JPH02275595A - データ駆動形計算機 - 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〕 この発明は巡回パイプライン構成のデータ駆動形計算機
において、タグ及びデータから構成されるパケットの全
滞留数がハードウェアの許容数を越えないように入力制
御するデータ駆動形計算機に関するものである。

〔従来の技術〕

第１２図は例えば特開昭６３−２２０３２８号公報に示
された従来のデータ駆動形計算機の構成を示すブロック
図であシ、図において、２は外部よシ入力されなパケッ
トのタグ情報（データの識別子となるパケットの固有情
報）に従って、予め格納されているプログラム（以下デ
ータフローグラフという）を読出し、該読出した内容を
タグとする命令パケットを出力するプログラム記憶部、
３は前記プログラム記憶部２から出力される命令パケッ
トを一旦格納し、該命令パケットのタグ情報と対となる
命令パケットを検出してこれら両命令パケットのデータ
を有する演算パケットを出力する発火処理部、４は前記
発火処理部３から出力される演算パケットのタグ情報で
指示される演算を実行し、結果パケットを出力する演算
処理部、５は前記演算処理部４から出力される結果パケ
ットのタグ情報の一部である外部フラグが外部出力を指
示する場合、前記結果パケットを外部へ出力し、内部出
力を指示する場合、前記結果パケットを入力制御部６へ
出力する出力制御部、６は外部からまたは出力制御部５
からパケットを入力する入力制御部である。

次に動作について説明する。

入力制御部６は外部よシ投入される入力パケット及び出
力制御部５から内部出力される結果パケットを入力する
。この入力制御部６よシ送出されるパケットは、まず予
めデータフローグラフを格納しているプログラム記憶部
２へ入力され、該パケットのタグ情報の一部である行先
ノード番号をアドレスとして、行先ノード番号、命令な
どのプログラム情報を読出し、該プログラム情報でこの
タグ情報を更新し、データとともに命令パケットとして
出力される。この命令パケットは二足発火処理部３に格
納され、２項演算パケット（演算の実行に２つのデータ
が必要な演算パケット）となる場合は、対になる命令パ
ケットとの待ち合せがなされ、この両命令パケットのデ
ータをそろえて演算パケットとして演算処理部４へ出力
される。

演算処理部４では入力された演算パケットのタグ情報の
一部である命令に従って演算処理が行われ、処理結果を
結果パケットとして出力する。出力制御部５はこの結果
パケットを入力し、タグ情報の一部である外部フラグの
指示が内部出力指示の場合、前記入力制御部６へ該結果
パケットを出力し、外部出力指示の場合、該結果パケッ
トを出力する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のデータ駆動形計算機は以上のように構成されてい
るので、外部からパケットが入力制御部へ次々と投入さ
れ、滞留パケット数がデータ駆動形計算機の処理能力（
滞留パケットの許容数）を越えると演算の継続が不可能
となる課題があった。

また、非同期遅延線の転送制御素子にコンデンサを用い
たデータ駆動形計算機（公知文献としてはＳ　、ＫＯＭ
ＯＲＩ　、　ｅｔｃ　＊　”　Ａｎ　Ｅｌａｓｔｉｃ　
ＰｉｐｅｌｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｓｍ　ｂｙ　Ｓｅｌｆ
−ｔｉｍｅｄ　Ｃ１ｒｃｕｉｔ　”　、　ＩＥＥＥ　。

Ｊｓａｃ　、Ｖｏｌ−２３、Ｉ’ｈｌ　、　ｐｐ、１１
１−１１７　、Ｆｅｂ　、　１９８８等がある）の場合
には、パケットの転送速度が低下するという課題があっ
た。

この発明は上記のよう７１−課題を解消するためになさ
れたもので、滞留パケット数がハードウェアの処理能力
を越えることがなく、かつ高いスループット（演算処理
レート）を維持できるデータ駆動形計算機を得ることを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るデータ駆動形計算機は、入力制御部の予
測制御手段で、処理するデータフローグラフを事前解析
して、処理中のパケットのコピーによる増加率及び待ち
合せによる低減率をランク毎に求めておいて、入力バッ
ファで外部入力されるパケットを一旦緩衡記憶するとと
もに、予測制御手段でパケットが外部入力あるいは出力
制御部からの内部入力毎に、滞留するパケット数の変化
を予測し、この滞留パケット数が予め設定したハードウ
ェアの許容値を越えている間は制限手段で外部入力され
るパケットの投入を制限するようにしたものである。

