JP3429631B2 - 並列計算機システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の計算機とそ
れらを接続する通信機構とから構成され、１つのジョブ
を複数のプロセスに分割して計算機に割り付ける構成を
採って、各計算機が他計算機で動作するプロセスと同期
をとりつつ割り付けられるプロセスを実行する並列計算
機システムに関し、特に、少ないハードウェア量でもっ
て、その同期処理を実行できるようにする並列計算機シ
ステムに関する。

【０００２】並列計算機システムでは、１つのジョブを
複数のプロセスに分割して複数の計算機で並列に処理す
ることで、そのジョブを高速に実行する構成を採ってい
る。この並列処理を実行する場合、各計算機は、他の計
算機で処理されるプロセスがある所まで処理されたこと
を条件にして、次のステップに進むように制御するバリ
ア同期制御を実行する。

【０００３】多数の並列ジョブを同時にあるいは時分割
に動作させるためには、各ジョブ内のプロセス間で同期
を同時に処理するための機構が必要となり、一般に大量
のハードウェアが必要となる。これから、このバリア同
期制御は、少ないハードウェア量で実現できるようにし
ていく必要がある。

【０００４】

【従来の技術】本発明者は、特開平７-262142 号で、並
列計算機システムのバリア同期制御について新たな発明
を開示した。

【０００５】この特開平７-262142 号で説明したよう
に、並列計算機システムで最大ｎ個のプログラムが並列
に実行可能であり、各計算機にそれらのプログラムの全
てが自由に割り付けられる可能性があるとすると、各計
算機におけるプログラムの実行状態は、実行状態が例え
ば実行中／実行終了で示される場合には、ｎビットで表
すことができる。

【０００６】これから、並列計算機システムを構成する
計算機の台数がｍ台であるとすると、並列計算機システ
ムにおけるプログラムの実行状態は、ｎ×ｍビットで表
されることになる。従って、この実行状態の目標状態に
ついても、ｎ×ｍビットで表されることになるが、各計
算機で最大ｎ個のプログラムが実行される可能性がある
ことから、各計算機では、目標状態を管理するｎ×ｍビ
ットの大きさを持つレジスタをｎ個備えなくてはならな
いことになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の並
列計算機システムでは、バリア同期制御を実行するため
に、各計算機は、通信機構を介して通知される現在のプ
ログラムの実行状態を管理するｎ×ｍビットの大きさを
持つステータスレジスタの他に、その実行状態の目標状
態を管理するｎ×ｍビットの大きさを持つｎ個のマスク
レジスタを持つ構成を採っている。

【０００８】これから、従来技術に従っていると、バリ
ア同期制御を実行するために、ｎ×ｎ×ｍビットという
大きなハードウェア量のマスクレジスタを用意しなけれ
ばならないという問題点があった。

【０００９】この問題点に対して、各計算機に割り付け
るプロセスの割り付け方法を制限して、このハードウェ
ア量を削減するという構成を採ることも可能だが、汎用
的な並列計算機システムとしては、多数の並列ジョブが
同時に走行できなくなり不利である。

【００１０】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、少ないハードウェア量でもって、バリア同期
制御を実行できるようにする新たな並列計算機システム
の提供を目的する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１に本発明の原理構成
を図示する。

【００１２】図中、１は本発明の並列計算機システムを
構成する複数の計算機、２は計算機１を接続する通信機
構である。

【００１３】本発明の並列計算機システムでは、１つの
ジョブを複数のプロセスに分割して計算機１に割り付け
る構成を採って、各計算機１が、自計算機１で動作する
１つ又は複数のプロセスの処理進行情報を通信機構２を
介して全計算機１に放送していくとともに、通信機構２
を介して放送される処理進行情報に従って他計算機１で
動作するプロセスと同期をとりつつ割り付けられるプロ
セスを実行する。

【００１４】本発明の計算機１は、管理手段２０と、放
送手段２１と、付加手段２２と、書込手段２３と、決定
手段２４と、受信手段２５と、指示手段２６と、読込手
段２７と、割込手段２８とを備える。

【００１５】この管理手段２０は、自計算機１で動作す
るプロセスに対応付けて用意され、そのプロセスのジョ
ブ内の展開位置を示すジョブ内番号とそのジョブの識別
子とを管理するとともに、少なくともそのジョブの持つ
プロセスの数分のビット域を有して、そのビット域にプ
ロセスの処理進行情報を示すビット値を格納する第１の
レジスタ手段２０ａと、第１のレジスタ手段２０ａに対
応付けて備えられて、ビット域にプロセスの存在の有無
を示すビット値を格納する第２のレジスタ手段２０ｂと
を備える。

【００１６】放送手段２１は、自計算機１で動作するプ
ロセスの処理進行情報と、そのプロセスの属するジョブ
の識別子と、そのプロセスのジョブ内番号とを放送した
り、処理用データとジョブ識別子とを放送したり、割り
込み通知とジョブ識別子とを放送する。付加手段２２
は、放送手段２１の放送する放送情報に対してその情報
の種別を示すオペコードを付加する。

