JPH0215332A - データ処理装置 - 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 本発明は主に人工知能分野等で使用するデータ処理装置
に関するものである。

従来の技術 近年、コンピュータ応用の一つとして人工知能分野が盛
んに研究されている。この分野においては構造を持った
データを処理する必要があシ、そのため構造データを取
り扱うことの出来る言語であるＬＩＳＰが広く使用され
ている。ＬＩＳＰ言語を汎用のコンピュータで実行する
のは非効率的であるため様々な工夫を施した専用マシン
が開発されてきた。これら専用マシンはおもに言語的側
面からアプローチをとって改善を行ったもので、その改
善の内容の代表的なものを以下に示す。

（１）ＣＡＲ，ＣＤＲなど、原始的関数はマイクロプロ
グラムレベルで実行スル。

（２）　　ジェネリックデータタイプを扱うためタグ付
きデータ形式とする。

（３）スタック処理を高速にするためハードウエアコン
トロールスタックヲ設ケル。

参考文献：「リスプ　マシン」、ジャーナル舎オブーア
イ◆ピー中ニス・ジェイ、第２３巻第８号、７６２〜７
７２ページ（”　Ｌｉ５ｐ　Ｍａｃｈｌｎｅ”、Ｊｏｕ
ｒｎａｌ　ｏｆＩ　ＰＳ　Ｔ　、　Ｖｏｌ　、２３．　
ａｓ　、　ｐｐ、７５２−７７２　）し、かじ、上記し
たような言語の実行系に関する改善は実際のＪ人工知能
分野における応用システムの動作解析をもとにし、た充
分な考慮はされてはいない。今後大規模かつ複雑化する
人工知能応用システムの効率のよい実行に対応するだめ
には、応用システム実行に際して、ボトルネックとなる
動作であるリストデータのパターンマツチンクツ高速な
実行を必要とする。

参考文献：７オギー　シー　エル、「レートニア・ファ
ウスト、アルゴリズム、フォー、ザ、メニイ、パターン
・メニイＱオブジェクト鳴バターごハマッチープロプレ
ム」、ニー・アイ、第１９巻第１号（Ｆｏｒｇｙ、Ｃ，
Ｌ、。

’Ｒｅｔｅ：Ａ　Ｆａｓｔ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏ
ｒ　　ｔｈｅ　ＭａｎｙＰａｔｔｅｒｎ　／Ｍａｎｙ　
　０ｂｊｅｑｔ　　Ｐａｔｔｅｒｎ　　ＭａｔｃｈＰｒ
ｏｂｌｅｍ　、　Ａ、Ｉ＋、　Ｖｏｌ、　１９ｓＡＩ　
）一般にリストデータは計算機上では２進本表現されて
いるため、パターンマツチング処理ではメモリアクセス
が頻繁になり、リストデータ処理の高速化の妨げとなっ
ていた。そこでリストデータを表形式で表現する方法が
提案されている。

一般に、２進木リストは始点のノードから始まって順次
左右に分岐して行き葉のノードでそれぞれの分岐が終了
する形をとる。葉のノードにはアトムノードとＮＩＬノ
ードの２種類がある。葉のノードでないノードは分岐が
続行している事を示すリスト、ノードである。このリス
トノードは葉のノードの位置を間接的にあられすための
ものである。

ポインタ表現ではこの構造表現をその１まの形で全ての
ノードをアドレスで接続したセルで表現している。この
結果、各要素へのアクセスには常にアドレスの間接参照
の繰シ返しが必要となってい仝０ しかし、葉のノードの位置を直接的にあられすことがで
きれば、リストノードの情報を持つ必要はない。したが
って、葉の位置情報と葉自身の情報を順次並べた表で、
等価なりストデータを表現することができる。葉のノー
ド位置を表現する方法として長さ方向に順次番号を付け
、深さ方向に順次項目を割シ当てた一次元ペクトル表現
が提案されている。従ってリストデータは葉の位置情報
を示すベクトルと葉自身の情報を組としたデータの集合
で表現される。この表現法ではポインタ表現のようにリ
ストの解釈を２進木リストに限る必要がない。