〔作用〕

この発明における入力制御部は、外部あるいは出力制御
部から入力がある毎に滞留パケット数の変化を予測し、
外部入力されるパケットの大刀制御することによシ、ハ
ードウェアの処理能力及びデータフローグラフの処理状
況にあわせて外部入力されるパケットを投入することが
でき、演算実行の停止及び転送速度の低下を防ぐことが
できる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例によるデータ駆動形計算機の構
成を示すブロック図であシ、従来のデータ駆動形計算機
（第１２図）と同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。

１は外部入力されたパケットを一旦緩衝記憶するととも
に、出力制御部から内部出力されたパケットを入力し、
これらのパケットの入力毎に滞留パケット数の変化を予
測し、この予測した値と予め設定しておいたハードウェ
アの許容値を比較して、この許容値を越えている間、外
部から投入されるパケットを制限する入力制御部である
。

第２図はこの発明における入力制御部１の構造を示した
ブロック図であシ、図において、Ｉａは外部入力される
パケットを一旦緩衝記憶する入力バッ７ア、１ｂはデー
タフローグラフを予め解析することによシ求めた各ラン
ク毎のパケットの増加率、低減率、及び全パケットの変
化表を格納するテーブル（予測制御手段）、１ｃは前記
入力バッ７ア及び前記出力制御部から入力されるパケッ
トを受け、該パケットのタグによシ前記テーブル１ｂか
ら各ランク毎のパケットの増加率、低減率、及び全パケ
ットの変化表を読出し、新たに変化表の値を計算し、再
びテーブル１ｂに書込むとともにその値を比較器１ｅに
出力する演算器（予測制御手段）、１ｄは予め設定され
たしきい値（ハードウェアの許容値）を格納するしきい
値設定部、１ｅは上記演算器１ｃから出力された変化表
の値と上記しきい値設定部１ｄから出力されたしきい値
を比較してその結果に従ってゲート開閉信号を出力する
比較器（制限手段）、１ｆは上記比較器１ｅから出力さ
れたゲート開閉信号に従って入力バッ７ア１ａから演算
器１ｃを介して入力されるパケットの通過を制限するゲ
ート（制限手段）である。

なお、第１図において、入力制御部１、プログラム記憶
部２、発火処理部３、演算処理部４、出力制御部５で構
成されるデータ転送経路を以後周回パイプラインと呼ぶ
。

第３図はデータ駆動形計算機で使用するパケット７オー
マツトの構成図であシ、このパケットはタグ情報部とデ
ータ部で構成され、さらにタグ情報部は外部フラグ、ラ
ンク値、世代番号あるいはカラ一番号、行先ノード番号
、命令、及びＬ／Ｒフラグから構成されている。

次に前記テーブル１ｂに予め格納される増加率の計算を
第４図のフローチャートを用いて説明する。

第５図に示すデータフローグラフを実行する場合を考え
ると、まず各ランク毎のノード数Ｎｉを求め（ステップ
ＳＴＩ　）　、各ランク毎の以下に示す待ち合せ数を求
める（ステップＳＴ２　）。

ＷＢ２　：同一ランク内の待ち合せ数 第６図（ｂ）に示すように、２項演算パケットＦに対し
て待ち合せをする同一ランクのパケット（パケットＤ、
Ｅにあたる）の数 Ｗｄｘ　：下位ランクとの待ち合せ数 第６図（ｃ）に示すように、２項演算パケットＪに対し
て待ち合せをするパケットのうちで上位ランクのパケッ
ト（パケットエにあたる）の数 Ｗｖｉ：上位ランクとの待ち合せ数 第６図（Ｃ）に示すように、２項演算パケットＪに対し
て待ち合せをするパケットのうちで下位ランクのパケッ
ト（パケットＨにあたる）の数 ステップＳＴ２で待ち合せ数を求めると、さらにコピー
数Ｃｉを求める（ステップＳＴ３　）。例えば第６図（
ａ）のようにパケットＡから２つ出力するとき、パケッ
トＡは１つコピーされ、それぞれのパケットＢ、Ｃの入
力パケットとなυ、パケットＡのコピー数Ｃ１は１とな
る。念だし、前述した待ち合せ数を求めたときに対象と
なったパケットは対象外とする。

また、各ランク毎の消滅あるいは外部出力されるパケッ
トの数を求め（ステップＳＴ４　）　、次に各ランク毎
の単項演算パケットへの入力バケット数Ｓｔを求める。

ここで単項演算パケットとは第６図（ｄ）に示すパケッ
トＬのように入力が１つの演算パケットであシ、この入
力パケットはパケットにとなる。

ただし、前述した待ち合せ数等を求めるときに、すでに
対象となりたパケットは対象外とする。また第６図（ｅ
）に示すように、パケットＭは待ち合せ数を求める対象
となシ、コピー数を求めるときの対象外であるが、コピ
ーされたパケットＭ、は単項演算パケットＯの入力パケ
ットとなる（第５図におけるランク６の場合に相当する
）。