【００１７】書込手段２３は、放送されるジョブ識別子
及びジョブ内番号の指す第１のレジスタ手段２０ａのビ
ット域に、放送される処理進行情報を書き込む。決定手
段２４は、第１のレジスタ手段２０ａの格納データと、
対となる第２のレジスタ手段２０ｂの格納データとを比
較することで、自計算機１で動作するプロセスを次のス
テップに進めるのか否かを決定する。

【００１８】受信手段２５は、通信機構２を介して放送
される情報を受信する。指示手段２６は、受信手段２５
の受信した情報の持つオペコードを解読する。

【００１９】読込手段２７は、指示手段２６の指示に応
答して、例えば、放送されるジョブ識別子が自計算機１
で動作するプロセスの属するジョブと同一であることを
条件にして、受信手段２５の受信する処理用データを読
み込む。割込手段２８は、指示手段２６の指示に応答し
て、例えば、放送されるジョブ識別子が自計算機１で動
作するプロセスの属するジョブと同一であることを条件
にして、受信手段２５の受信する割り込み通知に応答し
てＣＰＵに対して割り込みを発生する。

【００２０】このように構成される本発明の並列計算機
システムを構成する計算機１では、各計算機１の放送手
段２１は、自計算機１で動作するプロセスの進行情報
と、そのプロセスの持つジョブ内番号及びジョブ識別子
とを通信機構２を介して全計算機１に放送する。

【００２１】この放送を受けて、各計算機１の書込手段
２３は、放送されるジョブ識別子及びジョブ内番号の指
す第１のレジスタ手段２０ａに、放送される処理進行情
報を書き込む。そして、この書込結果を受けて、決定手
段２４は、第１のレジスタ手段２０ａの格納データと、
対となる第２のレジスタ手段２０ｂの格納データとを比
較することで、バリア同期点に到達したのか否かを判断
して、自計算機１で動作するプロセスを次のステップに
進めるのか否かを決定する。

【００２２】この構成を採るときにあって、放送手段２
１は、プロセスの処理進行情報に代えて、処理用データ
や割り込み通知を放送することがあり、このときには、
付加手段２２は、放送される情報にオペコードを付加し
ていくので、指示手段２６は、放送されるこのオペコー
ドを受けて、読込手段２７を起動していくことで処理用
データの読み込みを実行したり、割込手段２８を起動し
ていくことでＣＰＵへの割り込みを実行する。

【００２３】このようにして、本発明の計算機１では、
例えば、１つのジョブを８個のプロセスに分割して計算
機１で並列処理するときに、そのプロセスの処理進行情
報をジョブ内番号／ジョブ識別子とともに放送する構成
を採って、従来技術よりも少ないビット数の第２のレジ
スタ手段２０ｂを使って、そのジョブについての８個の
バリア同期点到達の処理進行情報が放送されたのか否か
を検出することで、バリア同期制御を実行する構成を採
ることから、少ないハードウェア量でもってバリア同期
制御を実行できるようになる。

【００２４】そして、このバリア同期制御を実行しつ
つ、他の計算機１に処理用データを書き込んだり、他の
計算機１に割り込みを通知できるようになる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に従って本発明
を詳細に説明する。

【００２６】図２に、本発明を具備する並列計算機シス
テムの一例を図示する。

【００２７】この図に示す並列計算機システムは、ＰＥ
１で示される計算機１-1と、ＰＥ２で示される計算機１
-2と、ＰＥ３で示される計算機１-3と、ＰＥ４で示され
る計算機１-4という４台の計算機１で構成されて、１つ
のジョブを並列処理する構成を採っている。

【００２８】以下では、説明の便宜上、ジョブ識別子
“1234”を持つ１つのジョブを８個のプロセス１〜８に
分割して、図３に示すように、計算機１-1がプロセス１
とプロセス２を実行し、計算機１-2がプロセス３とプロ
セス４を実行し、計算機１-3がプロセス５とプロセス６
を実行し、計算機１-4がプロセス７とプロセス８を実行
するという並列処理形態を想定する。

【００２９】本発明の並列計算機システムを構成する計
算機１は、自計算機１で動作するプロセスの処理進行情
報と、そのプロセスの属するジョブの識別子と、そのプ
ロセスのジョブ内番号（ジョブ内での展開位置を示す）
とを放送する構成を採っており、これを実現するため
に、通信機構２は、図４に示すように、各計算機１から
通知されるジョブ識別子（jobid)／ジョブ内番号（pid)
／処理進行情報（state)を受け取って、それを選択しつ
つ各計算機１に送信する選択回路２００を備える構成を
採っている。