第８図にリストデータの表現例を示す。これは８式で表
記した場合（Ａ（Ｂ（Ｃ））Ｄ）となるリストデータの
図式表現０）、および、表形式表現（匂を示したもので
ある。図式表現において丸印はリストノードを表し、四
角で囲ったものは葉のノードを示している。また各ノー
ドの上に付記した数字列は上記した方法に従って表した
ノード位置を示すものである。この葉の部分を抜きだし
て表の形で表現したものが表形式表現（２）であって、
ＡＤＤＲＥＳＳ部にノード位置ベク）　ｔＶが、ＶＡＬ
ＵＥ部に葉の要素が入った表で構成されている。このよ
うな表現形式をとることによシ、リストデータをポイン
タをたぐることなく各要素に対し並列に処理することが
可能になり、前述の操作を高速に行うことができる。

参考文献二日本国特許　出願番号θ２−９０１２４．８
２−１８３９５５、′データ処理装置”しかしリストデ
ータを２進水表現で表すが、表形式で表すかに関係なく
リストデータのパターンマツチング処理においては、い
かに早い段階で一致しないかを判定することが処理速度
の向上に大きく寄与する。というのも実際の人工知能応
用システムで用いられる大量のデータ、例えばプロダク
ションシステムの／Ｌ／　−）Ｖ群など、に対するパタ
ーンマツチング処理は一般にパターンマツチ成功の場合
がパターンマツチ失敗の場合に比べて極めて少ないから
である。

以下図面を参照しながら、こ蒙表現に基づいた従来のデ
ータ処理装置の一例に・ついて説明する。

第５図は従来例におけるデータ処理装置の一構成を示す
図である。

第６図において、１は記憶装置、３は複数のレジスタ、
４はデータ演算装置であり、６は制御装置である。ｅは
要素演算装置、７は複数の要素レジスタ、８は要素記憶
装置であり、９は複数の副演算装置である。

第６図は従来の識別データの基本形を示す。識別データ
はデータタイプを示すタグ部とデータの記ｔＱ装箭１で
の記憶場所を示すアドレス格納部から々る、。

以上のよθ（（構成されたデータ処理装置について、以
下その動作を説明する。

データ演算装置４の複数のレジスタ３はそれぞれ副演算
装置・３．“）複数の要素レジメ、り了と一対一に対応
付けられている。

Ｒ別７−タ、データおよびプログラムが記憶装置１に格
納されており、プログラムのロード命令に応じて識別デ
ータが記憶装置１力１らデータ演算装置４の複数のレジ
スタ３の一つのレジスタにロードされる。データ演算装
置４が識別データのタグ部を参照して、データがリスト
データであることが判定されると、制御装置５はアドレ
ス格納部で示された記憶装置１のアドレスから表表現さ
れたりストデータの各要素を取り出し、要素別に副演算
装置９内の要素記憶装置９に転送し、必要に応じて要素
レジスタ７に格納する。レジスタ３と副演算装置９内の
要素演算装置６と要素レジスタ７は、制御装置５によっ
て記憶装置１から転送されたプログラムに記述された実
行すべき命令を実行する。

第７図は従来例におけるリストデータのパーターンマツ
チング処理の流れ図である。パターンマツチング処理と
は一般にマツチング対象となるパターンリストとデータ
リストの２つの引数を持つ処理で、パターンリストとデ
ータリストが一致しているかを判定する処理である。

例えば パターンリスト　（ａｂｃ（ｄ）） データリスト　　（ａｂｃ（ｃｌ）） はパターンマツチ成功している。しかし上記したパター
ンリストに対して データリスト　　（ａｂ（ｄ）） の場合はパターンマツチ失敗である。

