JPH01145771A - パイプライン計算機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はパイプライン計算機、即ちパイプライン制御
方式でデータ処理を行う電子計算機に関し、特にこのパ
イプライン計算機に備えられる演算パイプラインの構成
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来からパイプライン計算機は、演算内容が同じで異な
るデータを複数組同時に並行して演算するように構成さ
れており、処理時間の短縮化を図っている。

第２図はこの種の従来のパイプライン計算機における演
算パイプラインの構成を示すブロック図である。図にお
いて、１．２は例えばベクトルの加算を行う加算パイプ
ライン演算器、３，４は加算パイプライン演算器１への
入力データバス、５は加算パイプライン演算器１からの
出力データバス、６．７は加算パイプライン演算器２へ
の入力データバス、８は加算パイプライン演算器２から
の出力データバスである。

次に動作について説明する。２つのベクトルＡ。

Ｂの加算を行う場合を考える。ベクトルＡ、Ｂのデータ
は入力データパス３，４をそれぞれ通じて、加算パイプ
ライン演算器１に送り込まれる。加算パイプライン演算
器１によって演算された結果は、出力データバス５から
送り出される。

もし、ベクトルＡ、Ｂの加算と同時にベクトルＣ，Ｄの
加算も行う必要があれば、入力データパス６、入力デー
タバス７及び加算パイプライン演算器２台使用して演算
が行われる。すなわち、同時に２組のベクトルの加算を
行うことができる。

しかし、実際の計算処理においては、常に２組のベクト
ルについて加算を行うようにできるとは限らず、１組の
加算しか行わない場合が生じる。

このような場合、加算パイプライン演算器２は使われな
いことになり、計算機のハードウェアとして最大の能力
を出すことができない。

第３図は、従来のパイプライン計算機における演算パイ
プラインの別の構成を示すブロック図である。第３図に
おいて、第２図に示す構成要素に対応するものには同一
の参照符を付し、その説明を省略する。図において、９
は加算パイプラインアレイ、１０は加算パイプラインア
レイ９への入力データバス、１１は加算パイプラインア
レイ９への入力データバス、１２は入力データバス１０
からのデータを分配する入力分配器、１３は入力データ
バス１１からのデータを分配する入力分配器、１４は加
算パイプラインアレイ９からの出力データバス、１５は
出力データバス５からのデータと出力データバス８から
のデータとを併合する出力併合器である。

次に、第３図の構成の動作について説明する。

２つのベクトルＡ、Ｂの加算を行う場合を考える。

ベクトルＡ、Ｂのデータはそれぞれ加算パイプラインア
レイ９への入力データバス１０、加算パイプラインアレ
イ９への入力データバス１１から送り込まれる。ベクト
ルＡのデータは入力分配器１２によって交互に入力デー
タバス３及び入力データバス６へ分配されて送られる。

ベトクルＢのデータも同様に入力分配器１３によって入
力データバス４及び入力データバス７に分配される。第
２図の動作説明で述べたのと同じく同様にして、加算パ
イプライン演算器１及び加算パイプライン演算器２によ
って演算が行われ、演算結果は、出力データバス５及び
出力データバス８から送り出される。出力併合器１５は
、２つの出力データバス５．８からの演算結果を正しい
順序で交互に加算パイプラインアレイ９からの出力デー
タバス１４へ送り出す。

以上のように、１組の入力データについて２つの加算パ
イプライン演算器１．２を使用して、演算が行われるの
で、加算パイブラインアレイ９全体としての演算速度は
、等価的に、加算パイプライン演算器が１つの場合の２
倍とすることができる。

しかし、この構成では、同時に２組のベクトルについて
加算を行うことは不可能であり、演算は逐次的に行われ
る。その場合の演算時間は第２図の構成によって２組を
同時に演算した場合と同一であるが、計算機内の他の演
算（乗算、除算など）パイプラインを含めて考えると全
体の有効利用ができない場合がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、第２図に示す従来のパイプライン計算
機における演算パイプラインの構成では２組のデータを
同時に演算することはできるが、１組のデータだけを演
算する場合は一方のパイプライン演算器が有効に使われ
ないという問題点があった。また、第３図に示す従来の
パイプライン計算機における演算パイプラインの構成で
は１組のデータの演算を２つのパイプライン演算器を使
って行うことができるが、同時に２組のデータの演算は
できないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、必要に応じて複数組のデータを同時に演算す
ることも可能であり、また、１組のデータを演算パイプ
ラインを有効に使って演算することも可能とし、これに
より演算性能を高めることができるパイプライン計算機
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るパイプライン計算機は、演算パイプライ
ンの構成をプログラムからの制御によって変更可能で、
複数の演算パイプライン（加算パイプライン演算器１，
２）を別個の演算器として使用するモードと複数の演算
パイプライン（加算パイプライン演算器１，２）をまと
めて１つの演算パイプラインアレイ　（加算パイプライ
ンアレイ９ａ）として使用するモードとにプログラムの
制御によってそれぞれ切り換えるモード切換手段（入力
分配器１２，１３、出力選択器１６．１７）を備えたこ
とを特徴とするものである。

