JP2514473B2 - 並列処理装置 - Google Patents

並列処理装置

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JP2514473B2
JP2514473B2 JP1550291A JP1550291A JP2514473B2 JP 2514473 B2 JP2514473 B2 JP 2514473B2 JP 1550291 A JP1550291 A JP 1550291A JP 1550291 A JP1550291 A JP 1550291A JP 2514473 B2 JP2514473 B2 JP 2514473B2
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寛紀 山内
俊宏 南
豊 田代
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は例えばベクタ演算を高
速に実行するための専用プロセッサや画像及び音声を実
時間処理するデジタルシグナルプロセッサ(DSP)に
適用され、演算回路と、その演算回路に演算の対象とな
るデータを供給し、演算結果を格納するために用いられ
る多バンクに分割された2ポートメモリとを有し、外部
入力データバス及び外部出力データバスに接続され、並
列に動作する複数のデータプロセッシングユニットを用
いてデータを処理する並列処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2に従来の並列処理装置を示す。デー
タプロセッシングユニット111 〜11n は外部入力デ
ータバス12及び外部出力データバス13に並列に接続
されている。各データプロセッシングユニット111
11n はそれぞれ2入力14,15、1出力16をもつ
演算回路17と、2組のランダムアクセスポートを有
し、その一方は読み/書きポートR/Wである2ポート
メモリ(RAM)18,19とを備えている。演算回路
17の出力データと外部入力データバス12のデータと
の一方がセレクタ21で選択されて2ポートメモリ18
の一方のポートR/Wに供給され、また演算回路17の
出力データと外部入力データバス12のデータとの一方
がセレクタ22で選択されて2ポートメモリ19の一方
のポートR/Wに供給される。2ポートメモリ18,1
9の各他方のポート12から読み出されたデータはそれ
ぞれ演算回路17の入力14,15へ供給されると共に
その一方がセレクタ23で選択されて外部出力データバ
ス13へ供給される。
【0003】各データプロセッシングユニット内で、2
ポートメモリ18,19からそれぞれ読み出したデータ
i ,Bi をポートRから演算回路17の入力14,1
5へ供給して演算回路17内でZi =Ai i
任意の演算)を行い、その演算結果Zi を2ポートメモ
リ18,19の一方に、そのポートR/Wを通じて書き
込むことを1タイムスロット内で行う。つまりデータA
i ,Bi ,Zi に対する各アドレスを同時に指定するア
ドレス演算を連続的に行うことができる。また例えば2
ポートメモリ18,19から同時に読み出したデータに
ついて演算回路17で演算し、演算回路17の出力デー
タをメモリ18に書き込むと同時に、2ポートメモリ1
9に外部入力データバス12からのデータを書き込むこ
とが可能であり、そのメモリ19への書き込みが終了す
ると、同時に、メモリ19に書き込まれた新しいデータ
とメモリ18内のデータとによるベクタ演算を可能とし
ている(例1)。
【0004】あるいは最初のステップでメモリ18,1
9の各データをそのポートRから読み出して演算回路1
7へ送出し、その演算結果をメモリ18のポートR/W
を通じて書き込む動作と並行して、メモリ19のポート
R/Wから読み出したデータを外部出力データバス13
へ出力する。次のステップで逆にメモリ18,19から
読み出したデータを演算回路17で演算し、その結果を
メモリ19へ書き込むのと並行してメモリ18のポート
R/Wから読み出したデータを外部出力データバス13
へ出力する。これを繰り返すことによりメモリ18,1
9の役割をパイプライン状に切り替えたオーバヘッドの
ない処理を可能としている(例2)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の並列
処理装置においては、3アドレス演算を可能とするため
に各データプロセッシングユニットに2個の2ポートメ
モリ18,19を設けている。それだけ各データプロセ
ッシングユニットの回路規模が大きくなり、このデータ
プロセッシングユニットを多数集積して並列処理装置を
作る場合、占有面積や消費電力の点で望ましくない。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明によれば第3の
データバスが設けられ、また各データプロセッシングユ
ニットには1個の2ポートメモリのみ設けられ、その2
ポートメモリの一方の読み/書きポートR/Wから読み
出されたデータと外部出力データバスのデータとの一方
