JPH01292437A

JPH01292437A - データ駆動型制御方法

Info

Publication number: JPH01292437A
Application number: JP12173288A
Authority: JP
Inventors: Yukito Maejima; 前島　幸仁; Tahei Suzuki; 鈴木　太平; Hirotoshi Shirasu; 白須　宏俊; Toshiaki Yamamoto; 山本　利昭
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1989-11-24
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JP2760800B2

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〕本発明はデータ駆動型制御方法に関し、特に、並列処理
に伴う命令の待合せ制御を簡略化することで、実行性能
を向上させ、かつ命令を逐次処理していくことで、トレ
ース効率を向上させることができるデータ駆動命令の制
御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

データフロープログラムの特長として、（１）データの
依存関係のみで命令実行順序が決まり、しかも、プログ
ラム自身が図式表現されるため、理解性の向上が期待で
きる。（２）ｉｔ列処理を陽に表現できるので、マルチ
プロセッサ構成により処理能力の向上が期待できる、等
がある。従来、データフロープログラムの命令実行の待
合せについては１例えば電子通信学会誌Ｂ分冊、Ｖｏｌ
。

Ｊ６７−Ｂ　　ＮＯ３，６５４ページから６６１ページ
で論じられている。前記方法においては、命令レベルの
並列実行による処理能力向上を図るために、マルチプロ
セッサ構成を採用し、命令はパケット形式でプロセッサ
間を流れ、しかも、命令実行の待合せのために先入れ先
出しくＦ　Ｉ　ＦＯ）のキューを用いている。この方法
によれば、処理能力の向上が期待できる反面、プログラ
ム内の局所的な並列処理と大局的な並列処理が区別なく
実行されてしまうので、命令実行のトレース効率はあま
り高くない。

そこで、（１）の理解性向上だけを目的とするならば、
命令レベルの並列性は失われるが、データフロープログ
ラムを従来のノイマン型マシン上で実行してもよい、こ
れはプロセッサとメモリがあれば安価に実現できる。し
かし、データ駆動をエミュレーションすることからその
オーバヘッドが問題となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のように、従来の技術においては、マルチプロセッ
サ構成のデータフローマシンそのものであり、処理能力
向上が期待できる反面、ハード量が多く、またプログラ
ム内の大局的な並列処理と局所的な並列処理の区別が難
しいことによるトレース効率の低下という問題がある。

そこで、データフロープログラムを従来の安価なノイマ
ン型マシン上で実行し、キューをソフト的に形成するこ
とが考えられる。しかし、キューを先入れ先出しで制御
するだけでは、プログラム内の大局的な並列処理と局所
的な並列処理の区別することは難しく、しかも、並列処
理による命令実行の待合せから、必ず１度キューに命令
を登録してからでないと該命令を実行することができな
いという２つの課題が生じる。

本発明の目的は、これらの課題を解決し、データ駆動型
制御におけるオーバヘッドに基因する処理能力低下を最
小に抑えることができ、かつ命令のトレース効率の良い
データ駆動型制御方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明によれば、各命令対
応に、入力データ入手先と該入力データを用いた演算結
果の出力通知先と出力通知先数を示すデータと、該入力
データが準備されたことを示す入力データ数カウンタと
を格納した記憶手段を有するデータ駆動型制御方法にお
いて、該記憶手段に、命令の実行を待合せるための後入
れ先出しのキュー手段を設け、命令が実行可能となった
場合は、前記キューに該命令を登録し、命令を実行する
場合には、前記キューより後入れ先出しにしたがって命
令を取り出して、該命令を実行することに特徴がある。

また、実行した命令の演算結果を次命令の入力データと
して通知する場合に、該実行命令の出力通知先数が１で
、しかも入力データが準備されたことの通知を受け取っ
た次命令が実行可能な状態になれば、次命令を前記キュ
ーに登録しないで、直ちに次命令を実行することに特徴
がある。

〔作用〕

上記構成により、本発明によれば、データ駆動に基づい
て実行され、しかも並列実行可能な命令は、実行に先立
ち、後入れ先出しのキューにより並直列変換され、その
実行は逐次的すなわち水平的ではなく垂直的に実行され
るため、命令トレースを効率的に行うことができる。ま
た、該実行命令の出力通知先数が１で、かつ該出力通知
先の命令が実行可能状態になる場合には、前記キューに
命令を登録しないで直ちに命令を実行できるので、性能
の向上が期待できる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面により説明する。

