JPH03262071A - 並列計算機 - 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１ 本発明は、複数の独立に動作可能なプロセシング・エレ
メントと、これらの間での通信を可能にするネットワー
クから成る並列計算機に関する。 ［従来の技術］ 従来の並列計算機では、特開昭６２− ２７４４５１号公報（以下、第１の従来技術と呼ぶ）に
記載のように、送信側のプロセッサから出力したデータ
はその出力順に相互結合網に送出され、また、相互結合
網から到着したデータは、その受信順に受信側プロセッ
サに取り込まれる。すなわち、送信元のプロセッサから
相互結合網へのデータの転送は、データがそのプロセッ
サから送信データレジスタに書き込まれた後、送信デー
タレジスタから送信レジスタへと転送され、更にその後
、送信レジスタから相互結合網へ転送されることによっ
て行われていた。また、相互結合網から送信先プロセッ
サへのデータの転送は、相互結合網から受信データレジ
スタヘデータを転送し、さらに受信データレジスタから
受は取りデータレジスタへと転送され、更にその後、受
は取りデータレジスタからプロセッサへ転送されること
によって行われていた。 並列計算機ではないが、多数のプロセッサが分散して配
置されているシステムにおいては、特開昭５８−４０９
５２号公報（以下、第２の従来技術と呼ぶ）に記載のよ
うに、通信回線へ送出するときに、優先制御をすること
が知られている。すなわち、送信元プロセッサから回線
へのデータ送信において、優先度の高い優先データと優
先度の低い非優先データをそれぞれ第１のメモリと第２
のメモリに蓄え、優先データは所定数まで連続して第３
のメモリに出力し、非優先データは所定条件が満された
時に、一つのデータのみ第３のメモリに出力しておき、
回線が使用できるようになった時に、第３のメモリのデ
ータを回線に出力するようになっていた。 【発明が解決しようとする課題】 上記第１の従来技術では至急転送を要するデータとそう
でないデータを区別して転送していない。 さらに、１つのデータの転送が終了しないと次に転送す
べきデータをプロセッサから出力することが出来ない。 このため至急転送が望ましいデータを他より優先して転
送することはできない。 また、第２の従来技術では、送信すべきデータに優先デ
ータと非優先データの区別があるが、受信側プロセッサ
では、回線から転送された順番でしかデータを処理する
ことが出来ない。 並列計算機ではクロスバ−構成等のネットワークがよく
用いられる。この場合には、一つの受信側プロセッサに
送られてくるデータの送信元は、一つでない。このため
、送信元での優先データが早くネットワークに出力され
ても、受信側のプロセッサは、これを優先して受は取る
ことが出来ない。 並列計算機においては、プロセッサ間で負荷分散を行う
場合、他のプロセッサの負荷を至急に知ることが必要で
ある。この様な場合、上記従来技術では、他のプロセッ
サへの負荷の値の問い合わせと、そこからの返信が遅れ
る恐れがある。この遅れの間に問い合わせ先のプロセッ
サの負荷の変化が生じ、そのプロセッサの正しい負荷の
値を知ることができず、動的に望ましい負荷分散を行う
ことが出来なかった。 本発明の目的は、至急を要するデータの転送をより速や
かに実行可能な並列計算機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本発明ではプロセシング・
エレメント内のプロセッサから出力されたメツセージが
至急転送を要するメツセージかどうかをメツセージ識別
子により判定し、至急転送を要するメツセージの場合は
、他のプロセシング・エレメントに転送するメツセージ
を蓄える手段に蓄えられている送信待ちのメツセージに
優先して、至急転送を要するメツセージをネットワーク
に次に送信すべきメツセージとして選択する手段を設け
た。 さらに、ネットワークから転送されて来たメッセージが
至急転送を要するメツセージかどうかをメツセージ識別
子により判定し、至急転送を要するメツセージの場合は
、他のプロセシング・エレメントから転送されたメツセ
ージを蓄える手段に蓄えられている処理待ちのメツセゴ
ジに優先して、至急転送を要するメツセージを次にプロ
セッサにより処理されるべきメツセージとして選択する
手段を設けた。

【作用】