〔作用〕

プログラムからの制御によってモード切換手段は複数の
演算パイプラインを個別の演算として使用するモードに
設定すると、各演算パイプラインは各組データをそれぞ
れ演算することが可能となる。即ち、複数組のデータを
同時に演算可能とする。また、モード切換手段は複数の
演算パイプラインをまとめて１つのパイプラインアレイ
として使用するモードに設定すると、このパイプライン
アレイは１組のデータを複数の演算パイプラインを有効
に使って演算することを可能とする。

（発明の実施例〕 第１図はこの発明の一実施例に係るパイプライン計算機
における演算パイプラインの構成を示すブロック図であ
る。第１図において、第３図に示す構成要素に対応する
ものには同一の参照符を付し、その説明を省略する。第
１図において、４゜は入力データバス４に接続される入
力データバス、６”は入力データバス６に接続される入
力データバス、１６は出力データバス５°あるいは出力
併合器１５を選択して出力データバス５がらのデータを
それらのどちらかに送る出力選択器、１７は出力データ
バス８°あるいは出力併合器１５を選択して出力データ
バス８からのデータをそれらのどちらかに送る出力選択
器である。また、９ａはこの実施例の加算パイプライン
アレイである。

次に動作について説明する。入力分配器１２、入力分配
器１３、出力選択器１６、及び出力選択器１７はプログ
ラムからの制御によって動作モードが変化し、それによ
って演算パイプラインの構成が変更される。

まず、同時に２組のデータの演算を行うモードでは、入
力分配器１２．１３は入力データの分配を行わない。す
なわち、入力分配器１２は加算パイプラインアレイ９ａ
への入力データバス１ｏがらのデータをそのまま入力デ
ータバス３へ送り込み、入力データバス６へは送らない
。同様に入力分配器１３は加算パイプラインアレイ９ａ
への入力データバス１１からのデータをそのまま入力デ
ータバス７へ送り込み、入力データバス４へは送らない
。また、出力選択器１６及び出力選択器１７は、出力デ
ータバス５及び出力データバス８からのデータを出力併
合器１５へは送らない。２つのベクトルＡ、Ｂの加算及
びＣ，Ｄの加算を同時に行う場合、ベクトルＡのデータ
は加算パイプラインアレイ９ａへの入力データバス１０
、入力分配器１２及び入力データバス３を通じて、加算
パイプライン演算器１へ送り込まれ、ベクトルＢのデー
タは入力データバス４゛、４を通じて加算パイプライン
演算器１へ送り込まれる。ベクトルＡ、Ｂの加算結果は
出力データバス５及び出力選択器１６を通り出力データ
バス５°から送り出される。同様にベクトルＣのデータ
は加算パイプラインアレイ９ａへの入力データバス１１
、入力分配器１３及び入力データバス７を通じて加算パ
イプライン演算器２へ送り込まれ、ベクトルＤのデータ
は入力データパス６゛、６を通じて加算パイプライン演
算器２へ送り込まれる。ベクトルＣ１Ｄの加算結果は出
力データバス８及び出力選択器１７を通りデータ出力パ
ス８′から送り出される。

次に、１組のデータの演算を行うモードについて説明す
る。このモードでは、入力分配器１２゜１３は加算パイ
プラインアレイ９ａへの入力データバス１０．１１から
のデータを２つに分配する。

これは、従来の第３図の構成における動作の説明で述べ
た通りである。さらに、出力選択器１６及び出力選択器
１７は、出力併合器１５にデータを送り、出力併合器１
５は２つのデータを正しい順序に併合して、加算パイプ
ラインアレイ９ａからの出力データバス１４に送り出す
。

以上により、２つのベクトルＡ、Ｂの加算を行う場合、
２つの加算パイプラインが同時に使われて、演算が行わ
れる。

なお、上記実施例では加算パイプライン演算器の数は２
個としたが、一般に複数個あってもよい。

また、上記実施例では、加算を行う場合について示した
が、乗算、除算など他の演算を行う演算パイプライン演
算器であっても同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、複数の演算パイプライン
を個別の演算器として使用するモードと、複数の演算パ
イプラインをまとめて１つの演算パイプラインアレイと
して使用するモードとにプログラムの制御によってそれ
そぞれ切り換えるモード切換手段を備えて構成したので
、必要に応じて複数の組のデータを同時に演算すること
も可能と゛なり、また、１組のデータを演算パイプライ
ンをを効に使って演算することも可能となり、これによ
す演算パイプラインのハードウェアを有効に使用し、演
算性能を高め、処理時間の短縮化を図れるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るパイプライン計算機
における演算パイプラインの構成を示すブロック図、第
２図は従来のパイプライン計算機における演算パイプラ
インの構成を示すブロック図、第３図は従来のパイプラ
イン計算機における別の演算パイプラインの構成を示す
ブロック図である。 １．２・・・加算パイプライン演算器（演算パイプライ
ン）、９ａ・・・加算パイプラインアレイ　（演算パイ
プラインアレイ）、１２．１３・・・入力分配器（モー
ド切換手段）、１６．１７・・・出力選択器（モード切
換手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 演算パイプラインの構成をプログラムからの制御によっ
   て変更可能で複数の演算パイプラインを別個の演算器と
   して使用するモードと、複数の演算パイプラインをまと
   めて１つの演算パイプラインアレイとして使用するモー
   ドとに上記プログラムの制御によってそれぞれ切り換え
   るモード切換手段を備えたことを特徴とするパイプライ
   ン計算機。