
ッサの構成図である。

【図２】図２は、図１に示す本発明の第１実施形態のマ
ルチプロセッサの動作を説明するための図である。

【図３】図３は、本発明の第２実施形態のマルチプロセ
ッサの動作を説明するための図である。

【図４】図３は、本発明の第２実施形態のマルチプロセ
ッサのその他の動作を説明するための図である。

【図５】図５は、一般的なマルチプロセッサの構成図で
ある。

【図６】図６は、図１および図５に示すプロセッサエレ
メントの内部構成図である。

【図７】図７は、図５に示すマルチプロセッサの各プロ
セッサエレメントへのプログラムの割り付けを説明する
ための図である。

【図８】図８は、図５に示す一般的なマルチプロセッサ
の動作を説明するための図である。

【符号の説明】

１７…共有バス、３１…プロセッサコア、３２…ローカ
ルメモリ、５１…マルチプロセッサ、６１₁ 〜６１₄ …
プロセッサエレメント、６５…共有メモリ、６６…アー
ビタ

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プログラムに記述された命令に基づいて相
   互に並列に処理を行い、相互間で通信可能な複数の処理
   手段を有する並列処理装置において、 一の前記処理手段は、待機命令を実行したときに前記プ
   ログラムに基づいた処理を中断して待機状態になり、他
   の前記処理手段による待機解除命令の実行に基づいて前
   記待機状態を解除して前記プログラムに基づいた処理を
   再開し、 前記他の処理手段は、前記待機解除命令を実行後、処理
   を中断することなく次の命令を実行する並列処理装置。
2. 【請求項２】前記他の処理手段は、同期待ち命令を実行
   して同期待ち状態になり、前記一の処理手段による前記
   同期待ち命令に対応する前記待機命令の実行に基づいて
   前記同期待ち状態を解除する請求項１に記載の並列処理
   装置。
3. 【請求項３】前記プログラムを記憶する第１の記憶手段
   と、 前記複数の処理手段にそれぞれ対応して設けられ、対応
   する処理手段で実行されるプログラムを前記第１の記憶
   手段から読み込み、当該読み込んだプログラムに記述さ
   れた命令を前記処理手段に供給し、前記第１の記憶手段
   に比べてアクセス速度が速い第２の記憶手段とをさらに
   有し、 前記第２の記憶手段は、対応する前記処理手段が前記待
   機状態であるとき、当該待機状態になる前に当該処理手
   段に供給していた前記プログラムの記憶を継続する請求
   項１に記載の並列処理装置。
4. 【請求項４】前記第２の記憶手段は、対応する前記処理
   手段がプログラムの終了を示すプログラム終了命令を実
   行するまで、前記プログラムの記憶を継続する請求項３
   に記載の並列処理装置。
5. 【請求項５】前記処理手段は、前記第１の記憶手段に記
   憶されているプログラムを他の前記処理手段で実行させ
   ることを指示するプログラム実行指示命令を実行し、 当該他の処理手段に対応する前記第２の記憶手段は、前
   記プログラム実行指示命令によって実行が指示されたプ
   ログラムを前記第１の記憶手段から読み込んで記憶する
   請求項１に記載の並列処理装置。
6. 【請求項６】前記処理手段による前記プログラム実行指
   示命令に基づいて、当該プログラム実行指示命令によっ
   て実行が指示されたプログラムを実行させる前記処理手
   段を決定し、当該プログラム実行指示命令によって実行
   が指示されたプログラムを前記第１の記憶手段から前記
   決定した処理手段に対応する前記第２の記憶手段に読み
   込むプログラム実行割り付け手段をさらに有する請求項
   ５に記載の並列処理装置。
7. 【請求項７】前記プログラム実行指示命令によって実行
   が指示されたプログラムに記述された前記待機命令に基
   づいて前記他の処理手段が待機状態になったときに、前
   記プログラム実行指示命令を実行した前記処理手段が前
   記同期解除命令を実行する請求項５に記載の並列処理装
   置。
8. 【請求項８】前記プログラム実行指示命令によって実行
   が指示されたプログラムに記述された前記待機命令に基
   づいて前記他の処理手段が待機状態になったときに、前
   記プログラム実行指示命令を実行した前記処理手段以外
   の前記処理手段が前記同期解除命令を実行する請求項５
   に記載の並列処理装置。
9. 【請求項９】前記複数の処理手段と、 当該複数の処理手段を接続する共有バスとが単体の半導
   体チップ内に組み込まれている請求項１に記載の並列処
   理装置。
10. 【請求項１０】プログラムに記述された命令に基づいて
    相互に並列に処理を行い、相互間で通信可能な複数の処
    理手段を有する並列処理装置において、 一の前記処理手段は、待機命令を実行すると前記プログ
    ラムに基づいた処理を中断して待機状態になり、他の前
    記処理手段による待機解除命令の実行に基づいて前記待
    機状態を解除して前記プログラムに基づいた処理を再開
    し、 前記他の処理手段は、前記待機解除命令を実行したとき
    に、前記一の処理手段が前記待機状態になっていない場
    合に、前記一の処理手段が前記待機状態になるまで同期
    待ち状態になる並列処理装置。
11. 【請求項１１】前記他の処理手段は、前記待機解除命令
    を実行したときに、前記一の処理手段が前記待機状態に
    なっている場合に、前記待機解除命令を実行後、処理を
    中断することなく次の命令を実行する請求項１０に記載
    の並列処理装置。
12. 【請求項１２】前記プログラムを記憶する第１の記憶手
    段と、 前記複数の処理手段にそれぞれ対応して設けられ、対応
    する処理手段で実行されるプログラムを前記第１の記憶
    手段から読み込み、当該読み込んだプログラムに記述さ