このように各パラメータを求めた表が第７図であυ、こ
のパラメータよシ各うンク毎の増大率Ｒｔ（１＝＝０．
１　、・・・、８）を下式のように定義すると、第８図
（ａ）が得られる。

Ｒｔ＝（Ｃｉ　Ｘ２＋Ｗｓｉ　Ｘｏ、５＋Ｗｄｉ　Ｘ２
＋Ｗｓｉ　Ｘ１＋０ｉｘＯ＋Ｓｉ　ＸＩ　）／Ｎｉ　　
　　　　　　　　・・・・・・・・・（１）ここでｔｈ
ランク数に相当する。

第１式よ）増大率が算出されると、下式のように定義さ
れた各ランク毎に各周回の増加率Ｒｓ　、ｊ。

低減率Ｄｉ、ｊ　（１＝＝ｏ＊１．・・・、８．ｊ＝０
．１．・・・）がわかる（第８図（ｂ））（ステップＳ
Ｔ６　）。

Ｒｉ　−ｊ＝Ｒ４Ｘ＝　ＸＲ３＋ｊ−１（ｆｃだしＲｉ
　、ｏ　＝　１　）　−・（２）Ｄｉ　、ｊ　＝　（Ｒ
ｔ−１・ｊ　ＸＮｉ−１）／Ｎｉ　（ただしランクＯの
低減率はＯ）　　　　　　　　　　・・・・・・（３）
ここでｊは各ランクの周回数に相当する。

この第２及び第３式で求めた増加率及び低減率と、各周
回毎の全パケットの変化衣（初期値は各周回とも０とす
る）をテーブル１ｂへ格納する。

なお、この発明における増加率及び低減率とは、各ラン
クのパケット数を１としたときのＪ周回目のパケット数
のことである。

次に動作について説明するが、データ駆動形計算機全体
の動作としては従来の技術で述べたので省略し、との発
明における入力制御部１について説明する。

入力されなパケットが外部からの入力である場合には入
力バッ７ア１ａを介して入力され、出力制御部５から内
部入力される場合には直接演算器１ｃに入力される。演
算器１ｃでは入力されたパケットのタグ情報の一部であ
るランク値を用いてテーブル１ｂから増加率、低減率、
及び変化値を読出し、下式に従って変化衣を更新する（
第７図）。

Ｐａ’　＝　Ｐ□　＋Ｒｉ　、０　＋Ｄｉ　、０　（１
周回目）Ｐ１’　＝　ＰＩ　＋Ｒｉ　＋ｌ　＋Ｄｉ　、
１　（２周回目）　　　・・・・・・（４）ここで、Ｐ
ａ　、　Ｐｉ　ｌ・・・は変化衣から読み出された各周
回の変化値で、初期値を０とし、パケットが入力される
毎に該パケットの周回に相当する新しい変化値（ＰＯ２
，Ｐ１′、・・・）を計算している。

計算された新しい変化値はテーブル１ｂの変化衣を更新
するとともに、比較器１ｅＫ出力され、この比較器１ｅ
によって、しきい値設定部１ｄよ逆入力されたしきい値
と比較される。また同時に内部入力されたパケットはそ
のまま出力される。

この比較結果からしきい値よシ前記変化表の変化値が大
きい場合、前記比較器１ｅはゲーＭｆに閉信号を出力し
、逆に小さい場合は開信号を出力する。ゲート１ｆは閉
信号を受けると外部入力されるパケットを入力バッファ
１ａに戻し、開信号を受けると外部入力されるパケット
を通過させることで入力制御している。

また、周回パイプラインには一般のパイプラインと同様
、以下の特性がある。第１０図は周回パイプラインの特
性を示すグラフ図であり、第１０図（ａ）はコンデンサ
による非同期転送路を用い虎もの、第１０図伽）は同期
クロックを用いなものである。

周回パイプライン上にパケットが１個しかない場合、１
個のパケットが上記周回パイプラインを１周回する時間
Ｔで１個の演算が行われるだけであシ、そのスループッ
トは１／’Ｉとなる。一般に周回パイプライン上にＸ個
のパケットがあると、１周回する時間Ｔ　Ｋ　Ｘ個の演
算が実行されそのスループットはＸ／Ｔとなる。しかし
Ｘが順次増加しである値ｍを越えるとスループットが変
化しなくなる（第１０図（ａ）　、　（ｂ）のＡ点）。