さて流れ図に従って従来例におけるノ（ターンマツチン
グ処理の説明を行う。パターンリストの識別データ＃１
を複数のレジスタのうちの一つＲ≠に格納する。同様に
してデータリストの識別データ：＃２を複数のレジスタ
のうちの一つＲ＃：２に格納する。次に識別デー・夕＃
−１，”＃”２のアドレス格納部より制御装置５．は記
憶装置１にあるリストデータの各要素を副演算装置９に
転送する。その後に各副演算装置９の要素演算装置６に
より、）（ターンマツチング処理が各要素に対して同時
に並列に行われる。各副演算装置９がパターンマツチ処
理結果の情報を制御装置６によりデータ演算装置４に送
る。全ての副演算装置９からのパターンマツチ処理結果
が一ンッチした事を示すものであればペター”／マツナ
ノグ成功であり、そうでないときは失敗である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、パターンマツチン
グ処理の成功、失敗の判定は全ての副演算装置からのパ
ターンマツチ処理結果に依存するだめ、例えばパターン
リストの要素の数とデータリストの要素の数が一致しな
いような、明らかにパターンマツチしない場合に対して
も、同じパターンマツチ処理の手続きを取らなければな
らないという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、明らかにパターンマツチン
グが失敗する場合を検知し、無駄のないパターンマツチ
ング処理を実現するデータ処理装置を提供するものであ
る。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のデータ処理装置は
、少なくともデータとそのデータに対応した識別データ
を記憶する記憶装置と、識別データとデータに対して演
算を行うためのレジスタと識別データ演算装置からなる
データ演算装置と記憶装置とデータ演算装置間でデータ
または識別データの転送を行い記憶装置とデータ演算装
置の制御を行う制御装置を具備し、識別データは対応す
るデータのデータタイプを示すタグ部とデータタイプに
固有の補助情報部とデータの記憶装置における記憶場所
を示すアドレス格納部からなるデータ形式を持った構成
を備えだものである。

作　　　用 本発明は上記した構成によって、データがリストデータ
である場合には例えば、識別データの補助情報部にリス
トデータの要素の数を格納しておくことにすると、リス
トのパターンマツチ処理に際して、ノζターンリストの
補助情報部とデータリストの補助情報部との比較を行う
ことにより、明らかにパターンマツチが失敗である場合
がわかり、それ以後の処理を行わないこととなる。

実施例 以下本発明め一実施例のデータ処理装置について、図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例におけろデータ処理装置の構成
を示すものである。第１図において、１は記憶装置、２
は識別データ演算装置、３は複数のレジスタ、４はデー
タ演算装置、６は制御装置、ｅは要素演算装置、７は複
数の要素レジスタ、８は要素記憶装置、９は複数の副演
算装置である。

第２図は記憶装置１内を示したものである。

第３図は識別データの基本形を示したものである。識別
データはタグ部、補助情報部、アドレス格納部からなる
。本実施例においては、補助情報部にはリストデータの
要素の数を与える。

以上のように構成されたデータ処理装置について、以下
第１図、第２図、第３図及び第４図を用いてその動作を
説明する。

まずデータ演算装置４の複数のｌノジスタ３はそれぞれ
副演算装置９（て、Ｉ複数の要素レジスタと一対一に対
応付られている。

識別データ、データおよびプログラムが記憶装置１に格
納さ力ておシ、例えばプログラムに記述されたロード都
令に応じて認別データが制御装置已によって記憶装置１
からデータ演算装置４の複数のレジスタ３の一つのレジ
スタにロードされる。

識別データ演算装置２が識別データのタグ部を参照して
、データがりストデータであることが判定されると、制
御装置５はアドレス格納部で示された記憶装置１のアド
レスから表表現されたりストデータの各要素を取り出し
、要素別に副演算装置９内の要素記憶装置８に転送され
、必要に応じて要素レジスタ７に格納する。レジスタ３
と副演算装置９内の要素演算装置θと要素レジスタ７は
制御装置５によって記憶装置１から転送されたプログラ
ムに記述された実行すべき命令を実行する。命令実行の
結果が各副演算装置９から制御装置６によりデータ演算
装置４に転送されるとその結果に応じて識別データ演算
装置２は識別データの内容を更新される。新だな識別デ
ータ及びデータが命令実行の結果生じると、それらは制
御装置５により記憶装置１に転送され、記憶装置１に記
憶される。

第４図は本実施例におけるパターンマツチング処理の流
れ図である。

パターンリストの識別データ＃１及びそのデータ＃１と
データリストの識別データ＃２及びぞのデータ＃２は第
２図に示すような形で記憶装置１に格納されている。パ
ターン−７ツテ処理命令にＬ心して、制御装置６はパタ
ーンリストの識別データ＃＃１を記憶装置１からデータ
演算装置４の複数のレジスタ３のうちの・−っＲ＃＃１
に転送し２、格納する。