プロセシング・エレメント内のプロセッサから出力され
たメツセージは、至急転送を要するメツセージかどうか
を判定する手段によって判定され、判定の結果至急転送
を要するメツセージの場合には、他のプロセシング・エ
レメントに転送するメツセージを蓄える手段にすでに蓄
えられている送信待ちのメツセージに優先してネットワ
ークに送出されるため、ネットワークに送出されるまで
の待ち時間が短い。 また、ネットワークから新たに受信されたメツセージは
、至急転送を要するメツセージかどうかを判定する手段
によって判定され、判定の結果が至急転送を要するメツ
セージの場合には、他のプロセシング・エレメントから
転送されたメツセージを蓄える手段にすでに蓄えられて
いる処理まちのメツセージに優先して、プロセッサに入
力されるため、至急を要するメツセージの転送が速やか
に行なわれる。

【実施例】

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図を用いて説明
する。 第１図には、本発明を実施した並列計算機の一例を示す
。図中、ＰＥ１〜ＰＥ、はプロセシング・エレメント、
ＮＥＴはネットワーク、ＣＰＵ、〜ＣＰＵｌ１はプロセ
シング・エレメントＰＥ１〜ＰＥ、内のプロセッサであ
る。ＯＤｌないしＯＤｎは出力レジスタ、ＯＢｌないし
ＯＢｎは出力バッファ、ＳＯｌないし５Ｏｌｌは出力セ
レクタ、ＯＲ１ないしＯＲ，は受信レジスタ、ＩＢ、な
いしＩＢｎは人力パッファ、Ｓ１１ないし５Ｉｒｌは入
力セレクタ、ＩＤ１ないしＩＤ、は入力レジスタである
。 ０ＤＥＣ１ないし０ＤＥＣｒｌは出力識別デコーダであ
り、ＩＤＥＣ工ないしＩＤＥＣｒｌは入力識別デコーダ
である。ＬＯＲｌないしＬＯＲｒｌは、論理和回路であ
る。 続いて、第１図の各構成要素の機能について説明する。 ＮＥＴは、メツセージ内で指定されたプロセシング・エ
レメントにメツセージを転送するネットワークであり、
例えば、クロスバ−、オメガ等のネットワークである。 Ｃ５−１ないしＣ３−ｎは、ネットワークＮＥＴにメツ
セージを送信しようとするプロセシング・エレメントに
対して、メツセージの送信の抑止を指示する信号で、ネ
ットワークＮＥＴから出力される。これらの信号は、以
前にネットワークが受は取ったメツセージの転送が、ネ
ットワークＮＥＴの閉塞のために完了していない時に′
１′、そうでない時に′０′になる。プロセシング・エ
レメントＰＥ１ないしＰＥ。 は同じ構成要素を有するため以下、プロセシング・エレ
メントＰＥ１を例に説明する。プロセッサＣＰＵ１は、
例えば１日立製作所のマイクロプロセッサＨ３２にメモ
リその他の周辺機器を接続したものからなる。ＯＤｌは
、ＣＰＵ、が他のプロセシング・エレメントに転送すべ
きメツセージを線Ｑ１−１から受は取る出力レジスタで
ある。第２図にこのメツセージの形式を示す。メツセー
ジは、メツセージの転送先のプロセシング・エレメント
の番号を示すＰＥ番号フィールドｆｐと、メツセージが
至急転送を要するメツセージかどうかを示す識別子フィ
ールドｆ、と、メツセージのデータフィールドｆｄから
なる。このメツセージの形式は、出力レジスタＯＤ□、
出力バッファＯＢ１．送信レジスタＯＲ１，受信レジス
タＩＲ１，入カバツファＩ　Ｂ１．入力レジスタＩＤ、
に共通な形式である。ＣＰＵ、が出力レジスタＯＤ□に
メツセージを書き込む時、抑止信号Ｃ５−１が′１′の
場合、書き込もうとしているメツセージが至急転送を要
するメツセージのときでも、抑止信号Ｃ５−１が（ＯＩ
　になるまでＣＰＵ、は書き込みを保留する。 尚、識別子フィールドｆ、の値は、ＣＰＵ１で、メツセ
ージ作成時に、プログラムで決められる。出力識別デコ
ーダ０ＤＥＣえは、出力レジスタＯＤ１に入力されたメ
ツセージの識別子フィールドｆ。 をデコードし、至急転送を要するメツセージの場合、線
Ｃ１−１に１′、線Ｃ２−１に′０１を出力し、そうで
ない場合、線Ｃ１−１に′０′線Ｃ２−１に１１′を出
力する。ＬＯＲｌは論理和回路であり、線Ｃ１−１と線
Ｃ５−１のどちらか一方、もしくは、両方ともＪ）の時
、線Ｃ１２−１に１′を、そうでない時′０″を出力す
る。出力バッファＯＢ１は、ＦＩＦＯであり、出力識別
デコーダ０ＤＥＣ，の出力Ｃ２−１が１１′である時、
出力レジスタＯＤ１内のメツセージを線Ｑ２−１を介し
て読み込み、また、論理和回路ＬＯＲの出力Ｃ１２−１
