JP2859645B2

JP2859645B2 - ベクトル処理システム

Info

Publication number: JP2859645B2
Application number: JP18137489A
Authority: JP
Inventors: 堅関; 好之飛田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-07-13
Filing date: 1989-07-13
Publication date: 1999-02-17
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JPH0346068A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕複数のバンクからなるベクトルレジスタを有するベク
トル処理システムに関し、ベクトルレジスタ周辺の回路規模の削減を目的とし、主記憶装置との間でデータの入出力を行う複数のアク
セスパイプラインと、複数のバンクにインタリーブされ
たベクトルレジスタと、このベクトルレジスタの格納デ
ータに対して演算を行う複数の演算器とを有し、複数の
バンクのそれぞれのアクセスタイミングに対応するバン
クスロットに反復性を持たせるようにしたベクトル処理
システムにおいて、ベクトルレジスタ内の複数のバンク
をバンクスロットの反復性に対応した数のグループに分
け、各グループ内の何れかのバンクを選択する複数の第
１選択手段と、各グループに対応した第１選択手段の何
れかを選択する複数の第２選択手段とを備え、第２選択
手段のそれぞれの選択出力をアクセスパイプライン，演
算器のそれぞれに供給するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、複数のバンクからなるベクトルレジスタを
有するベクトル処理システムに関するものである。

近年のベクトル計算機の発達に伴い、ベクトルレジス
タに接続されるアクセスパイプライン，演算器等の使用
可能度を上げるために、ベクトルレジスタに接続される
データ転送用のアクセスパイプラインの本数を増やすこ
とが行われてきた。しかし、ベクトルレジスタと各アク
セスパイプラインの各オペランド入口との間のセレクタ
の規模が膨大となり、LSIあるいは基板内の配線が複雑
化すると共に信号の遅延が問題となってきた。そのた
め、このセレクタの規模を縮小し、アラインのための配
線の負荷分散をすることのできる技術が求められてい
る。

〔従来の技術〕

第３図に、ベクトル処理システムの構成を示す。図に
おいて、311は主記憶装置（MSU）を、321は記憶制御装
置（MCU）を、331はベクトルユニットを、333はベクト
ル命令制御部を、335はベクトルデータ処理部を、341は
データ転送回路を、343はベクトルレジスタ（VR）を、3
45はベクトル演算器を、351はスカラユニットをそれぞ
れ示している。

ベクトルユニット331は、スカラユニット351からの指
示に応じてベクトル処理を行う。例えば、ベクトルデー
タ処理部335は、ベクトル命令制御部333から出力される
アクセス命令に基づいて主記憶装置311からベクトルデ
ータのロードを行い、パイプライン構成のデータ転送回
路341を介してこのベクトルデータをベクトルレジスタ3
43に格納する。また、ベクトル演算を行う場合は、ベク
トルレジスタ343から読み出したベクトルデータに対し
てベクトル演算器345によるベクトル演算を施し、演算
結果は再度ベクトルレジスタ343に格納する。

このようなベクトル演算を高速に行うために、ベクト
ルレジスタ343を複数のバンクにインタリーブすると共
に、データ転送回路341に複数のアクセスパイプライン
を備える技法が汎用されており、この場合のベクトルデ
ータ処理部335の構成を第４図に示す。

第４図において、411、413はアクセスパイプライン
を、421,423,425,427はレジスタ（Ｒ）を、431,433,43
5,437,441,443はセレクタ（Ｓ）を、451,453は演算器を
それぞれ示している。

２つのアクセスパイプライン411,413はデータ転送回
路341内にあって主記憶装置311との間でのデータの入出
力を行うものであり、２つの演算器451,453はベクトル
演算器345内にあって２入力に対して所定の演算（加
算，乗算等）を行うものである。また、ベクトルレジス
タ343は、８つのバンク０〜バンク７にインタリーブさ
れている。

アクセスパイプライン411から出力されるデータは、
一旦レジスタ421に保持された後、ベクトルレジスタ343
の８つのバンクのそれぞれの入力端に供給される。同様
に、アクセスパイプライン413から出力されるデータ
は、一旦レジスタ423に保持された後、ベクトルレジス
タ343の８つのバンクのそれぞれの入力端に供給され
る。

また、４つのセレクタ431〜437及び２つのセレクタ44
1,443のそれぞれは８つの入力端を有しており、これら
の各入力端はベクトルレジスタ343の８つのバンクの各
出力端に接続されている。従って、これらの各セレクタ
は、任意の入力端を選択することにより、ベクトルレジ
スタ343内の任意のバンクを選択してデータを取り出す
ことができる。

