JP7031630B2 - パイプライン演算装置、プログラマブルロジックコントローラ、及び、パイプライン処理の実行方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明の一側面に係る実施の形態(以下、「本実施形態」とも表記する)が、図面に基づいて説明される。
図1を参照して、まず、本発明が適用される場面の一例が述べられる。図1は、本実施形態に係るパイプライン演算装置110の構成を示す概略図である。
続いて、本実施形態のパイプライン演算装置110の構成の一例が説明される。
本実施形態のパイプライン演算装置110の動作について、より具体的な例に基づいて説明する。
上述のように、本実施形態のパイプライン演算装置110は、一時的に特定の受信キューにメッセージが過剰に蓄積されたとしても、各ノードの稼動時間が状況に応じて動的に割り当てられて、過剰な蓄積が解消するように、動作する。従って、パイプライン演算における受信キューのオーバーフローが効果的に抑制される。
比較のため、制御部160による上述のような、各ノードの稼動時間の調整が無いケースが説明される。
また比較のため、特許文献1の従来技術を適用したケースが説明される。従来技術を適用したパイプライン演算装置においては、各々のノードに割り当てる稼働時間は、各々のノードの受信キューに蓄積されたデータ量(メッセージによるメモリ使用量)から算出される。
本発明の他の実施形態が、以下に説明される。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号が付記され、その説明は繰り返されない。
実施形態3に係るパイプライン演算装置は、上記各実施形態と同様である。実施形態3では、パイプラインに分岐が設定された場合の演算部の動作が説明される。
実施形態4に係るパイプライン演算装置は、上記各実施形態と同様である。実施形態4では、パイプラインに合流が設定された場合の演算部の動作が説明される。
実施形態4に係るパイプライン演算装置のパイプライン421のように、パイプラインに複数の入力ノードからの合流が設定されている場合に、少なくとも1つの入力ノードに定周期実行の予約がされていると次の事象が発生する。
実施形態6に係るパイプライン演算装置は、上記各実施形態と同様であるが、優先度変数PRIの計算式が異なる一例である。
実施形態7に係るパイプライン演算装置は、上記各実施形態と同様であるが、特定の状況で行う特別な処理を、更に備えている一例である。
実施形態8に係るパイプライン演算装置710は、上記各実施形態と同様であるが、ノード監視部が取得したノードの過去からの複数のノード処理時間Tの統計値に基づいて、当該ノードの優先度変数PRIを算出するためのノード処理時間を生成する一例である。
優先度変数算出部763は、ノード処理時間については、統計値算出部768が算出した前記統計値を用いる他は、パイプライン演算装置110の優先度変数算出部163と同様にして、優先度変数PRIを算出する。
上記実施形態において、受信キューの蓄積メッセージ量として、蓄積されたメッセージの数である、蓄積メッセージ数Qが用いられた。
パイプライン演算装置110、210、510、610、710の機能ブロック(特に、入力ノード、ロジックノード、出力ノード、受信キュー、ノード監視部、キュー監視部、優先度変数算出部、時間割当部、合流監視部、補正係数算出部、メモリ監視部、統計値算出部)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
120、220、520、620、720 演算部
121、321、421、521、522 パイプライン
130、330、430、432、530、532、Input 入力ノード
140、340、440、442、444、540、542、Logic ロジックノード
150、350、352、450、550、552、Output 出力ノード
141、151、341、351、353、441、443、445、451、541、543、551、553 受信キュー
160、260、560、660、760 制御部
161、561、661、761 ノード監視部
162、562、662、762 キュー監視部
163、563、663、763 優先度変数算出部
164、564、664、764 時間割当部
665 合流監視部
566、666 補正係数算出部
567 メモリ監視部
768 統計値算出部
770 記録部
200 プログラマブルロジックコントローラ
201、202 データファイル
203、204 アプリケーション
11 データサーバ
12 データベース
13 クラウドサーバ
14、15 工作機械
T、Ti、Tia、Tib、Tn、Tna、Tnb、Tn2、To、Toa、Tob ノード処理時間
Q、Qi、Qia、Qib、Qn、Qna、Qnb、Qn2,Qo、Qoa、Qob 蓄積メッセージ数
PRI、PRIi、PRIia、PRIib、PRIn、PRIna、PRInb、PRIn2、PRIo、PRIoa、PRIob 優先度変数
Claims (9)
- 複数のノードと、複数の受信キューとを有する演算部であって、前記ノードが前記受信キューを介して複数接続されるパイプラインの少なくとも1つで構成される演算部と、
ノード監視部と、キュー監視部と、優先度変数算出部と、時間割当部とを有する制御部と、を備え、
前記ノード監視部は、前記ノードから、前記ノードにおける1つのメッセージの処理に要する時間であるノード処理時間を取得し、
前記キュー監視部は、前記受信キューから、前記受信キューへの蓄積メッセージ量を取得し、
前記優先度変数算出部は、少なくとも前記ノードの前記ノード処理時間と、当該ノードの前段の受信キューの前記蓄積メッセージ量とに基づいて、当該ノードの優先度変数を算出し、
前記時間割当部は、前記ノード毎の前記優先度変数に応じ、前記各ノードに対して稼動時間を割り当て、
前記演算部は、合流監視部と、補正係数算出部とを更に備え、