が第1セレクタで選択されて演算回路の一方の入力へ供
給され、演算回路の出力データと外部入力データバスの
データとの一方が第2セレクタで選択されて2ポートメ
モリのポートR/Wへ供給され、2ポートメモリの他方
のポートから読み出されたデータがマルチプレクサによ
り、演算回路の他方の入力と、外部出力データバスと、
第3のデータバスとの何れかに選択的に供給され、演算
回路の出力は外部出力データバス及び第3のデータバス
に接続される。更にこのようなデータプロセッシングユ
ニットの複数個に対し、2ポートメモリが共通に設けら
れる。この共通メモリの一方の読み/書きポートR/W
に、外部入力データバスのデータと第3のデータバスの
データとの一方が第3セレクタで選択されて供給され、
その共通メモリの一方のポートR/Wから読み出された
データと、外部出力データバスのデータとの一方が第4
セレクタで選択されて外部出力ポートへ出力され、共通
メモリの他方のポートは外部出力データバスに接続され
る。
【0007】
【実施例】図1にこの発明の実施例を示し、図2と対応
する部分に同一符号を付けてある。この発明では外部入
力データバス12及び外部出力データバス13の他に第
3のデータバス25が設けられる。また各データプロセ
ッセッシングユニット111 〜11n には1つの2ポー
トメモリ18のみが用いられる。2ポートメモリ18は
少くとも二つのバンクを備え、各バンクには一つのベク
タ長のデータを格納することができ、2組のランダムア
クセスポートを有するRAMであり、その少くとも一方
のポートは読み/書きポートR/Wである。このポート
R/Wに対し、従来と同様に演算回路17の出力データ
と外部入力データバス12のデータとの一方を第2セレ
クタ21で選択して書き込みデータとして供給すること
ができる。更にこのポートR/Wから読み出されたデー
タと外部出力データバス13のデータとの一方が第1セ
レクタ26で選択されて演算回路17の入力14へ供給
される。この場合、第1セレクタ26へのデータ出力経
路と、第2セレクタ21からのデータ入力経路とが相互
に影響しないように、第1セレクタ26とポートR/W
との間にスリーステイトバッファ27が挿入され、第2
セレクタ21とポートR/Wとの間にスリーステイトバ
ッファ28が挿入される。
【0008】また2ポートメモリ18の他方のポートR
(この例では読み出し専用とされた場合である)から読
み出されたデータはマルチプレクサ29により演算回路
17の入力15と、外部出力データバス13と、第3の
データバス25との何れかに選択的に供給される。更に
この発明では2ポートRAMが共通メモリ31として設
けられる。共通メモリ31の少くとも一方のポートは読
み/書きポートR/Wとされている。外部入力データバ
ス12のデータと、第3のデータバス25のデータとの
一方が第3セレクタ32で選択されて書き込みデータと
して共通メモリ31のポートR/Wへ供給される。共通
メモリ31のポートR/Wから読み出されたデータと外
部出力データバス13のデータとの何れかが第4セレク
タ33で選択されて外部出力ポート34へ出力される。
この場合も第3セレクタ32及び第4セレクタ33と共
通メモリ31のポートR/Wとの間にそれぞれトライス
テートバッファ35,36が挿入されている。共通メモ
リ31の他方のポートR(この例では読み出し専用とさ
れた場合である)が外部出力データバス13に接続され
る。
【0009】このように構成されているから、各プロセ
ッシングユニット111 〜11n において、2ポートメ
モリ18の2つのポートR/W、Rからそれぞれ読み出
したデータXi ,Yi を演算回路17へ供給して下記の
任意の演算を行い、その演算結果をi=1からmまで累
積加算して、 Xi ii ,Yi を要素とするベクタ長mの2アドレスベクタ
演算を行うことができる。つまり各タイムスロットごと
に2ポートメモリ18の二つのポートよりのデータのた
めにそれぞれアドレス指定を行い、その演算結果は演算
回路17内に保持した1つ前の演算結果に累加算して演
算回路17内に保持しておけばよく、各タイムスロット
での演算結果を格納するアドレスの指定は行わない。
【0010】共通メモリ31は例えば次の3通りに使用
される。 a.3アドレス演算を行うとき。 共通メモリ31のポートRから読み出したデータを外部
出力データバス13を通じて各プロセッシングユニット
111 〜11n の演算回路17へ共通の係数データAi
として供給し、各データプロセッシングユニット111
〜11n ではそれぞれその2ポートメモリ18のポート
Rから読み出したデータXi と下記の演算を並列に実行
し、その演算結果Yi を各2ポートメモリ18にポート
R/Wを通じて書き込む。
【0011】Yi =Ai i b.各データプロセッシングユニットの演算結果を順次
取り込むとき。 各データプロセッシングユニット111 〜11n でそれ
ぞれ累算のような演算を並列に実行し、その最後の演算
結果を演算回路17内のレジスタから第3のデータバス
25を通じて共通メモリ31に順次取り込む。あるいは