演算器451にはセレクタ431,433から出力される２つの
データが入力され、所定の演算を行う。演算結果はレジ
スタ425を介してベクトルレジスタ343内の何れかのバン
クに格納される。同様に、演算器453にはセレクタ435,4
37から出力される２つのデータが入力され、所定の演算
を行う。演算結果はレジスタ427を介してベクトルレジ
スタ343内の何れかのバンクに格納される。

また、セレクタ441の出力はアクセスパイプライン411
に入力され、セレクタ413の出力はアクセスパイプライ
ン413に入力される。

このように、４つのレジスタ421〜427及び６つのセレ
クタ431〜437,441,443を介して、ベクトルレジスタ343
内の任意のバンクに対するデータの入出力を行うことに
より、所定のエレメント数を並行して処理するベクトル
処理が可能になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来方式にあっては、各レジスタ
及び各セレクタがベクトルレジスタ343内の全てのバン
クに接続されているため、ベクトルレジスタ343周辺の
回路規模が大きくなるという問題点があった。

特に、それぞれを接続するための配線が複雑になり、
ベクトルレジスタ343をビットスライスで構成するなど
の必要が生じる。また、所定のデータ長（ビット数）を
有する８つのバンクの中の１つを各セレクタによって選
択するため、このセレクタの回路規模が大きくなる。更
に、任意のバンクを指定するための各セレクタのセレク
ト信号及びデータを取り込むバンクを指定するためのバ
ンクセレクト信号が複雑化することにより、処理速度に
関しても不利となる。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもの
であり、ベクトルレジスタ周辺の回路規模を削減するこ
とができるベクトル処理システムを提供することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明のベクトル処理システムの原理ブロ
ック図である。

図において、主記憶装置との間でデータの入出力を行
う複数のアクセスパイプライン111と、複数のバンクに
インタリーブされたベクトルレジスタ121と、このベク
トルレジスタ121の格納データに対して演算を行う複数
の演算器131とを有し、複数のバンクのそれぞれのアク
セスタイミングに対応するバンクスロットに反復性を持
たせるようにしたベクトル処理システムにおいて、ベク
トルレジスタ121内の複数のバンクをバンクスロットの
反復性に対応した数のグループに分け、各グループ内の
何れかのバンクを選択する複数の第１選択手段141と、
各グループに対応した第１選択手段141の何れかを選択
する複数の第２選択手段151とを備え、第２選択手段151
のそれぞれの選択出力を前記アクセスパイプライン111,
演算器131のそれぞれに供給するように構成されてい
る。

〔作用〕

ベクトルレジスタ121は、複数のバンクにインタリー
ブされており、これらのバンクの複数個を単位とした複
数のグループに分けられている。また、このグループ分
けは、各バンクのそれぞれのアクセスタイミングに対応
するバンクスロットに持たせた反復性に対応している。

上述したグループのそれぞれには、グループ内の複数
のバンクの１つを選択する第１選択手段141が接続され
ており、グループ内の何れかのバンクに対するアクセス
が行われる。また、これら複数の第１選択手段141に
は、グループを選択するための複数の第２選択手段151
が接続されており、この第２選択手段151の選択出力が
複数のアクセスパイプライン111あるいは複数の演算器1
31に供給される。

本発明にあっては、バンクスロットの反復性に対応し
たグループ分けを行って、アクセスパイプライン111の
それぞれあるいは演算器131のそれぞれを異なるグルー
プに対応させることができるため、グループを単位とし
たベクトルレジスタ121のアクセスが可能になり、第１
選択手段141とベクトル121の接続が簡素になる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に
説明する。

第２図は、本発明のベクトル処理システムを適用した
一実施例におけるベクトルデータ処理部の構成を示す。

第２図におい、211,213はアクセスパイプラインを、2
21,223,225,227はレジスタ（Ｒ）を、231,233,235,237,
251,253,255,261,263,265,271,273,275,277,291,293は
セレクタ（Ｓ）を、241はベクトルレジスタ（VR）を、2
81,283は演算器をそれぞれ示している。

第２図に示したベクトルデータ処理部を含むベクトル
処理システムの全体構成は、例えば第３図の構成とし、
第３図のベクトルデータ処理部335を第２図のベクトル
データ処理部に置き換えて考える。