が０′である場合、読み込んだ順にメツセージを”線Ｑ
３−１に出力し、そうでない場合、出力を行わない。出
力セレクタＳ０１は、出力識別デコーダ０ＤＥＣ１の出
力Ｃ１−１が０′の場合、出力バッファＯＢ□の出力Ｑ
３−１を選択し、出力Ｃ１−１が１′の場合、出力レジ
スタＯＤ１の出力Ｑ２−１を選択し、１１ＡＱ４−１に
出力する。送信レジスタＯＲ□は、出力セレクタＳＯ□
の出力Ｑ４−１を入力とし、ネットワークＮＥＴへ線Ｑ
５−１から出力する。受信レジスタＩＲ工は、ネットワ
ークＮＥＴの出力Ｑ６−１からメツセージを入力する。 入力識別デコーダＩＤＥＣ，は、受信レジスタＩＲ１に
入力されたメツセージの識別子フィールドｆ＋をデコー
ドし、至急転送を要するメツセージの場合、線Ｃ３−１
に１′、線Ｃ４−１にＯ′を出力し、そうでない場合、
線Ｃ３−１に“０′、線４− １に１′を出力する。入力バッファＩＢ１は、ＦＩＦＯ
であり、入力識別デコーダＩＤＥＣ１の出力Ｃ４−１が
１１′である時、受信レジスタＩＲ１のメツセージを線
Ｑ７−１から読み込み、また、入力識別デコーダＩＤＥ
Ｃ１の出力Ｃ４−１が０′であり、かつ、ＣＰＵ１から
の読み出し指示信号ｐ１が１′の場合、読み込んだ順に
メツセージを線Ｑ８−１に出力し、そうでない場合は出
力を行わない６人力セレクタＳＩ、は、入力識別デコー
ダＩＤＥＣ□の出力Ｃ３−１が０′の場合、入力バッフ
７ＩＢ１の出力Ｑ８−１を選択し、線Ｃ３−１が１′の
場合、受信レジスタＩＲ１の出力Ω７−１を選択し、線
Ｑ９−１に出力する。入力レジスタＩＤ１は、入力セレ
クタＳ１１の出力Ｑ９−１を入力とし、線Ｑｌｏ−１か
らＣＰＵ１に出力する。ＣＰＵ１は、線Ｃ３−１が１′
の場合、これを割り込み信号としてただちに所定の処理
を行う。また、ＣＰＵ１は、ある処理の切れ目、例えば
、１つのタスクが終了した時に入力バッファＩＢ１に蓄
積されている。処理待ちのメツセージを読み出すため、
読み出し指示信号ｐ□に１′を８カし、メツセージの読
み出しを行い、これを処理する。 以上が第１図に示した並列計算機の各構成要素の機能の
説明である。 続いて、この並列計算機の動作を説明する。各プロセシ
ング・エレメントのＣＰＵには周辺機器（図示せず）が
接続されており、そのうちの端末装置（図示せず）から
、複数のタスクがＣＰＵに入力される。各プロセシング
・エレメント（たとえばＰ　Ｅｌ）は、入力されたタス
クを処理するが、そのＣＰＵ　（たとえばＣＰＵ工）の
負荷が大きくなりすぎた場合、例えばタスクの実行待ち
時間が一定値より大きくなった時、他のプロセシング・
エレメント（たとえばＰＥｎ）の番号と、至急転送を示
す識別子と、問い合わせ元プロセシング・エレメントＰ
Ｅ１の番号を示すデータとからなる。 問い合わせ用のメツセージを作成し、これをネットワー
クＮＥＴを介してそのプロセッシング・エレメントＰＥ
ｒｌに送り、タスクの実行待ち時間を問い合わせる。そ
のメツセージを受は取ったプロセシング・エレメントＰ
ＥｎではＣＰＵ、に対し、割り込みが発生し１通常の処
理を中断して、ただちに、プロセッサＣＰＵ１．におけ
る、タスクの実行待ち時間を示すデータと、至急転送を
示す識別子ｆｉと送信元プロセッシング・エレメントＰ
Ｅ１の番号とからなる返答用のメツセージを作成し。 返信を行う。ただし、この時、問い合わせ元のプロセシ
ング・エレメントの番号は、受信した問い合わせ用のメ
ツセージ内のデータの中に書かれているものをそのまま
利用する。その後、問い合わせ元のプロセシング・エレ
メントＰＥ□のＣＰＵ１は、自ＣＰＵ□でのタスクの実
行待ち時間と返信された、他のプロセシング・エレメン
トＰＥｎのＣＰＵ、でのタスクの実行待ち時間とを比較
し、自ＣＰＵ工でのタスクの実行待ち時間の方が大きい
時は、自ＣＰＵ□で処理しているタスクを、プログラム
およびデータと共にそのプロセシング・エレメントＰＥ
、に至急転送を要求する識別子のないメツセージを使っ
て転送し、そのタスクの処理を他プロセッシング・エレ
メントＰＥ、、に行わせる。そのタスクの処理完了後は
、その結果が。 至急を要しないメツセージとして、元のプロセシング・
エレメントＰＥ工内のプロセッサＣＰＵ１に転送される
。いずれか他のプロセシング・エレメントへのタスクの
転送がタスク処理結果の転送等のメツセージが、問い合
わせ元のプロセッシング・エレメント ＰＥ１内の出力バッフ７○Ｂ１と、入力バッファに未処