前記合流監視部は、前記パイプラインのうち、複数の部分パイプラインが合流するパイプラインについて、前記複数の部分パイプラインの合流点の前記ノードよりも上流の、互いに異なる部分パイプラインに属するノードの前段の受信キューの前記蓄積メッセージ量を、前記キュー監視部から取得して、前記互いに異なる部分パイプラインに属するノードの前段の受信キューの前記蓄積メッセージ量の不均衡の度合いを算出し、
前記補正係数算出部は、前記互いに異なる部分パイプラインのうちの、いずれかの部分パイプラインに属するノードについて、前記不均衡の度合いに応じて補正係数を算出し、
前記時間割当部は、前記ノードについて前記補正係数が算出された場合には、前記優先度変数に前記補正係数を乗じた値に応じて、前記稼動時間を割り当てる、
パイプライン演算装置。 - 前記優先度変数算出部は、前記ノードの前記ノード処理時間と前記蓄積メッセージ量との積を、当該ノードの優先度変数として算出する、請求項1に記載のパイプライン演算装置。
- 複数のノードと、複数の受信キューとを有する演算部であって、前記ノードが前記受信キューを介して複数接続されるパイプラインの少なくとも1つで構成される演算部と、
ノード監視部と、キュー監視部と、優先度変数算出部と、時間割当部とを有する制御部と、を備え、
前記ノード監視部は、前記ノードから、前記ノードにおける1つのメッセージの処理に要する時間であるノード処理時間を取得し、
前記キュー監視部は、前記受信キューから、前記受信キューへの蓄積メッセージ量を取得し、
前記優先度変数算出部は、少なくとも前記ノードの前記ノード処理時間と、当該ノードの前段の受信キューの前記蓄積メッセージ量とに基づいて、当該ノードの優先度変数を算出し、
前記時間割当部は、前記ノード毎の前記優先度変数に応じ、前記各ノードに対して稼動時間を割り当て、
前記優先度変数算出部は、前記ノードの前記ノード処理時間と、前記蓄積メッセージ量に前記ノード処理時間に対してより重みを付けるためのパラメータで、前記蓄積メッセージ量を累乗した値と、の積を、当該ノードの優先度変数として算出する、パイプライン演算装置。 - 前記演算部は、メモリ監視部と、補正係数算出部とを更に備え、
前記メモリ監視部は、前記受信キューの蓄積メッセージを保存するメモリの空き容量が所定値よりも小さくなった場合に前記補正係数算出部に通知し、
前記補正係数算出部は、前記通知を受信した場合に、複数の前記パイプラインのうち、パイプラインでのメッセージの処理が完了するまでの時間がより短い、または、分岐のより少ないパイプラインに属する前記ノードについて、1より大きい補正係数を与え、
前記時間割当部は、前記ノードについて前記補正係数が与えられた場合には、前記優先度変数に前記補正係数を乗じた値に応じて、前記稼動時間を割り当てる、請求項3に記載のパイプライン演算装置。 - 前記蓄積メッセージ量は、前記受信キューへ蓄積されたメッセージ数または蓄積されたメッセージの総サイズである、請求項1から4のいずれか1項に記載のパイプライン演算装置。
- 前記優先度変数算出部は、前記ノード監視部が取得した前記ノードの過去からの複数の前記ノード処理時間に基づいて、当該ノードの前記優先度変数を算出するための前記ノード処理時間を生成する、請求項1から5のいずれか1項に記載のパイプライン演算装置。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載のパイプライン演算装置を備えたプログラマブルロジックコントローラ。
- ノードが受信キューを介して複数接続される少なくとも1つのパイプラインにより、パイプライン処理を実行する方法であって、
前記ノードにおける1つのメッセージの処理に要する時間であるノード処理時間を取得するステップと、
前記受信キューへの蓄積メッセージ量を取得するステップと、
少なくとも前記ノードの前記ノード処理時間と、当該ノードの前段の受信キューの前記蓄積メッセージ量とに基づいて、当該ノードの優先度変数を算出するステップと、
前記ノード毎の前記優先度変数に応じ、前記各ノードに対して稼動時間を割り当てるステップと、
前記パイプラインのうち、複数の部分パイプラインが合流するパイプラインについて、前記複数の部分パイプラインの合流点の前記ノードよりも上流の、互いに異なる部分パイプラインに属するノードの前段の受信キューの前記蓄積メッセージ量を取得して、前記互いに異なる部分パイプラインに属するノードの前段の受信キューの前記蓄積メッセージ量の不均衡の度合いを算出するステップと、
前記互いに異なる部分パイプラインのうちの、いずれかの部分パイプラインに属するノードについて、前記不均衡の度合いに応じて補正係数を算出するステップと、を備え、
前記稼動時間を割り当てるステップでは、前記ノードについて前記補正係数が算出された場合には、前記優先度変数に前記補正係数を乗じた値に応じて、前記稼動時間を割り当てる、パイプライン処理の実行方法。 - ノードが受信キューを介して複数接続される少なくとも1つのパイプラインにより、パイプライン処理を実行する方法であって、
前記ノードにおける1つのメッセージの処理に要する時間であるノード処理時間を取得するステップと、
前記受信キューへの蓄積メッセージ量を取得するステップと、
少なくとも前記ノードの前記ノード処理時間と、当該ノードの前段の受信キューの前記蓄積メッセージ量とに基づいて、当該ノードの優先度変数を算出するステップと、
前記ノード毎の前記優先度変数に応じ、前記各ノードに対して稼動時間を割り当てるステップと、を備え、
前記優先度変数を算出するステップでは、前記ノードの前記ノード処理時間と、前記蓄積メッセージ量に前記ノード処理時間に対してより重みを付けるためのパラメータで、前記蓄積メッセージ量を累乗した値と、の積を、当該ノードの優先度変数として算出する、
パイプライン処理の実行方法。
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