ベクトルレジスタ241は８つのバンク０〜バンク７を
有しており、例えばバンク０〜バンク３をグループＡ、
バンク４〜バンク７をグループＢとして以下の説明を行
う。

２つのセレクタ231,233は、グループＡの各バンクに
データを供給するためのものである。セレクタ231は、
それぞれがレジスタ221,223に接続された２つの入力端
を有しており、何れか一方の入力端に入力されたデータ
を選択して出力する。出力データは、グループＡの各バ
ンクに供給される。セレクタ233は、それぞれがレジス
タ225,227に接続された２つの入力端を有しており、何
れか一方の入力端に入力されたデータを選択して出力す
る。出力データは、グループＡの各バンクに供給され
る。

３つのセレクタ251,253,255は、グループＡの各バン
クから出力されるデータを選択するためのものである。
セレクタ251は、それぞれがグループＡの４つのバンク
の各出力端に接続された４つの入力端を有しており、何
れかのバンクのデータを選択して出力する。同様に、セ
レクタ253,255もグループＡの何れかのバンクのデータ
を選択して出力する。

また、２つのセレクタ235,237は、グループＢの各バ
ンクにデータを供給するためのものである。セレクタ23
5は、それぞれレジスタ221,223に接続された２つの入力
端を有しており、何れかの一方の入力端に入力されたデ
ータを選択して出力する。出力データは、グループＢの
各バンクに供給される。セレクタ237は、それぞれがレ
ジスタ225,227に接続された２つの入力端を有してお
り、何れか一方の入力端に入力されたデータを選択して
出力する。出力データは、グループＢの各バンクに供給
される。

３つのセレクタ261,263,265は、グループＢの各バン
クから出力されるデータを選択するためのものである。
セレクタ261は、それぞれグループＢの４つのバンクの
各出力端に接続された４つの入力端を有しており、何れ
かのバンクのデータを選択して出力する。同様に、セレ
クタ263,265もグループＡの何れかのバンクのデータを
選択して出力する。

更に、セレクタ271,273,275,277,291,293のそれぞれ
は２つの入力端を有しており、各入力端はグループＡあ
るいはグループＢに対応している。

セレクタ291は、一方の入力端に入力されたセレクタ2
51の出力と、他方の入力端に入力されたセレクタ261の
出力とを択一的に出力する。出力データはアクセスパイ
プライン211に供給される。

セレクタ293は、一方の入力端に入力されたセレクタ2
51の出力と、他方の入力端に入力されたセレクタ261の
出力とを択一的に出力する。出力データはアクセスパイ
プライン213に供給される。

セレクタ271は、一方の入力端に入力されたセレクタ2
53の出力と、他方の入力端に入力されたセレクタ263の
出力とを択一的に出力する。出力データは演算器281の
一方の入力端に供給される。

セレクタ273は、一方の入力端に入力されたセレクタ2
55の出力と、他方の入力端に入力されたセレクタ265の
出力とを択一的に出力する。出力データは演算器281の
他方の入力端に供給される。

セレクタ275は、一方の入力端に入力されたセレクタ2
53の出力と、他方の入力端に入力されたセレクタ263の
出力とを択一的に出力する。出力データは演算器283の
一方の入力端に供給される。

セレクタ277は、一方の入力端に入力されたセレクタ2
55の出力と、他方の入力端に入力されたセレクタ265の
出力とを択一的に出力する。出力データは演算器283の
他方の入力端に供給される。

２つの演算器281,283のそれぞれは、例えば加算，乗
算等を２入力データに対して行うものであり、演算器28
1の演算結果はレジスタ225に、演算器283の演算結果は
レジスタ227に供給される。

８つのバンクのアクセスタイミングに対応した各バン
クスロットを、例えばK,E3,E2,E1,L,F3,F2,F1とする。
ここで、K,Lはアクセスパイプラインが使用可能なスロ
ットを、E3,F3は演算のR3オペランドが使用可能なスロ
ットを、E2,F2は演算のR2オペランドが使用可能なスロ
ットを、E1,F1は演算のR1オペランドが使用可能なスロ
ットをそれぞれ示している。このように、８バンクスロ
ットをそれぞれが同一構成の４バンクスロット（４バン
クスロットK,E3,E2,E1と４バンクスロットL.F3,F2,F1）
にグループ分けする。

また、ベクトルレジスタ241の８つのバンクを２つに
グループ分け（グループA,グループＢ）すると共に、ア
クセスパイプライン211,213及び演算器281,283のそれぞ
れについても構成に反復性を持たせる。