第２図は本発明において適用されるデータフローグラフ
の記述例を示す図である。第２図において、ノード１（
ＩＡ〜ＩＥ）はデータ駆動で実行される演算命令を表し
ており、アーク２は命令間で授受されるデータの流路を
表している。そして。

命令はデータ駆動に基づいて実行されるので、命令の実
行に必要な入力データの全てが揃った時点で始めて演算
が実行される。

第２図では、入力データで指示されるパケット番号から
パケットアドレスに変換する命令ＩＡ、入力データで指
示されるパケットアドレスと構造体名で情報を読み出す
命令ＩＢ、ＩＣ１入力データのコードを変換する命令Ｉ
Ｄと２つの入力データを加算する命令ＩＥとから構成さ
れる。演算は先ず入力されたパケット番号をパケットア
ドレスに変換し、パケットアドレスと構造体名で指示さ
れる２つのデータを読み出し、一方のデータはコード変
換を行い、その結果と、他方の読み出されたデータとを
加算することにより行われる。

第３図は本発明が適用される電子交換機のブロック構成
図である。ここでは、本発明を適用したデータフローグ
ラフ表現の電子交換機プログラムが実行される。また第
３図では、ノイマン型プロセッサが用いられる。

第３図の電子交換機では、通常のプログラム・カウンタ
制御によるノイマン型プロセッサ３と、記憶保護機能を
有するメモリ４と、空間分割型または時分割型の通話路
５とが、プロセッサ・バス６を介して接続されており、
かつその通話路５には、電話機７およびトランク８が収
容されている。

これらの電話機７およびトランク８は複数個が通話路５
に収容されているが、ここではそのうちの１個ずつが示
されている。

通話路５を介して電話機７とトランク８を接続する電子
交換機プログラムは、第２図に示すようなデータフロー
グラフで表現され、プログラム自体はメモリ４に格納さ
れている。プロセッサ３は電話機７またはトランク８か
らの交換接続要求に対して、メモリ４に格納されている
所定の電子交換機プログラムを選択し、そのプログラム
をデータ駆動に基づいて実行制御することにより、通話
路５を介して電話機７またはトランク８等の端末間の接
続を行う。

第１図は本発明の一実施例を示すデータ駆動型制御方法
の機能ブロック図であって、第３図の電子交換機プログ
ラムを構成する機能部の結合を示している。

第１図において、１０は電話機７およびトランク８から
の交換接続要求を分析して、所定の交換接続動作を決定
する交換接続要求解析部、１１はデータフローグラフで
表現されたプログラムの命令実行を待合せるキュー、１
２はデータフローグラフで表現されたプログラム命令を
データ駆動で実行するデータ駆動命令実行制御部、１３
は命令の名称に対応する演算を行うための演算命令処理
部、１４は交換接続動作をデータフローで記述したプロ
グラムの接続処理部、１５は命令の実行に必要な入力デ
ータ数を指示するカウンタを初期設定するための命令ア
ドレスとカウンタの初期値からなる初期設定テーブルで
ある。

第４図は第１図の接続処理部１４に規定された接続処理
１〜ｍのうち１つに該当する命令ＩＡ。

ＩＢ、ＩＣ，ＬＤ、ＩＥの接続例を示しており、１つの
命令は９個のエリア２０〜２８から構成される。そして
、第４図に示すＬＡ、ＩＢ、ＩＣ。

ＬＤ、ＩＥの関係は第２図に示したデータフローグラフ
と等価であって、第２図のノードＩＡ〜ＩＥは第４図の
各ノードＩＡ〜ＩＥに該当する。

２１のエリア内に演算命令コードが書き込まれている。

ＩＡがアドレス変換、ＩＢ、ＩＣがデータ読み出し、Ｉ
Ｄがコード変換、ＩＥが加算の各命令である。なお、ノ
ードＩＡの命令を構成する各エリアだけに記号が付けら
れているが、他のノードＩＢ、ＩＣ，ＩＤ、ＩＥの各エ
リアの構成はＩＡと全く同じであるため、記号を省略し
ている。

