JP3077812B2 - 情報処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、情報処理装置に関し、特にシステムの記述
性を高めることができる新しいアーキテクチャを採用す
る情報処理装置に関する。

B.発明の概要 本発明では、関数型やオブジェクト指向等の計算モデ
ル、さらに上のレベルの計算ツール等の計算モデルを計
算機上で実現するための実行モデル上において、メモリ
管理、デバイス管理、プロセス管理、タスク管理、通信
機能等を計算単位とし、データと計算単位を計算の資源
とし、また実行モデル上で計算を実行する過程を評価と
し、保持手段は資源を記憶すると共に、実行モデル上に
おいて資源の動的振る舞いや外面的変化としての資源の
評価を実行する評価手段からの要求に応じて評価に必要
な情報を出力することにより、実行モデルとアーキテク
チャの整合性を高め、実行モデルを実現するためのシス
テム記述や実行モデル上の記述をアーキテクチャに立脚
して行えるようにしたものである。

C.従来の技術 関数型やオブジェクト指向など計算モデル、さらにそ
の上のレベルの計算ツールなどの計算モデルを計算機上
で実現するためには、言語や所謂フレームワーク等の実
行モデルが必要である。

現在の計算機のアーキテクチャは、所謂フォン・ノイ
マン・アーキテクチャである。すなわち、計算機のアー
キテクチャの基本をなすものは、データ及びそのデータ
の格納場所と、プロッセサ及びそのプロッセサ上でのデ
ータ演算である。このようなアーキテクチャ上で実行モ
デルを具現化するためには、実行モデル上で示される計
算の他に、例えばメモリ管理やデバイス管理等もプロッ
セサ上で処理する必要がある。

すなわち、実行モデルは、その計算モデルによって、
アーキテクチャを考慮して決められるが、実行モデルを
実現するにはアーキテクチャ上で、例えば第７図に示す
ように、記憶管理、デバイス管理、ライブラリ、スケジ
ューラ、ファイルシステム、入出力等のシステム記述が
必要であり、このシステム記述には、二次記憶管理、計
算プロセスの管理、プロセスに対するプロッセサ（CP
U）の割り付け等のような実行モデルから直接見ること
ができない処理を含むものである。したがって、一般に
実行モデルとアーキテクチャとの整合性が良くなかっ
た。

例えば、第８図に示すように、データ格納場所である
メモリ１にデータベースＡ及びデータベースＢが記憶さ
れており、データベースＡとデータベースＢが同一のデ
ータベースであるかを判断す場合、プロッセサ２は、メ
モリ、主記憶装置や補助記憶装置である二次記憶装置等
のデバイスを管理しながらデータベースＡとデータベー
スＢを逐次読み込んで比較を行い、比較の結果によりデ
ータベースＡとデータベースＢが同一であるか否かを判
断していた。

このようなアーキテクチャにおいては、実行モデルを
実現（イソプリメンテーション）したり実行モデル上で
の記述（プログラミング）を行うとき、アーキテクチャ
上でのシステム記述が必ずしも簡潔でないため、実際の
システム動作を詳細に認識したり予測したりすることが
容易ではない。その結果、メモリアクセス等において予
期しないボトルネックが生じていた。

ところで、実行モデルとアーキテクチャの整合性を高
めるには、専用マシン化や機能メモリ等の採用が考えら
れるが、普遍的なアーキテクチャを得るためには、多く
の実行モデル上の計算の基本を与える枠組みに基づく方
法が望まれる。

D.発明が解決しようとする課題 本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
り、実行モデルとアーキテクチャレベルの整合性を高
め、従来のアーキテクチャよりも抽象化されたアーキテ
クチャを得ることができ、実行モデルの実現あるいは実
行モデル上での記述において、計算機の振る舞いを意識
し易く、効率の良いプログラムを書くことができる情報
処理装置の提供を目的とする。