バンクスロットの構成に反復性を持たせると共に、回
路構成にも同数の反復法を持たせることにより、ベクト
ルレジスタ241内のグループＡの各バンクに対するデー
タの読み書きと、グループＢの各バンクに対するデータ
の読み書きとを別々に行うことができるようになる。

別々に各グループから読み出したデータは、更にセレ
クタ271〜277,291,293のそれぞれによって選択され、２
つのアクセスパイプライン211,213の何れか、あるいは
２つの演算器281,283の何れかに供給される。

このように、ベクトルレジスタ241の８つのバンクを
２つにグループ分けし、それぞれを対象としたデータの
読み書きを行うことにより、アクセスパイプラインのそ
れぞれあるいは演算器のそれぞれを異なるグループに対
応させることができるので、配線を簡略化すると共に、
回路規模を削減することが可能になる。

例えば、セレクタ251〜255あるいはセレクタ261〜265
は、各入力端の数が従来に比べて半分になっているた
め、回路規模が半分になる。従って、他の２入力のセレ
クタ（セレクタ231,291等）を考慮に入れても、従来に
比べて回路規模を大幅に削減することができる。

また、ベクトルレジスタ241の各グループ毎に入出力
データをまとめており、配線が局部的になるため、隔た
った構成部間の配線を減らして配線の簡略化が可能な
る。

また、反復した構成部を単位として各セレクタのセレ
クト信号及び各バンクのセレクト信号の制御を行うた
め、この制御が簡単になり、高速化にも有利になる。

更に、上述したように局所的な配線及び部品の配置を
行って負荷分散を行うことにより、信号レジベルの調整
が不要になると共に、LSI化を行う場合の分割が容易に
なる。例えば、セレクタ251〜255,261〜265と演算器28
1,283とが隔たって配置されている場合にも、一旦セレ
クタ271〜277を介しているためレベル調整が不要とな
る。しかも、複数のLSIによってベクトルデータ処理部
を構成する場合には、セレクタ251〜255,261〜265と演
算器281,283との間を分割すればよい。

なお、実施例では、ベクトルレジスタ241を８バンク
にインタリーブし、更にこの８バンクを２グループに分
けるようにしたが、インターリブの数及び反復数は他の
組み合わせであってもよい。一般に、反復数を2ⁿ、イン
タリーブ数を2^mとすると、2^m-n個のバンクを有する各グ
ループに対する選択動作と、各グループの出力数2ⁿに対
する選択動作とを２段階で行えばよい。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、バンクスロットの
反復性に対応したグループ分けを行って、アクセスパイ
プラインのそれぞれあるいは演算器のそれぞれに対応さ
せることができるため、グループを単位としたベクトル
レジスタのアクセスが可能になり、ベクトルレジスタ周
辺の回路規模が削減できるので、実用的には極めて有用
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のベクトル処理システムの原理ブロック
図、第２図は本発明の一実施例によるベクトルデータ処理部
の構成図、第３図はベクトル処理出力の構成図、第４図は従来例のベクトルデータ処理部の構成図であ
る。図において、 111はアクセスパイプライン、 121はベクトルレジスタ、 131は演算器、 141は第１選択手段、 151は第２選択手段、 211,213はアクセスパイプライン、 221,223,225,227はレジスタ（Ｒ）、 231,233,235,237,251,253,255,261,263,265,271,273,27
5,277,291,293はセレクタ（Ｓ）、 241はベクトルレジスタ（VR）、 281,283は演算器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−88559（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−27362（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−27363（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−30078（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−3172（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06F 17/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主記憶装置との間でデータの入出力を行う
複数のアクセスパイプライン（111）と、複数のバンク
にインタリーブされたベクトルレジスタ（121）と、こ
のベクトルレジスタ（121）の格納データに対して演算
を行う複数の演算器（131）とを有し、前記複数のバン
クのそれぞれのアクセスタイミングに対応するバンクス
ロットに反復性を持たせるようにしたベクトル処理シス
テムにおいて、前記ベクトルレジスタ（121）内の複数のバンクを前記
バンクスロットの反復性に対応した数のグループに分
け、各グループ内の何れかのバンクを選択する複数の第
１選択手段（141）と、各グループに対応した第１選択
手段（141）の何れかを選択する複数の第２選択手段（1
51）とを備え、前記第２選択手段（151）のそれぞれの選択出力を前記
アクセスパイプライン（111），前記演算器（131）のそ
れぞれに供給するように構成したことを特徴とするベク
トル処理システム。