【００３０】図５に、本発明の並列計算機システムを構
成する計算機１の一実施例を図示する。

【００３１】図中、３０はＣＰＵ、３１-i（ｉ＝１〜
ｎ）はｎ台備えられるバリア同期機構であって、バリア
同期制御を実行するものである。ここで、このｎ台は、
１つの計算機１で並列に実行される可能性のあるプロセ
スの最大数に対応している。

【００３２】３２は選択回路であって、各バリア同期機
構３１-iの出力するジョブ識別子／ジョブ内番号／処理
進行情報を入力として、その内の１つのバリア同期機構
３１-iの出力するジョブ識別子／ジョブ内番号／処理進
行情報を通信機構２に出力するものである。

【００３３】３３は受信回路であって、通信機構２から
放送されるジョブ識別子／ジョブ内番号／処理進行情報
を受信して、それを各バリア同期機構３１-iに通知する
もの、３４は機構番号表示回路であって、ＣＰＵ３０で
動作中のプロセスが使用しているバリア同期機構３１-i
の機構番号を表示するものである。

【００３４】３５は宛先選択回路であって、機構番号表
示回路３４の表示する機構番号に従ってバリア同期機構
３１-iを選択して、ＣＰＵ３０がプロセスの処理進行情
報を変更するときに、その選択するバリア同期機構３１
-iにその処理進行情報を出力するものである。

【００３５】３６は選択回路であって、機構番号表示回
路３４の表示する機構番号に従ってバリア同期機構３１
-iを選択して、その選択するバリア同期機構３１-iがバ
リア同期の取れた旨のビット値を出力するときに、その
出力値をＣＰＵ３０の持つ規定のレジスタに書き込むも
のである。

【００３６】３７は割込マスクであって、ＣＰＵ３０に
割り込みを通知するのか否かを管理する構成を採って、
機構番号表示回路３４の表示する機構番号に従ってバリ
ア同期機構３１-iを選択して、その選択するバリア同期
機構３１-iがバリア同期の取れた旨のビット値を出力す
るときに、割り込み通知が設定されているときには、そ
のバリア同期機構３１-iを使用しているプロセスが動作
中であってもなくても、ＣＰＵ３０に割り込みを通知す
るものである。

【００３７】このバリア同期機構３１-iは、自分を使用
しているプロセスのジョブ識別子を保持して選択回路３
２に出力するジョブ識別子レジスタ４０と、自分を使用
しているプロセスのジョブ内番号を保持して選択回路３
２に出力するジョブ内番号レジスタ４１と、宛先選択回
路３５から通知される処理進行情報を書き込む状態レジ
スタ４２と、８ビット以上のビット域を有して、ビット
域ｉ（ｉ＝１〜８）にプロセスｉ（ｉ＝１〜８）の処理
進行情報を示すビット値（初期値はall"0") を格納する
ステータスレジスタ４３と、ステータスレジスタ４３に
対応付けて備えられて、ビット域ｉ（ｉ＝１〜８）にプ
ロセスｉ（ｉ＝１〜８）の存在を示すビット値“１”を
格納し、それ以外のビット域にプロセスの不存在を示す
ビット値“０”を格納するマスクレジスタ４４と、ステ
ータスレジスタ４３のビット値とマスクレジスタ４４の
ビット値とを比較することで、バリア同期が取れたのか
否かを検出して、その検出結果を選択回路３６／割込マ
スク３７に出力する同期検出回路４５と、受信回路３３
の受信するジョブ識別子と、ジョブ識別子レジスタ４０
の保持するジョブ識別子とが一致するときに、受信回路
３３の受信するジョブ内番号の指すステータスレジスタ
４３のビット域に、放送されてくる処理進行情報を書き
込む書込回路４６とを備える。

【００３８】以下では、ステータスレジスタ４３及びマ
スクレジスタ４４のビット数を１６ビットで想定してい
る。これは、実稼働時には、１６台の計算機１の各々
が、１６個に分割される１つのプロセスを並列処理し、
デバッグ時には、それよりも少ない計算機１の各々が、
複数のプロセスを並列処理することでデバッグ処理を実
行する構成を採ることを想定しているからである。

【００３９】このような構成を採る場合、バリア同期制
御を実行するためには、従来技術では、上述したよう
に、１６×ｎ×ｎビットの大きさを持つマスクレジスタ
を用意しなければならないのに対して、本発明では、１
６×ｎビットの大きさを持つマスクレジスタ４４を用意
すれば足りるので、ハードウェア量を大きく削減できる
ようになる。なお、ステータスレジスタ４３について
も、１６×ｎビットの大きさを持つ必要がある。