同様にしてデータリストの識別データ′＃２がデータ演
算装置４のレジスタの−っＲ＃：２に転送し、格納する
。次に識別データ演算装置２において、それぞれレジス
タＲ＄１　、Ｒ＃２に格納されている識別データ＃１と
識別データ＃２の補助情報部を比較する。前述したよう
に本実施例では補助情報部にはりストデータの要素の数
が格納されでいる。比較した結果、一致し、なければこ
れは明らかにパターンマツチングしない場合であるので
、これ以上の処理は行わず、パター　ンマッチ失敗の情
報を識別データ演算装置はデータ演算装置￥Ｉ　ＩＣ返
す。

一致した場合は識別データ＋１１：＃２の７ドレス格納
部よシ、記憶装置１にあるリスＩ・デー、夕の各要素を
制御装置６が副演算装置９内の要素記憶装置８に転送し
、必要に応じて要素レジスタ７に格納する。各副演算装
置９の要素演算装置６により要素レジスタ７に格納され
ているデータに対してパターンマツチ処理のだめの演算
を行う。その演算結果を各副演算装置９は制御装置５に
より、データ演算装置に転送する。データ演算装置４は
各副演算装置９から制御装置６により転送されたパター
ンマツチング処理結果がすべて成功の場合にのみ、パタ
ーンマツチング成功と判定し、それ以外は失敗と判定す
る。

以上のように本実施例によれば、識別データにデータタ
イプ固有の情報として、リストデータの時にはリストデ
ータの要素の数を与え、その識別データに対して処理を
行う識別データ演算装置を設けることにより、人工知能
応用システムで非常に負荷が大きいパターンマツチング
処理において、明らかにパター・ンマッチングしない場
合に無駄な処理を行うことを避けることが出来るので、
効率のよいパターンマツチング処理能力を持つデータ処
理装置を実現できる。

発明の効果 少なくともデータとデータに対応した識別データを記憶
する記憶装置と、識別データとデータに対して演算を行
うためのレジスタと識別データ演算装置からなるデータ
演算装置と記憶装置とデータ演算装置間でデータまたは
識別データの転送を行い記憶装置とデータ演算装置の制
御を行う制御装置を具備し、識別データは対応するデー
タのデータタイプを示すタグ部と前記データタイプに固
有の補助情報部とデータの前記記憶装置における記憶場
所を示すアドレス格納部からなるデータ形式を持つ事に
より、無駄のないパターンマツチング処理が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるデータ処理装置の構
成図、第２図は同実施例における記憶装置の構成図、第
３図は同実施例における識別データを示すデータ構成図
、第４図は同実施例におけるパターンマツチング処理の
流れ図、第５図は従来のデータ処理装置の構成図、第６
図は従来の識別データを示すデータ構成図、第７図は従
来のパターンマツチング処理の流れ図、第８図はりスト
データの表現例を示したデータ構成図である。 １・・・・・・記憶装置、２・・・・・・識別データ演
算装置、３・・・・・・レジスタ、４・・・・・・デー
タ演算装置、６・・・・・・制御装置、６・・・・・・
要素演算装置、７・・・・・・要素レジスタ、８・・・
・・・要素記憶装置、９・・・・・・副演算装置。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名し Ｊ 第 図 第 図 第 図 （イｎ ン バり、レフ１．＋ンフ゛処理ｊ九り図 ”；”、、　　４　　：（イ０２） 第 図 第 図 パダ ンマ、チンク処フジ克６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくともデータと前記データに対応した識別デ
   ータを記憶する記憶装置と、前記識別データと前記デー
   タに対して演算を行うためのレジスタと識別データ演算
   装置からなるデータ演算装置と前記記憶装置と前記デー
   タ演算装置間でデータまたは識別データの転送を行い前
   記記憶装置と前記データ演算装置の制御を行う制御装置
   を具備し、前記識別データは対応するデータのデータタ
   イプを示すタグ部と前記データタイプに固有の補助情報
   部とデータの前記記憶装置における記憶場所を示すアド
   レス格納部からなるデータ形式を持つデータ処理装置。
2. （２）データタイプがリストデータであるときは、補助
   情報部の値としてリストデータの要素の数を与える請求
   項１記載のデータ処理装置。
3. （３）データタイプがリストデータであるときは、補助
   情報部の値としてリストデータの深さを与える請求項１
   記載のデータ処理装置。