第４図において、２０は命令実行時に書き換えられるエ
リアのヘッダを示すランダムアクセスメモリアドレス、
２１は命令の処理を規定する演算命令コード、２２は入
力データ数、２３は入力データの入手先を指示する入力
データ入手先アドレス、２４は出力通知先数、２５は出
力が与えられることを次命令に伝達するための出力通知
先アドレス、２６は実行可能状態の命令をキューに登録
するためのリンケージポインタ、２７は命令の実行に必
要な入力データの到着状況を示すカウンタ。

２８は演算結果を格納する出力データ格納エリアである
。

１つの接続処理を構成する各ノードごとに、上記命令が
メモリ４に確保される。

ランダムアクセスメモリアドレス２０．演算命令コード
２１．命令の入力データ数２２．入力データ入手先アド
レス２３．出力通知先数２４、および出力通知先アドレ
ス２５はいずれもプログラムコンパイル時に決定される
。しかも、これらはプログラム実行時に書き換えられる
ことがないため、プログラムをメモリ４にローディング
した後。

記憶内容を保護するためのメモリプロテクトを施すこと
ができる。

一方、リンケージポインタ２６．カウンタ２７、および
出力データ格納エリア２８は命令実行時に書き換えられ
るために、ランダムアクセスが可能なメモリ領域に割り
付けられる。これにより大部分のエリアの内容を保護す
ることができるので、プログラムが暴走しても、命令の
破壊を防止でき、信等性を向上できる。

次に、第５図により第１図の機能ブロックおよび第４図
のメモリエリアの動作を詳述する。第１図における矢印
の番号は処理を移す順序を示している。

先ず、第１図および第３図において、電話機７およびト
ランク８等の端末から接続要求が交換機に到着すると、
交換接続要求解析部１０はこの接続要求を解析し、実行
すべき接続処理の１つを接続処理部１４の接続処理１〜
ｍのうちから選択し決定した後（第１図の矢印（１））
　、その接続処理の先頭にある命令アドレスをキュー１
１の最後尾に登録する（第１図の矢印（２））、そして
、登録した接続処理名称をデータ駆動命令実行制御部１
２に引き継いで、データ駆動命令実行制御部１２を起動
する（第１図の矢印（３））、起動を受けたデータ駆動
命令実行制御部１２は第５図の動作フローに従って動作
する。

先ず、引き継いだ接続処理の名称に対応する初期設定テ
ーブル１５を索引し、命令実行に必要な入力データ数を
指示するカウンタ２７を初期設定する（ステップ３０）
（第１図の矢印（４））。

そして、キュー１１が空きでなければ（ステップ３１）
、キュー１１の最後尾から交換接続要求解析部１０が登
録した接続処理の先頭の命令アドレスを抽出して、これ
を記憶した後（第１図の矢印（５）　）、キュー１１か
らその命令を取り外しくステップ３２；第１図の矢印（
６））、命令内の演算命令コード２１で定まる演算命令
処理部１３を決定し、その命令アドレスを演算命令処理
部１３に引き継いだ後（第１図の矢印（７））、その演
算命令処理部１３を起動する（ステップ３３）、起動さ
れた演算命令処理部１３は、その命令アドレスで指示さ
れる命令内の入力データ入手先アドレス２３から入力デ
ータを入手した後、その入力データを用いて所定の演算
を行い、演算結果をランダムアクセスメモリアドレス２
０でリンクされる出力データ格納エリア２８に格納する
（ステップ３４；第１図の矢印（８））、そして、制御
をデータ駆動命令実行制御部１２に戻す（第１図の矢印
（９））。

次に、データ駆動命令実行制御部１２は記憶していた命
令アドレスに基づいて、出力通知先数２４を求め、出力
通知先数２４が０でなく（ステップ３５）、かつ出力通
知先数２４が１であれば（ステップ３６）、出力通知先
アドレス２５を求め（ステップ３７）、出力データすな
わち次命令の入力データが準備されたことを通知する（
第１図の矢印（１０））−この通知は以下のようにして
行われる。先ず、出力通知先アドレス２５で指示される
次命令のランダムアクセスメモリアドレス２０を求め、
ランダムアクセスメモリアドレス２０で指示されるカウ
ンタ２７をｒ−ＩＪＬ、、（ステップ３８）、もしカウ
ンタ２７がＯであれば（ステップ３９）、その命令が実
行可能であると判断し、前述のようにその命令アドレス
で指示される命令を実行する。また、カウンタ２７が０
でなければ何もしないで１次に実行すべき命令アドレス
をキュー１１の最後尾から取り出す処理（ステップ３１
）に戻る。さらに、出力通知先数２４が複数であれば、
出力通知先アドレス２５を求め（ステップ４０）、出力
データが準備されたことを通知する（第１図の矢印（１
０））、この通知は前述したように行われる。先ず、出
力通知先アドレス２５で指示される次命令のランダムア
クセスメモリアドレス２０を求め、ランダムアクセスメ
モリアドレス２０で指示されるカウンタ２７をｒ−ＩＪ
Ｌ、（ステップ４１）、もしカウンタ２７が０であれば
（ステップ４２）、その命令が実行可能であると判断し
、前述のようにその次命令アドレスをキュー１１の最後
尾に登録する。このように出力通知先が複数あればその
数だけステップ４０〜ステツプ４４を繰り返し、全ての
出力通知先アドレス２５へ出力データの通知が終了する
と。