【００４０】次に、このように構成される計算機１の動
作処理について具体的に説明することで、本発明につい
て詳細に説明する。

【００４１】ここで、図３で説明したように、１つのジ
ョブを８個のプロセス１〜８に分割して、計算機１-1が
プロセス１／プロセス２を実行し、計算機１-2がプロセ
ス３／プロセス４を実行し、計算機１-3がプロセス５／
プロセス６を実行し、計算機１-4がプロセス７／プロセ
ス８を実行するという並列処理形態を想定しているが、
更に、図６及び図７に示すように、プロセス１が計算機
１-1のバリア同期機構３１-1を使用し、プロセス２が計
算機１-1のバリア同期機構３１-2を使用し、プロセス３
が計算機１-2のバリア同期機構３１-1を使用し、プロセ
ス４が計算機１-2のバリア同期機構３１-2を使用し、プ
ロセス５が計算機１-3のバリア同期機構３１-1を使用
し、プロセス６が計算機１-3のバリア同期機構３１-2を
使用し、プロセス７が計算機１-4のバリア同期機構３１
-1を使用し、プロセス８が計算機１-4のバリア同期機構
３１-2を使用することを想定する。

【００４２】４台の計算機１-iが、プロセス１〜８の並
列処理に入った後、最初に、プロセス３がバリア同期点
に到達すると、図８に示すように、計算機１-2の宛先選
択回路３５が、プロセス３の使用するバリア同期機構３
１-1を選択して、そのバリア同期機構３１-1の状態レジ
スタ４２にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”の処理進行情報を書き込み、これを受けて、計算
機１-2の選択回路３２は、その状態レジスタ４２に書き
込まれる処理進行情報“１”を、そのバリア同期機構３
１-1の管理するジョブ識別子“1234”／ジョブ内番号
“３”とともに、通信機構２を介して全計算機１-iに放
送する。そして、プロセス３は同期待ちの状態に入る。

【００４３】この放送を受けて、図９に示すように、計
算機１-1の持つバリア同期機構３１-iの内、ジョブ識別
子の一致する２つのバリア同期機構３１-1,2が機能し
て、その２つのバリア同期機構３１-1,2の書込回路４６
は、その２つのバリア同期機構３１-1,2のステータスレ
ジスタ４３の第３番目のビット域にバリア同期に到達し
た旨を表示するビット値“１”を書き込む。そして、図
８に示すように、計算機１-2の持つバリア同期機構３１
-iの内、ジョブ識別子の一致する２つのバリア同期機構
３１-1,2が機能して、その２つのバリア同期機構３１-
1,2の書込回路４６は、その２つのバリア同期機構３１-
1,2のステータスレジスタ４３の第３番目のビット域に
バリア同期に到達した旨を表示するビット値“１”を書
き込む。

【００４４】そして、図１０に示すように、計算機１-3
の持つバリア同期機構３１-iの内、ジョブ識別子の一致
する２つのバリア同期機構３１-1,2が機能して、その２
つのバリア同期機構３１-1,2の書込回路４６は、その２
つのバリア同期機構３１-1,2のステータスレジスタ４３
の第３番目のビット域にバリア同期に到達した旨を表示
するビット値“１”を書き込む。そして、図１１に示す
ように、計算機１-4の持つバリア同期機構３１-iの内、
ジョブ識別子の一致する２つのバリア同期機構３１-1,2
が機能して、その２つのバリア同期機構３１-1,2の書込
回路４６は、その２つのバリア同期機構３１-1,2のステ
ータスレジスタ４３の第３番目のビット域にバリア同期
に到達した旨を表示するビット値“１”を書き込む。

【００４５】続いて、プロセス５がバリア同期点に到達
すると、図１３に示すように、計算機１-3の宛先選択回
路３５が、プロセス５の使用するバリア同期機構３１-1
を選択して、そのバリア同期機構３１-1の状態レジスタ
４２にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”の処理進行情報を書き込み、これを受けて、計算
機１-3の選択回路３２は、その状態レジスタ４２に書き
込まれる処理進行情報“１”を、そのバリア同期機構３
１-1の管理するジョブ識別子“1234”／ジョブ内番号
“５”とともに、通信機構２を介して全計算機１-iに放
送する。そして、プロセス５は同期待ちの状態に入る。

【００４６】この放送を受けて、図１２に示すように、
計算機１-1のバリア同期機構３１-1,2の持つ書込回路４
６は、バリア同期機構３１-1,2のステータスレジスタ４
３の第５番目のビット域にバリア同期に到達した旨を表
示するビット値“１”を書き込む。そして、図１２に示
すように、計算機１-2のバリア同期機構３１-1,2の持つ
書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2のステータス
レジスタ４３の第５番目のビット域にバリア同期に到達
した旨を表示するビット値“１”を書き込む。そして、
図１３に示すように、計算機１-3のバリア同期機構３１
-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2の
ステータスレジスタ４３の第５番目のビット域にバリア
同期に到達した旨を表示するビット値“１”を書き込
む。そして、図１３に示すように、計算機１-4のバリア
同期機構３１-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機
構３１-1,2のステータスレジスタ４３の第５番目のビッ
ト域にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”を書き込む。