このｍは周回パイプラインを最高スループットで処理す
るための周回パイプライン上の最小パケット数である。

さらにＸが増加して、ある値ｎに達するとハードウェア
の処理能力を越えてしまう（第１０図（ａ）　＝　（ｂ
）のＢ点）。この時第１０図（ａ）のように周回パイプ
ライン上でのパケットの転送時間が長くなるため、スル
ープットが低下するか、第１０図０））のようにパケッ
ト数を増やすことができないか、あるいは処理の実行が
不可能となる。つまシ、周回パイプライン上のパケット
数がｍからｎの間にある時、スループットが最高となる
特性を有する。

ここで第２図におけるしきい値設定部１ｄのしきい値を
ｎとすれば、比較器１ｅにて演算器１Ｃで計算される変
化表の変化値を前記しきい値と比較して、ｎを越えてい
ると判断された場合にはゲート１ｆを閉じ、外部入力さ
れるパケットを入力バッ７アへ戻し、パケットが入力さ
れる毎に演算器１ｃによる計算及び比較器１ｅによるし
きい値との比較して、ゲート１ｆを開閉指示することで
入力制御する。

これにより周回パイプライン上のパケット数は常にｎ未
満に保たれ、安定したスループットが得られる。

なお、上記実施例ではパケットのタグ情報にランク値を
持っているものを示したが、テーブル１ｂにランク毎の
ノード数の表（第１１図）を格納し、動作中に演算器１
ｃにて、タグ情報のノード番号からランク値を算出する
ようにしても同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によればデータ駆動形計算機を、
外部入力されるパケットを一旦緩衡記憶するとともに、
パケットが外部入力あるいは出力制御部から内部入力さ
れる毎に滞留するパケット数の変化を、予め求めておい
た増加率及び低減率よシ予測し、この滞留パケット数が
予め設定した許容値を越えている間は外部入力されるパ
ケットの投入を制限するように構成したので、ハードウ
ェア資源不足によシ演算不可能となることがなぐなシ、
安定したスループットが得られるとともに、動作プログ
ラムに応じた柔軟な制御ができるデータ駆動計算機が得
られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるデータ駆動形計算機
の構成を示すブロック図、第２図はこの発明の一実施例
における入力制御部の構成を示すブロック図、第３図は
この発明のデータ駆動形計算機に入力されるパケットの
一構成図、第４図は増加率及び低減率を求める動作を説
明するフローチャート、第５図は処理内容の一例を示す
データフローグラフ図（プログラム図）、第６図はデー
タ７０−グラフの解析方法の説明図、第７図は第４図に
示すフローチャート実行によシ得られる解析データを示
す説明図、第８図は第５図に示すデータフローグラフ図
の増大率及び周回毎の増加率を示す説明図、第９図は変
化表の作成方法を示す説明図、第１０図はデータ駆動形
計算機のスループット特性を示す図、第１１図はこの発
明の他の実施例によるノード数データの構成図、第１２
図は従来のデータ駆動形計算機の構成を示すブロック図
である。 図において、１は入力制御部、２はプログラム記憶部、
３は発火処理部、４は演算処理部、５は出力制御部であ
る。 なお、図中、同一符号は同一　または和尚部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タグ及びデータから構成されるパケットを取り込む入力
   制御部と、前記パケットのタグ情報に従って予め格納さ
   れているプログラムを読出し、該読出した内容をタグと
   する命令パケットを出力するプログラム記憶部と、前記
   プログラム記憶部から出力される命令パケットを格納し
   、該命令パケットのタグ情報と対になるタグ情報を持つ
   命令パケットを検出し、これら両命令パケットのデータ
   を有する演算パケットを出力する発火処理部と、前記発
   火処理部から出力される演算パケットのタグ情報で指示
   される演算を実行し、結果パケットを出力する演算処理
   部と、前記演算処理部から出力される結果パケットのタ
   グ情報の指示に従って出力先を制御する出力制御部とを
   備えた巡回パイプライン構成のデータ駆動形計算機にお
   いて、前記入力制御部は、外部より入力されるパケット
   を一旦緩衡記憶する入力バッファと、前記出力制御部か
   ら内部出力されるパケットを入力し、パケットが外部あ
   るいは内部より入力される毎に滞留する全パケット数の
   変化を予測する予測制御手段と、この予測制御手段が予
   測して出力した滞留パケット数が予め設定したしきい値
   を越えている間、外部から入力されるパケットの投入を
   制限する制限手段とを備えたことを特徴とするデータ駆
   動形計算機。