各演算回路17の最後の演算結果を1度それぞれ自己の
2ポートメモリ18に格納し、その後、第3のデータバ
ス25を通じて共通メモリ31に順次取り込む。 c.外部に対するデータの入出力バッファとして使用す
るとき。
【0012】外部入力ポートからのデータをポートR/
Wを通じて共通メモリ31に書き込むことや、共通メモ
リ31のポートRから読み出したデータを外部出力ポー
ト34へ出力することを、各データプロセッシングユニ
ット111 〜11n の演算と並列に実行させ、転送に伴
うオーバヘッドを生じさせない。従来の技術の項で説明
した例1を実行させるには2ポートメモリ18のポート
R、共通メモリ31のポートRからそれぞれ読み出した
データを演算回路17で演算し、その演算結果を、2ポ
ートメモリ18にポートR/Wを通じて書き込むことと
同時に、外部からのデータを共通メモリ31にポートR
/Wを通じて書き込み、共通メモリ31への書き込みが
終了した時に、この共通メモリ31に書き込まれた新し
いデータを用いてベクタ演算を行うことができる。
【0013】また前記例2を実行させるには、最初のス
テップで2ポートメモリ18、共通メモリ31の各ポー
トRから読み出したデータを演算回路17で演算し、そ
の演算結果を2ポートメモリ18にポートR/Wを通じ
て書き込む動作と並行して共通メモリ31のデータをポ
ートR/Wから読み出して外部へ出力する。次のステッ
プでは逆に演算回路17での演算結果を共通メモリ31
にポートR/Wを通じて書き込むことと並行して2ポー
トメモリ18からポートR/Wを通じて読み出したデー
タを外部へ出力する。これを繰り返すことにより、2ポ
ートメモリ18と共通メモリ31との役割をパイプライ
ン状に切り替えたオーバヘッドのない処理が可能であ
る。
【0014】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば各デ
ータプロセッシングユニットには1個の2ポートメモリ
しか用いておらず、データプロセッシングユニットの回
路規模を従来よりも小さくすることができ、データプロ
セッシングユニットを多数集積する並列処理装置におい
て占有面積や消費電力を小さくすることができる。
【0015】なお、データプロセッシングユニットがそ
れぞれ独立な3アドレス演算を同時に行うことが比較的
少ない点に着目してこの発明では、前述したように3ア
ドレス演算の際は共通メモリ31を、各データプロセッ
シングユニットが共通に利用するようにして、データプ
ロセッシングユニット間のメモリ数を1に減少したもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示すブロック図。
【図2】従来の並列処理装置を示すブロック図。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2入力1出力の演算回路とその演算回路
    へ演算対象となるデータを供給し、その演算結果を格納
    するために用いられるメモリとを有するデータプロセッ
    シングユニットの複数個が、外部入力データバス及び外
    部出力データバスに並列に接続された並列処理装置にお
    いて、上記各データプロセッシングユニットに接続され
    た第3のデータバスが設けられ、上記各データプロセッ
    シングユニットの上記メモリは2組のランダムアクセス
    ポートを有し、少くともその一方は読み/書きポートで
    ある2ポートメモリであり、上記各データプロセッシン
    グユニットは上記2ポートメモリの一方の読み/書きポ
    ートから読み出されたデータと上記外部出力データバス
    のデータとの一方を選択して上記演算回路の一方の入力
    へ供給する第1セレクタと、上記演算回路の出力データ
    と上記外部入力データバスのデータとの一方を選択して
    上記一方の読み/書きポートへ供給する第2セレクタ
    と、上記2ポートメモリの他方のポートから読み出され
    たデータを、上記演算回路の他方の入力と、上記外部出
    力データバスと、上記第3のデータバスとの何れかに選
    択的に供給するマルチプレクサとを備え、上記演算回路
    の出力は上記外部出力データバス及び上記第3のバスに
    接続され、2組のランダムアクセスポートを有し、少く
    ともその一方は読み/書きポートである共通メモリと、
    その共通メモリのその一方の読み/書きポートに、外部
    入力データバスのデータと、上記第3のデータバスのデ
    ータとの一方を選択して供給する第3セレクタと、上記
    共通メモリの上記一方の読み/書きポートから読み出さ
    れたデータと、上記外部出力データバスのデータとの一
    方を選択して外部出力ポートへ出力する第4セレクタと
    を備え、上記共通メモリの他方のポートは上記外部出力
    データバスに接続されていることを特徴とする並列処理
    装置。
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