【００４７】続いて、プロセス１がバリア同期点に到達
すると、図１４に示すように、計算機１-1の宛先選択回
路３５が、プロセス１の使用するバリア同期機構３１-1
を選択して、そのバリア同期機構３１-1の状態レジスタ
４２にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”の処理進行情報を書き込み、これを受けて、計算
機１-3の選択回路３２は、その状態レジスタ４２に書き
込まれる処理進行情報“１”を、そのバリア同期機構３
１-1の管理するジョブ識別子“1234”／ジョブ内番号
“１”とともに、通信機構２を介して全計算機１-iに放
送する。そして、プロセス１は同期待ちの状態に入る。

【００４８】この放送を受けて、図１４に示すように、
計算機１-1のバリア同期機構３１-1,2の持つ書込回路４
６は、バリア同期機構３１-1,2のステータスレジスタ４
３の第１番目のビット域にバリア同期に到達した旨を表
示するビット値“１”を書き込む。そして、図１４に示
すように、計算機１-2のバリア同期機構３１-1,2の持つ
書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2のステータス
レジスタ４３の第１番目のビット域にバリア同期に到達
した旨を表示するビット値“１”を書き込む。そして、
図１５に示すように、計算機１-3のバリア同期機構３１
-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2の
ステータスレジスタ４３の第１番目のビット域にバリア
同期に到達した旨を表示するビット値“１”を書き込
む。そして、図１５に示すように、計算機１-4のバリア
同期機構３１-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機
構３１-1,2のステータスレジスタ４３の第１番目のビッ
ト域にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”を書き込む。

【００４９】続いて、プロセス６がバリア同期点に到達
すると、図１７に示すように、計算機１-3の宛先選択回
路３５が、プロセス６の使用するバリア同期機構３１-2
を選択して、そのバリア同期機構３１-2の状態レジスタ
４２にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”の処理進行情報を書き込み、これを受けて、計算
機１-3の選択回路３２は、その状態レジスタ４２に書き
込まれる処理進行情報“１”を、そのバリア同期機構３
１-2の管理するジョブ識別子“1234”／ジョブ内番号
“６”とともに、通信機構２を介して全計算機１-iに放
送する。そして、プロセス６は同期待ちの状態に入る。

【００５０】この放送を受けて、図１６に示すように、
計算機１-1のバリア同期機構３１-1,2の持つ書込回路４
６は、バリア同期機構３１-1,2のステータスレジスタ４
３の第６番目のビット域にバリア同期に到達した旨を表
示するビット値“１”を書き込む。そして、図１６に示
すように、計算機１-2のバリア同期機構３１-1,2の持つ
書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2のステータス
レジスタ４３の第６番目のビット域にバリア同期に到達
した旨を表示するビット値“１”を書き込む。そして、
図１７に示すように、計算機１-3のバリア同期機構３１
-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2の
ステータスレジスタ４３の第６番目のビット域にバリア
同期に到達した旨を表示するビット値“１”を書き込
む。そして、図１７に示すように、計算機１-4のバリア
同期機構３１-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機
構３１-1,2のステータスレジスタ４３の第６番目のビッ
ト域にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”を書き込む。

【００５１】続いて、プロセス２がバリア同期点に到達
すると、図１８に示すように、計算機１-1の宛先選択回
路３５が、プロセス２の使用するバリア同期機構３１-2
を選択して、そのバリア同期機構３１-2の状態レジスタ
４２にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”の処理進行情報を書き込み、これを受けて、計算
機１-1の選択回路３２は、その状態レジスタ４２に書き
込まれる処理進行情報“１”を、そのバリア同期機構３
１-2の管理するジョブ識別子“1234”／ジョブ内番号
“２”とともに、通信機構２を介して全計算機１-iに放
送する。そして、プロセス２は同期待ちの状態に入る。

【００５２】この放送を受けて、図１８に示すように、
計算機１-1のバリア同期機構３１-1,2の持つ書込回路４
６は、バリア同期機構３１-1,2のステータスレジスタ４
３の第２番目のビット域にバリア同期に到達した旨を表
示するビット値“１”を書き込む。そして、図１８に示
すように、計算機１-2のバリア同期機構３１-1,2の持つ
書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2のステータス
レジスタ４３の第２番目のビット域にバリア同期に到達
した旨を表示するビット値“１”を書き込む。そして、
図１９に示すように、計算機１-3のバリア同期機構３１
-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2の
ステータスレジスタ４３の第２番目のビット域にバリア
同期に到達した旨を表示するビット値“１”を書き込
む。そして、図１９に示すように、計算機１-4のバリア
同期機構３１-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機
構３１-1,2のステータスレジスタ４３の第２番目のビッ
ト域にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”を書き込む。