E.課題を解決するための手段 本発明に係る情報処理装置は、プログラムの実行モデ
ル上のデータや計算単位を有する資源、メモリ管理又は
その他のシステム機能を記憶する二次記憶装置と当該二
次記憶装置から転送される上記プログラムの実行モデル
上のデータや計算単位を有する資源、メモリ管理又はそ
の他のシステム機能を記憶する主記憶装置とからなる記
憶手段と、上記資源を制御及び管理する処理手段とを有
する保持手段と、上記保持手段の記憶手段に記憶されて
いる資源を取り込み、上記資源の評価を、上記実行モデ
ル上の上記保持手段内に記憶されている資源の動的振る
舞いとして実行するとともに、上記保持手段にそれぞれ
命令を発行して、上記記憶手段に記憶されているデータ
及び計算単位を取得し、また、新たな資源を上記記憶手
段に記憶させ、外部の装置と通信する評価手段とを有
し、上記保持手段の記憶手段に記憶するその他のシステ
ム機能は、デバイス管理、プロセス管理、タスク管理又
は通信機能であり、上記保持手段の処理手段は、上記評
価手段からの命令に基づいて、上記計算単位を独自に管
理及び制御し、上記評価手段は、上記保持手段の処理手
段が上記評価手段からの命令に基づいて資源のための処
理を行っているときに、上記命令に応じた上記処理手段
による処理に関知することなく、他の処理を実行可能と
したことを特徴とする F.作用 本発明に係る情報処理装置では、実行モデル上の計算
の基本要素を資源と評価というアーキテクチャモジュー
ルとし、実行モデル上の計算を資源の評価として実現す
る。

G.実施例 以下、本発明に係る情報処理装置の一実施例を図面を
参照しながら説明する。第１図は情報処理装置の基本的
な構成を示す図である。

第１図において、情報処理装置はリソースマネージャ
10aとストレージ10bからなる資源保持部10と、評価部11
とから構成される。

上記資源保持部10のリソースマネージャ10aは、例え
ば従来の計算機のメモリ、２次記憶装置等のデバイス、
インターフェイスを用いて資源保持部10を実現するため
の制御・管理機構である。ここで資源とは、例えば関数
型やオブジェクト指向等の計算モデル、さらに上のレベ
ルの計算ツール等の計算モデルを計算機上で実現するた
めの実行モデル上において、メモリ管理、デバイス管
理、プロセス管理、タスク管理、通信機能等を計算単位
とし、データと該計算単位である。すなわち、上記資源
保持部10は、データの格納場所であるストレージ10bと
そのデータの管理機構や通信機構等であるリソースマネ
ージャ10aから構成される。

上記評価部11は、上記資源保持部10の評価を実行す
る。ここで評価とは、実行モデル上で計算を実行する過
程である。

すなわち、上記資源保持部10は、実行モデル上のデー
タや計算単位の静的表現であり、資源保持部10の内部で
は、その管理のための処理が実行されるが、上記評価部
11からそれが陽に見えることはない。また、評価部11
は、実行モデル上での資源保持部10の動的振る舞いであ
り、資源保持部10に外面的変化を与えるものである。そ
の振る舞いや変化は、評価のための機構上の処理によっ
て得られる。

かくして、本実施例では、上記資源保持部10が実行モ
デル上のデータや計算単位等を資源として保持する保持
手段として用いられ、上記評価部11が実行モデル上で上
記資源保持部10の動的振る舞いや外面的変化としての評
価を実行する評価手段として用いられる。