次に実行すべき命令アドレスをキュー１１から取り出す
処理（ステップ３１）に戻る。一方、キュー１１の最後
尾に登録されている命令アドレスがなければ（ステップ
３１）、実行すべき命令がないものと判断して、データ
駆動命令実行制御部１２は交換接続要求解析部１０に制
御を戻して（第１図の矢印（１２））、その接続処理を
終了する。

また、後入れ先出しキュー１１により命令の実行順序は
、前述したように並列実行可能な部分が交互に実行され
るのではなく、１つの並列実行可能な部分が終了して、
初めて他の、並列実行可能な部分が実行されるので、命
令トレースが容易になる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、データ駆動に基づく命令実行において
、出力通知先数が１で、しかも出力通知先が直ちに実行
可能状態になる場合は、キュー制御を簡略化できるので
、命令実行の性能を向上させることができる。さらに、
並列実行可能な命令群が複数ある場合でも、並列実行可
能な部分が交互に実行されるのではなく、１つの並列実
行可能な部分が終了するまで、他の部分の実行を待合せ
ることができるので、命令のトレース効率を向上できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すデータ駆動型制御方法
の機能ブロック図、第２図はデータフローグラフの説明
図、第３図は本発明のデータフローグラフを適・用する
電子交換機のブロック構成図。第４図は本発明の一実施例を示すデータ駆動命令を記憶
するメモリエリアの結合図、第５図は第１図におけるデ
ータ駆動命令実行制御部の動作フローチャートである。ＬＡ、ＩＢ、ＩＣ，ＬＤ、ＩＥ・・・命令ノード、２・
・・アーク、３・・・プロセッサ、４・・・メモリ、５
・・・通話路、６・・・プロセッサ・バス、７・・・電
話機、８・・・トランク、１０・・・交換接続要求解析
部、１１・・・キュー、１２・・・データ駆動命令実行
制御部、１３・・・演算命令処理部、１４・・・接続処
理部、１５・・・初期設定テーブル、２０・・・ランダ
ムアクセスメモリアドレス、２１・・・演算命令コード
、２２・・・入力データ数、２３・・・入力データ入手
先アドレス、２４・・・出力通知先数、２５・・・出力
通知先アドレス、２６・・・リンケージポインタ、２７
・・・カウンタ、２８・・・第１図第２図パケット番号第３図第４図ＩＡ　　　　　　　　ＩＢ　　　　　　　ＩＥ第５［ｉ
！Ｉ！

Claims

【特許請求の範囲】１、各命令対応に、入力データ入手先と該入力データを
用いた演算結果の出力通知先と出力通知先数を示すデー
タと該入力データが準備されたことを示す入力データ数
カウンタとを格納した記憶手段を有するデータ駆動型制
御方法において、該記憶手段に、命令の実行を待合せる
ための後入れ先出しキュー手段を設け、命令が実行可能
となつた場合は、前記キューに該命令を登録し、命令を
実行する場合には、前記キューより後入れ先出しにした
がつて命令を取り出して、該命令を実行することを特徴
とするデータ駆動型制御方法。２、特許請求範囲の第１項において、実行した命令の演
算結果を次命令の入力データとして通知する場合に、該
実行命令の出力通知先数が１で、しかも入力データが準
備されたことの通知を受け取つた次命令が実行可能な状
態になれば、次命令を前記キューに登録しないで、直ち
に次命令を実行することを特徴とするデータ駆動型制御
方法。