【００５３】続いて、プロセス７がバリア同期点に到達
すると、図２１に示すように、計算機１-4の宛先選択回
路３５が、プロセス７の使用するバリア同期機構３１-1
を選択して、そのバリア同期機構３１-1の状態レジスタ
４２にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”の処理進行情報を書き込み、これを受けて、計算
機１-4の選択回路３２は、その状態レジスタ４２に書き
込まれる処理進行情報“１”を、そのバリア同期機構３
１-1の管理するジョブ識別子“1234”／ジョブ内番号
“７”とともに、通信機構２を介して全計算機１-iに放
送する。そして、プロセス７は同期待ちの状態に入る。

【００５４】この放送を受けて、図２０に示すように、
計算機１-1のバリア同期機構３１-1,2の持つ書込回路４
６は、バリア同期機構３１-1,2のステータスレジスタ４
３の第７番目のビット域にバリア同期に到達した旨を表
示するビット値“１”を書き込む。そして、図２０に示
すように、計算機１-2のバリア同期機構３１-1,2の持つ
書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2のステータス
レジスタ４３の第７番目のビット域にバリア同期に到達
した旨を表示するビット値“１”を書き込む。そして、
図２１に示すように、計算機１-3のバリア同期機構３１
-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2の
ステータスレジスタ４３の第７番目のビット域にバリア
同期に到達した旨を表示するビット値“１”を書き込
む。そして、図２１に示すように、計算機１-4のバリア
同期機構３１-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機
構３１-1,2のステータスレジスタ４３の第７番目のビッ
ト域にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”を書き込む。

【００５５】続いて、プロセス４がバリア同期点に到達
すると、図２２に示すように、計算機１-2の宛先選択回
路３５が、プロセス４の使用するバリア同期機構３１-2
を選択して、そのバリア同期機構３１-2の状態レジスタ
４２にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”の処理進行情報を書き込み、これを受けて、計算
機１-2の選択回路３２は、その状態レジスタ４２に書き
込まれる処理進行情報“１”を、そのバリア同期機構３
１-2の管理するジョブ識別子“1234”／ジョブ内番号
“４”とともに、通信機構２を介して全計算機１-iに放
送する。そして、プロセス４は同期待ちの状態に入る。

【００５６】この放送を受けて、図２２に示すように、
計算機１-1のバリア同期機構３１-1,2の持つ書込回路４
６は、バリア同期機構３１-1,2のステータスレジスタ４
３の第４番目のビット域にバリア同期に到達した旨を表
示するビット値“１”を書き込む。そして、図２２に示
すように、計算機１-2のバリア同期機構３１-1,2の持つ
書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2のステータス
レジスタ４３の第４番目のビット域にバリア同期に到達
した旨を表示するビット値“１”を書き込む。そして、
図２３に示すように、計算機１-3のバリア同期機構３１
-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2の
ステータスレジスタ４３の第４番目のビット域にバリア
同期に到達した旨を表示するビット値“１”を書き込
む。そして、図２３に示すように、計算機１-4のバリア
同期機構３１-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機
構３１-1,2のステータスレジスタ４３の第４番目のビッ
ト域にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”を書き込む。

【００５７】続いて、プロセス８がバリア同期点に到達
すると、図２５に示すように、計算機１-4の宛先選択回
路３５が、プロセス８の使用するバリア同期機構３１-2
を選択して、そのバリア同期機構３１-2の状態レジスタ
４２にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”の処理進行情報を書き込み、これを受けて、計算
機１-4の選択回路３２は、その状態レジスタ４２に書き
込まれる処理進行情報“１”を、そのバリア同期機構３
１-2の管理するジョブ識別子“1234”／ジョブ内番号
“８”とともに、通信機構２を介して全計算機１-iに放
送する。そして、プロセス８は同期待ちの状態に入る。

【００５８】この放送を受けて、図２４に示すように、
計算機１-1のバリア同期機構３１-1,2の持つ書込回路４
６は、バリア同期機構３１-1,2のステータスレジスタ４
３の第８番目のビット域にバリア同期に到達した旨を表
示するビット値“１”を書き込む。そして、図２４に示
すように、計算機１-2のバリア同期機構３１-1,2の持つ
書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2のステータス
レジスタ４３の第８番目のビット域にバリア同期に到達
した旨を表示するビット値“１”を書き込む。そして、
図２５に示すように、計算機１-3のバリア同期機構３１
-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機構３１-1,2の
ステータスレジスタ４３の第８番目のビット域にバリア
同期に到達した旨を表示するビット値“１”を書き込
む。そして、図２５に示すように、計算機１-4のバリア
同期機構３１-1,2の持つ書込回路４６は、バリア同期機
構３１-1,2のステータスレジスタ４３の第８番目のビッ
ト域にバリア同期に到達した旨を表示するビット値
“１”を書き込む。