    れた命令を前記処理手段に供給し、前記第１の記憶手段
    に比べてアクセス速度が速い第２の記憶手段とをさらに
    有し、 前記第２の記憶手段は、対応する前記処理手段が前記待
    機状態であるとき、当該待機状態になる前に当該処理手
    段に供給していた前記プログラムの記憶を継続する請求
    項１０に記載の並列処理装置。
13. 【請求項１３】前記第２の記憶手段は、対応する前記処
    理手段がプログラムの終了を示すプログラム終了命令を
    実行するまで、前記プログラムの記憶を継続する請求項
    １２に記載の並列処理装置。
14. 【請求項１４】プログラムに記述された命令に基づいて
    相互に並列に処理を行い、相互間で通信可能な複数の処
    理手段と、 前記プログラムを記憶する第１の記憶手段と、 前記複数の処理手段にそれぞれ対応して設けられ、対応
    する処理手段で実行されるプログラムを前記第１の記憶
    手段から読み込み、当該読み込んだプログラムに記述さ
    れた命令を前記処理手段に供給し、前記第１の記憶手段
    に比べてアクセス速度が速い第２の記憶手段とを有する
    並列処理装置において、 前記処理手段は、待機命令を実行したときに前記プログ
    ラムに基づいた処理を中断して待機状態になり、他の前
    記処理手段による待機解除命令の実行に基づいて前記待
    機状態を解除して前記プログラムに基づいた処理を再開
    し、 前記第２の記憶手段は、対応する前記処理手段が前記待
    機状態であるとき、当該待機状態になる前に当該処理手
    段に供給していた前記プログラムの記憶を継続する並列
    処理装置。
15. 【請求項１５】前記第２の記憶手段は、対応する前記処
    理手段がプログラムの終了を示すプログラム終了命令を
    実行するまで、前記プログラムの記憶を継続する請求項
    １４に記載の並列処理装置。
16. 【請求項１６】前記処理手段は、前記第１の記憶手段に
    記憶されているプログラムを他の前記処理手段で実行さ
    せることを指示するプログラム実行指示命令を実行し、 当該他の処理手段に対応する前記第２の記憶手段は、前
    記プログラム実行指示命令によって実行が指示されたプ
    ログラムを前記第１の記憶手段から読み込んで記憶する
    請求項１４に記載の並列処理装置。
17. 【請求項１７】前記処理手段による前記プログラム実行
    指示命令に基づいて、当該プログラム実行指示命令によ
    って実行が指示されたプログラムを実行させる前記処理
    手段を決定し、当該プログラム実行指示命令によって実
    行が指示されたプログラムを前記第１の記憶手段から前
    記決定した処理手段に対応する前記第２の記憶手段に読
    み込むプログラム実行割り付け手段をさらに有する請求
    項１６に記載の並列処理装置。
18. 【請求項１８】プログラムに記述された命令に基づいて
    少なくとも第１の処理および第２の処理を相互に並列に
    行う並列処理方法において、 前記第１の処理は、待機命令の実行によって前記プログ
    ラムに基づいた処理を中断して待機状態になり、第２の
    処理における待機解除命令の実行に基づいて前記待機状
    態を解除して前記プログラムに基づいた処理を再開し、 前記第２の処理は、前記待機解除命令を実行後、処理を
    中断することなく次の命令を実行する並列処理方法。
19. 【請求項１９】前記第２の処理は、同期待ち命令の実行
    によって同期待ち状態になり、前記第１の処理における
    前記同期待ち命令に対応する前記待機命令の実行に基づ
    いて前記同期待ち状態を解除する請求項１８に記載の並
    列処理方法。
20. 【請求項２０】プログラムに記述された命令に基づいて
    少なくとも第１の処理および第２の処理を相互に並列に
    行う並列処理方法において、 前記第１の処理は、待機命令の実行によって前記プログ
    ラムに基づいた処理を中断して待機状態になり、第２の
    処理における待機解除命令の実行に基づいて前記待機状
    態を解除して前記プログラムに基づいた処理を再開し、 前記第２の処理は、前記待機解除命令の実行時に、前記
    第１の処理が前記待機状態になっていない場合に、前記
    第１の処理が前記待機状態になるまで同期待ち状態にな
    る並列処理方法。
21. 【請求項２１】プログラムに記述された命令に基づいて
    相互に並列に行われる第１の処理および第２の処理の手
    順をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体で
    あって、 前記第１の処理は、待機命令の実行によって前記プログ
    ラムに基づいた処理を中断して待機状態になり、第２の
    処理における待機解除命令の実行に基づいて前記待機状
    態を解除して前記プログラムに基づいた処理を再開する
    処理であり、 前記第２の処理は、前記待機解除命令を実行後、処理を
    中断することなく次の命令を実行する処理である記録媒
    体。
22. 【請求項２２】プログラムに記述された命令に基づいて
    相互に並列に行われる第１の処理および第２の処理の手
    順をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体で
    あって、 前記第１の処理は、待機命令の実行によって前記プログ
    ラムに基づいた処理を中断して待機状態になり、第２の
    処理における待機解除命令の実行に基づいて前記待機状
    態を解除して前記プログラムに基づいた処理を再開する
    処理であり、 前記第２の処理は、前記待機解除命令の実行時に、前記
    第１の処理が前記待機状態になっていない場合に、前記
    第１の処理が前記待機状態になるまで同期待ち状態にな
    る処理である記録媒体。