つぎに、動作について説明する。

資源保持部10のストレージ10bにプロセスやタスク等
の計算単位が格納されていて、リソースマネージャ10a
はプロセス等の計算単位を評価部11に送る。

評価部11は、計算単位の指示に従い計算を進める。こ
の計算過程において、評価部11が、例えば、資源に格納
されているデータを必要としたり、資源保持部10に新た
なデータや計算単位を記憶したり、外部と通信を必要と
したりしたときは、評価部11は、これら要求を資源保持
部10のリソースマネージャ10aに指示し、リソースマネ
ージャ10aはこれらに必要とされる処理を行う。すなわ
ち、リソースマネージャ10aは、ストレージ10bに格納さ
れているデータの処理や通信を行い、その結果（情報）
を評価部11に送る。評価部11は、資源保持部10からの該
情報を用いて計算を実行する。なお、リソースマネージ
ャ10aは、例えば所謂仮想記憶管理やガーベージコレク
ション等の処理も行う。

このように、資源保持部10上のデータ処理や通信の詳
細な手段（処理）は、リソースマネージャ10aにおいて
実行し、評価部11はそれらの処理を関知しない。すなわ
ち、従来の評価部11に相当するプロセスがこれらの処理
を行っていた場合に比べて、システム上での全体の処理
が抽象化され、システム上での記述性が高まり、また、
評価部11はリソースマネージャ10aが資源のための処理
を行っているとき、他の計算を進めることができる。

例えば、評価部11においてある計算を実行中に、第２
図に示すように資源保持部10に格納されているデータベ
ースＡとデータベースＢが同一であるか否かを判断する
必要が生じたとき、評価部11は、データベースＡとデー
タベースＢが同一であるかを判断する命令を資源保持部
10に指示する。資源保持部10は、資源保持部10の内部に
格納されているデータベースＡとデータベースＢを比較
して、比較結果（情報）を評価部11に送る。なお、評価
部11は、資源保持部10がデータベースＡとデータベース
Ｂの比較を行っているときは、他の計算を実行してい
る。

第３図は、例えば一般の計算機で用いられる主記憶装
置と二次記憶装置からなる階層的記憶装置を用いて、上
記資源保持部10のストレージ10bを実現したときの構成
を示す図である。

第３図において、例えば磁気ディスク等の二次記憶デ
バイス13bに記録されているデータは、二次記憶装置コ
ントローラ13aの制御のもとに、主記憶装置12に転送さ
れ、記憶される。リソースマネージャ10aはこの記憶さ
れたデータを用いて評価部11が必要とする情報を生成
し、この情報を評価部11に送出する。

第４図は、上記評価部11の具体的な構成例を示す図で
ある。

第４図において、演算部20はデータの具体的処理を作
業領域21を用いて行う。制御記憶部22は資源保持部10か
らの評価方法を記憶する。制御部23は該制御記憶部22に
記憶されている評価方法に基づいて評価部11自体を制御
すると共に、資源インターフェイス24を制御する。該資
源インターフェイス24のデータ部24aは資源保持部10と
のデータの受渡しを行い、機能部24bは資源保持部10の
振る舞いを指示する。なお、上記評価方法は資源保持部
10内にプログラムとして記憶されているが、その基本部
分又は全部を評価部11の内部に持つようにしてもよい。

上記リソースマネージャ10aの構成は、上記評価部11
の構成とほぼ同様である。すなわち、評価部11の構成
に、他の資源10とのインターフェイス、ストレージ10b
とのインターフェイス等が追加された構成である。

以上のように、本発明では、関数型やオブジェクト指
向等の計算モデル、さらに上のレベルの計算ツール等の
計算モデルを計算機上で実現するための実行モデル上に
おいて、メモリ管理、デバイス管理、プロセス管理、タ
スク管理、通信機能等を計算単位とし、データと計算単
位を計算の資源とし、また実行モデル上で計算を実行す
る過程を評価とし、資源を保持する資源保持部10と評価
を実行する評価部11を独立させて実行モデル上の計算を
資源の評価して具現化するアーキテクチャを構築し、実
行モデル上において資源保持部10の動的振る舞いや外面
的変化として資源の評価を実行する評価部11からの要求
に応じて評価に必要な情報を出力することにより、実行
モデルとアーキテクチャとの整合性を高め、また、従来
のアーキテクチャよりも抽象化されたアーキテクチャを
得ることができ、実行モデルの実現（インプリメンテー
ション）あるいは実行モデル上での記述（プログラミン
グ）において、計算機の振る舞いを意識し易く、効率の
良いプログラムを書くことができる。さらに、実行モデ
ルの実現や実行モデル上での記述をアーキテクチャに立
脚して行える。