【００５９】このようにして、プロセス１〜８が、「プ
ロセス３→プロセス５→プロセス１→プロセス６→プロ
セス２→プロセス７→プロセス４→プロセス８」の順番
に従ってバリア同期点に到達すると、図２６及び図２７
に示すように、各計算機１-iのステータスレジスタ４３
のビット域ｉ（ｉ＝１〜８）に“１”がセットされると
ともに、それ以外のビット域に“０”がセットされるこ
とで、ステータスレジスタ４３の格納データとマスクレ
ジスタ４４の格納データとが一致することになるので、
各計算機１-iのバリア同期機構３１-1,2の持つ同期検出
回路４５は、全プロセス１〜８がバリア同期点に到達し
たことを判断して、その旨を選択回路３６／割込マスク
３７に出力し、これを受けて、ＣＰＵ３０は、全プロセ
ス１〜８がバリア同期点に到達したことを知ることにな
る。

【００６０】このようにして、本発明の並列計算機シス
テムを構成する計算機１-iは、従来技術よりも少ないハ
ードウェア量を持つマスクレジスタ４４を使って、バリ
ア同期制御を実行できるようになる。

【００６１】この実施例では、ステータスレジスタ４３
／マスクレジスタ４４を使って、全プロセス１〜８がバ
リア同期点に到達したのか否かを判断する構成を採った
が、本発明に関連する技術として、プロセス１〜８の内
のどのプロセスがバリア同期点に到達しているのかを知
る必要がないときには、単なるカウンタを使って処理進
行情報を計数することにより、全プロセス１〜８がバリ
ア同期点に到達したのか否かを判断することで、バリア
同期制御を実行する構成を採ることも可能である。

【００６２】更に、並列計算機システムでは、計算機１
-iは、他の計算機１-iに対して、検索の終了通知等の小
量データを送信したいことが起こる。また、他の計算機
１-iに対して、割り込みを通知したいことが起こる。

【００６３】このような要求に対処するために、本発明
の並列計算機システムでは、図２８に示すように、計算
機１-iは、ジョブ識別子（jobid)／ジョブ内番号（pid)
／処理進行情報（state)を送信するモードの他に、ジョ
ブ識別子（jobid)／小量データを送信するモードと、ジ
ョブ識別子（jobid)／割込通知を送信するモードとを用
意するとともに、それぞれに固有のオペコードを割り付
ける構成を採る。

【００６４】そして、各計算機１にオペコード解読機構
６０を備える構成を採って、それを使って放送されるオ
ペコードを解読することで、他計算機１-iから送られて
る送信情報がどの送信モードのものであるのかを解読し
て、ジョブ識別子（jobid)／ジョブ内番号（pid)／処理
進行情報（state)の送信モードであることを判断すると
きには、上述した構成を採るバリア機構６１を起動し、
ジョブ識別子（jobid)／小量データの送信モードである
ことを判断するときには、その送られてくる小量データ
を規定のメモリ域に書き込む処理を実行するデータ読込
機構６２を起動し、ジョブ識別子（jobid)／割込通知の
送信モードであることを判断するときには、ＣＰＵに割
り込みを通知する処理を実行する割込通知機構６３を起
動する構成を採ることになる。

【００６５】ここで、この構成を採るときにあって、特
定のジョブ識別子が放送されるときには、ジョブ識別子
に関係なく小量データを読み込む構成を採ったり、ジョ
ブ識別子に関係なく割り込みを通知する構成を採ること
も可能である。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の並列計算
機システムによれば、複数の並列ジョブが同時に走行可
能で、１つのジョブを複数のプロセスに分割して各プロ
セスを各計算機に自由に割り当てて並列処理するとき
に、従来よりも少ないハードウェア量でもってバリア同
期制御を実行できるようになる。

【００６７】そして、このバリア同期制御を実行しつ
つ、他の計算機に処理用データを書き込んだり、他の計
算機に割り込みを通知できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】並列計算機システムの一例である。