理ＩＢ１あるいは問い合わせ先のプロセッシング・エレ
メントＰＥ、内の出力バッファＯＢｎあるいは入力バッ
ファＩＢｎのまま残っている場合でも、タスクの実行待
ち時間の問い合わせ用のメツセージと返信用のメツセー
ジは、至急を要するメツセージとして、それらの出カバ
ソファＯＢ１゜ＯＢ、や入力バッファＩＢ、、ＩＢｎに
残っているメツセージよりも優先して転送される。 以上に示すように１本実施例では、ネットワークＮＥＴ
が単一であるため、実装する上では、各プロセシング・
エレメントＰＥ五とネットワークＮＥＴを接続する信号
線の本数を従来と変えないままプロセッシング・エレメ
ント間のメツセージの至急転送を実現できる。 なお、本実施例においては、受信側プロセシング・エレ
メントにおいて、新たに受信したメツセージが至急転送
を要するメツセージの場合、入力識別デコーダ（ＩＤＥ
Ｃ，）においてプロセッサ（ＣＰ　Ｕ、）へ割込みを発
生し、その処理をただちに処理するようにしたが、これ
にかえ、プロセッサ（ＣＰＵｎ）における実行中のタス
クの終了後に、上記新たに受信したメツセージを次に処
理すべきメツセージとしてそのプロセッサ（ＣＰＵｎ）
に入力するようにしてもよい。　勿論、本実施例のごと
く、割込みを用いる方が至急転送すべきメツセージの処
理が早くなされるという利点は大きい。

【発明の効果】

本発明によれば、プロセシング・エレメント間で、至急
なやり取りを行わなければならないメツセージがより速
やかに転送できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の並列計算機の構成図、第
２図は、第１図の並列計算機で用いられるメツセージの
形式図である。 ＮＥＴ・・・ネットワーク、ＰＥ１．ＰＥｎ・・・プロ
セシング・エレメント、ＣＰＵ１．ＣＰＵイ・・・計算
機、ＯＤよ、ＯＤｎ・・・出力レジスタ、 ０ＤＥＣ，，０ＤＥＣ，−・・出力識別デコーダ、ＯＢ
□、ＯＢ、・・・出力バッファ、ＳＯ□、ＳＯｎ・・・
出力セレクタ、ＯＲ，，０Ｒｒｌ・・・送信レジスタ、
ＩＲｌ、ＩＲ，・・・受信レジスタ、 ＩＤＥＣ，、ＩＤＥＣｎ・・・入力識別デコーダ、ＩＢ
工、ＩＢｎ・・・入力バッファ、ＳＩ□、ＳＩｎ・・・
入力セレクタ、ＩＤ□、ＩＤ、・・・入力レジスタ、Ｌ
ＯＲ，、ＬＯＲｎ・・・論理和回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のプロセシング・エレメントと、該複数のプロ
   セシング・エレメント間でメッセージを転送するネット
   ワークから成り、各プロセシング・エレメントは、プロ
   セッサと、該プロセッサから出力され、該ネットワーク
   への送信待ち状態にあるメッセージを蓄える送信メッセ
   ージ蓄積手段と、該ネットワークから受信され、該プロ
   セッサによる処理待ちの状態にあるメッセージを蓄える
   受信メッセージ蓄積手段と、該プロセッサから新たに出
   力されたメッセージが至急転送すべきメッセージである
   かどうかをそのメッセージに含まれているメッセージ識
   別子により判定し、該新たなメッセージが至急転送すべ
   きメッセージであると判定された場合、該送信メッセー
   ジ蓄積手段にすでに蓄えられている送信待ちのメッセー
   ジに優先して、該新たなメッセージを、該ネットワーク
   に次に送信すべきメッセージとして選択する第１の選択
   手段と、該ネットワークから新たに受信されたメッセー
   ジが至急転送すべきメッセージであるかどうかをそのメ
   ッセージに含まれているメッセージ識別子により判定し
   、該新たに受信されたメッセージが至急転送すべきメッ
   セージであると判定された場合、該受信メッセージ蓄積
   手段に蓄えられている処理待ちのメッセージに優先して
   該プロセッサにより次に処理されるべきメッセージとし
   て選択する第２の選択手段とを有することを特徴とする
   並列計算機。 ２、該プロセッサは、タスクの実行終了ごとに、該受信
   メッセージ蓄積手段から受信メッセージの読み出しを行
   うものであり、 該第２の選択手段は、該新たに受信されたメッセージが
   至急転送すべきメッセージの場合、該メッセージの処理
   を要求すべく、該プロセッサに割り込む手段を有する請
   求項１の並列計算機。