なお、本発明は上記実施例には限定されるものではな
く、例えば本発明は、資源保持部10と評価部11の結合を
考えたとき、結合した相手も資源保持部10と見なすこと
ができるので、資源保持部10間の結合、すなわちリソー
スマネージャ10aの相互結合によって、並列・分散シス
テムを実現することができる。例えば第５図に示すよう
な共有システムは、リソースマネージャ10a間でストレ
ージ10bを共用することによって実現することができ
る。また、第６図に示すような分散システムは、結合部
15によるリソースマネージャ10a間の相互結合によって
実現することができる。すなわち、本発明は、並列・分
散システム等の高性能計算機システムを構成することを
容易にする。

H.発明の効果 以上の説明からも明らかなように、本発明では、デー
タとメモリ管理、プロセス管理、通信機能等を併せて計
算の資源とし、またその資源上での計算を実行する過程
を評価とし、資源と評価の機構をアーキテクチャレベル
で実現することにより、実行モデルとアーキテクチャの
整合性を高めることができる。また、実行モデルを実現
するためのシステム記述や実行モデル上の記述をアーキ
テクチャに立脚して行うことができる。この結果、従来
に比して抽象化されたアーキテクチャを得ることがで
き、計算機の振る舞いを意識し易く、効率の良いプログ
ラムを書くことができる。さらに、高機能の計算機シス
テムが構築し易くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る情報処理装置の基本的な構成を示
す図であり、第２図は本発明に係る情報処理装置の動作
を説明するための図であり、第３図はストレージの具体
的な構成を示す図であり、第４図は評価部の具体的な構
成を示す図であり、第５図は共有システムの構成を示す
図であり、第６図は分散システムの構成を示す図であ
り、第７図は従来のアーキテクチャを示す図であり、第
８図は従来の計算機の構成を示す図である。 10……資源保持部 11……評価部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−346845（ＪＰ，Ａ) 「記号処理55−２」1990．６．４ Ｐ．１〜８（安田弘幸ほか「計算資源指 向型並列分散処理システム−Ｌｉｌａｃ −」)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プログラムの実行モデル上のデータや計算
   単位を有する資源、メモリ管理又はその他のシステム機
   能を記憶する二次記憶装置と当該二次記憶装置から転送
   される上記プログラムの実行モデル上のデータや計算単
   位を有する資源、メモリ管理又はその他のシステム機能
   を記憶する主記憶装置とからなる記憶手段と、上記資源
   を制御及び管理する処理手段とを有する保持手段と、 上記保持手段の記憶手段に記憶されている資源を取り込
   み、上記資源の評価を、上記実行モデル上の上記保持手
   段内に記憶されている資源の動的振る舞いとして実行す
   るとともに、上記保持手段にそれぞれ命令を発行して、
   上記記憶手段に記憶されているデータ及び計算単位を取
   得し、また、新たな資源を上記記憶手段に記憶させ、外
   部の装置と通信する評価手段とを有し、 上記保持手段の記憶手段に記憶するその他のシステム機
   能は、デバイス管理、プロセス管理、タスク管理又は通
   信機能であり、 上記保持手段の処理手段は、上記評価手段からの命令に
   基づいて、上記計算単位を独自に管理及び制御し、上記
   評価手段は、上記保持手段の処理手段が上記評価手段か
   らの命令に基づいて資源のための処理を行っているとき
   に、上記命令に応じた上記処理手段による処理に関知す
   ることなく、他の処理を実行可能としたことを特徴とす
   る情報処理装置。