【図３】プロセスの並列処理形態の一例である。

【図４】通信機構の処理説明図である。

【図５】計算機の一実施例である。

【図６】バリア同期機構を使用するプロセスの説明図で
ある。

【図７】バリア同期機構を使用するプロセスの説明図で
ある。

【図８】実施例の動作説明図である。

【図９】実施例の動作説明図である。

【図１０】実施例の動作説明図である。

【図１１】実施例の動作説明図である。

【図１２】実施例の動作説明図である。

【図１３】実施例の動作説明図である。

【図１４】実施例の動作説明図である。

【図１５】実施例の動作説明図である。

【図１６】実施例の動作説明図である。

【図１７】実施例の動作説明図である。

【図１８】実施例の動作説明図である。

【図１９】実施例の動作説明図である。

【図２０】実施例の動作説明図である。

【図２１】実施例の動作説明図である。

【図２２】実施例の動作説明図である。

【図２３】実施例の動作説明図である。

【図２４】実施例の動作説明図である。

【図２５】実施例の動作説明図である。

【図２６】実施例の動作説明図である。

【図２７】実施例の動作説明図である。

【図２８】本発明の一実施例である。

【符号の説明】

１ 計算機 ２ 通信機構 ２ ０ 管理手段 ２０ａ 第１のレジスタ手段 ２０ｂ 第２のレジスタ手段 ２１ 放送手段 ２２ 付加手段 ２３ 書込手段 ２４ 決定手段 ２５ 受信手段 ２６ 指示手段 ２７ 読込手段 ２８ 割込手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−200486（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−297656（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−35645（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−262142（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−219917（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−200436（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−129526（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−187303（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−151173（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−199257（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−80733（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−116954（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−303561（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−62759（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−139868（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−161952（ＪＰ，Ａ) 野口善昭、他３名，汎用マルチマイク ロプロセッサＦＭＭの構成と性能評価, 情報処理学会研究報告，日本，社団法人 情報処理学会，1994年 ７月23日，第94 巻，第66号，（94−ＡＲＣ−107），ｐ. 17−24 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 15/16 - 15/177 G06F 9/46

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つのジョブを複数のプロセスに分割し
   て計算機に割り付ける構成を採って、各計算機が、自計
   算機で動作する１つ又は複数のプロセスの処理進行情報
   を通信機構を介して全計算機に放送していくとともに、
   該通信機構を介して放送される処理進行情報に従って他
   計算機で動作するプロセスと同期をとりつつ割り付けら
   れるプロセスを実行する並列計算機システムにおいて、 各計算機が、 自計算機で動作するプロセスに対応付けて用意され、該
   プロセスのジョブ内の展開位置を示すジョブ内番号と該
   ジョブの識別子とを管理するとともに、少なくとも該ジ
   ョブの持つプロセスの数分のビット域を有して、該ビッ
   ト域にプロセスの処理進行情報を示すビット値を格納す
   る第１のレジスタ手段と、該第１のレジスタ手段に対応
   付けて備えられて、ビット域にプロセスの存在の有無を
   示すビット値を格納する第２のレジスタ手段とを持つ管
   理手段と、 自計算機で動作するプロセスの持つジョブ内番号及びジ
   ョブ識別子を、該プロセスの処理進行情報とともに放送
   する放送手段と、 放送されるジョブ識別子及びジョブ内番号の指す上記第
   １のレジスタ手段のビット域に、放送される処理進行情
   報を書き込む書込手段と、 上記第１のレジスタ手段の格納データと、対となる上記
   第２のレジスタ手段の格納データとを比較することで、
   自計算機で動作するプロセスを次のステップに進めるの
   か否かを決定する決定手段とを備えることを、 特徴とする並列計算機システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の並列計算機システムにお
   いて、 ジョブ内番号として通番を使用するとともに、上記第１
   のレジスタ手段のビット域に該通番と同一の通番を割り
   付ける構成を採ることを、 特徴とする並列計算機システム。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の並列計算機システ
   ムにおいて、 上記放送手段は、処理進行情報を放送する他に、処理用
   データを放送する機能を持ち、 かつ、放送されるジョブ識別子が自計算機で動作するプ
   ロセスの属するジョブ識別子と同一であるときに、放送
   される処理用データを読み込む読込手段を備えること
   を、 特徴とする並列計算機システム。
4. 【請求項４】 請求項３記載の並列計算機システムにお
   いて、 上記読込手段は、特定のジョブ識別子が放送されるとき
   には、自計算機で動作するプロセスに関係なく放送され
   る処理用データを読み込むことを、 特徴とする並列計算機システム。
5. 【請求項５】 請求項１又は２記載の並列計算機システ
   ムにおいて、 上記放送手段は、処理進行情報を放送する他に、割り込
   み通知を放送する機能を持ち、 かつ、放送されるジョブ識別子が自計算機で動作するプ
   ロセスの属するジョブ識別子と同一であるときに、放送
   される割り込み通知に従ってＣＰＵに対して割り込みを
   発生する割込手段を備えることを、 特徴とする並列計算機システム。
6. 【請求項６】 請求項５記載の並列計算機システムにお
   いて、 上記割込手段は、特定のジョブ識別子が放送されるとき
   には、自計算機で動作するプロセスに関係なくＣＰＵに
   対して割り込みを発生することを、 特徴とする並列計算機システム。
7. 【請求項７】 請求項１又は２記載の並列計算機システ
   ムにおいて、 上記放送手段が、処理進行情報を放送する他に、処理用
   データを放送する機能と、割り込み通知を放送する機能
   を持ち、 かつ、上記放送手段の放送処理時に、放送される情報に
   対して該情報の種別を示すオペコードを付加する付加手
   段と、 放送されるオペコードを解読して、その解読結果が処理
   進行情報を示すときに、バリア同期機構を起動し、その
   解読結果が処理用データを示すときに、該処理用データ
   の読み込みを指示し、その解読結果が割り込み通知を示
   すときに、ＣＰＵへの割り込み発生を指示する指示手段
   とを備えることを、 特徴とする並列計算機システム。