JPH0346068A - ベクトル処理システム - 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】 〔概　要〕 複数のバンクからなるベクトルレジスタを有するベクト
ル処理システムに関し、 ベクトルレジスタ周辺の回路規模の削減を目的とし、 主記憶装置との間でデータの入出力を行う複数のアクセ
スパイプラインと、複数のバンクにインクリープされた
ベクトルレジスタと、このベクトルレジスタの格納デー
タに対して演算を行う複数の演算器とを有し、複数のバ
ンクのそれぞれのアクセスタイミングに対応するバンク
スロットに反復性を持たせるようにしたベクトル処理シ
ステムにおいて、ベクトルレジスタ内の複数のバンクを
バンクスロットの反復性に対応した数のグループに分け
、各グループ内の何れかのバンクを選択する複数の第１
選択手段と、各グループに対応した第１選択手段の何れ
かを選択する複数の第２選択手段とを備え、第２選択手
段のそれぞれの選択出力をアクセスパイプライン、演算
器のそれぞれに供給するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、複数のバンクからなるベクトルレジスタを有
するベクトル処理システムに関するものである。

近年のベクトル計算機の発達に伴い、ベクトルレジスタ
に接続されるアクセスパイプライン、演算器等の使用可
能度を上げるために、ベクトルレジスタに接続されるデ
ータ転送用のアクセスパイプラインの本数を増やすこと
が行われてきた。しかし、ベクトルレジスタと各アクセ
スパイプラインの各オペランド入口との間のセレクタの
規模が膨大となり、ＬＳＩあるいは基板内の配線が複雑
化すると共に信号の遅延が問題となってきた。そのため
、このセレクタの規模を縮小し、アラインのための配線
の負荷分散をすることのできる技術が求められている。

〔従来の技術］ 第３図に、ベクトル処理システムの構成を示す。

図において、３１１は主記憶装置（ＭＳＵ）を、３２１
は記憶制御装置ｆ（ＭＣＵ）を、３３１はベクトルユニ
ットを、３３３はベクトル命令制御部を、３３５はベク
トルデータ処理部を、３４１はデータ転送回路を、３４
３はベクトルレジスタ（ＶＲ）を、３４５はベクトル演
算器を、３５１はスカラユニットをそれぞれ示している
。

ベクトルユニット３３１は、スカラユニット３５１から
の指示に応じてベクトル処理を行う。例えば、ベクトル
データ処理部３３５は、ベクトル命令制御部３３３から
出力されるアクセス命令に基づいて主記憶装置３１１か
らベクトルデータのロードを行い、パイプライン構成の
データ転送回路３４１を介してこのベクトルデータをベ
クトルレジスタ３４３に格納する。また、ベクトル演算
を行う場合は、ベクトルレジスタ３４３から読み出した
ベクトルデータに対してベクトル演算器３４５によるベ
クトル演算を施し、演算結果は再度ベクトルレジスタ３
４３に格納する。

このようなベクトル演算を高速に行うために、ベクトル
レジスタ３４３を複数のバンクにインクリーブすると共
に、データ転送回路３４１に複数のアクセスパイプライ
ンを備える技法が汎用されており、この場合のベクトル
データ処理部３３５の構成を第４図に示す。

第４図において、４１１，４１３はアクセスパイプライ
ンを、４２１，４２３，４２５，４２７はレジスタ（Ｒ
）を、４３１，４３３．４３５４３７．４４１，４４３
はセレクタ（−３）を、４５１．４５３は演算器をそれ
ぞれ示している。

２つのアクセスパイプライン４１１．４１３はデータ転
送回路３４１内にあって主記憶装置３１１との間でデー
タの入出力を行うものであり、２つの演算器４５１，４
５３はベクトル演算器３４５内にあって２人力に対して
所定の演算（加算。

乗算等）を行うものである。また、ベクトルレジスタ３
４３は、８つのバンク０〜バンク７にインクリーブされ
ている。

アクセスパイプライン４１１から出力されるデータは、
−旦レジスタ４２１に保持された後、ベクトルレジスタ
３４３の８つのバンクのそれぞれの入力端に供給される
。同様に、アクセスパイプライン４１３から出力される
データは、−旦レジスタ４２３に保持された後、ベクト
ルレジスタ３４３の８つのバンクのそれぞれの入力端に
供給される。

また、４つのセレクタ４３１〜４３７及び２つのセレク
タ４４１，４４３のそれぞれは８つの入力端を有してお
り、これらの各入力端はベクトルレジスタ・３４３の８
つのバンクの各出力端に接続されている。従って、これ
らの各セレクタは、任意の入力端を選択することにより
、ベクトルレジスタ３４３内の任意のバンクを選択して
データを取り出すことができる。

演算器４５１にはセレクタ４３１，４３３から出力され
る２つのデータが入力され、所定の演算を行う。演算結
果はレジスタ４２５を介してベクトルレジスタ３４３内
の何れかのバンクに格納される。同様に、演算器４５３
にはセレクタ４３５゜４３７から出力される２つのデー
タが入力され、所定の演算を行う。演算結果はレジスタ
４２７を介してベクトルレジスタ３４３内の何れかのバ
ンクに格納される。

また、セレクタ４４１の出力はアクセスパイプライン４
１１に入力され、セレクタ４１３の出力はアクセスパイ
プライン４１３に人力される。

このように、４つのレジスタ４２１〜４２７及び６つの
セレクタ４３１〜４３７，４４１，４４３を介して、ベ
クトルレジスタ３４３内の任意のバンクに対するデータ
の入出力を行うことにより、所定のエレメント数を並行
して処理するベクトル処理が可能になる。

〔発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来方式にあっては、各レジスタ及
び各セレクタがベクトルレジスタ１２１内の全てのバン
クに接続されているため、ベクトルレジスタ３４３周辺
の回路規模が大きくなるという問題点があった。

特に、それぞれを接続するための配線が複雑になり、ベ
クトルレジスタ３４３をビットスライスで構成するなど
の必要が生じる。また、所定のデータ長（ビット数）を
有する８つのバンクの中の１つを各セレクタによって選
択するため、このセレクタの回路規模が大きくなる。更
に、任意のバンクを指定するための各セレクタのセレク
ト信号及びデータを取り込むバンクを指定するためのバ
ンクセレクト信号が複雑化することにより、処理速度に
関しても不利となる。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、ベクトルレジスタ周辺の回路規模を削減すること
ができるベクトル処理システムを提供することを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明のベクトル処理システムの原理ブロッ
ク図である。

図において、主記憶装置との間でデータの入出力を行う
複数のアクセスパイプライン１１１と、複数のバンクに
インタリーブされたベクトルレジスタ１２１と、このベ
クトルレジスタ１２１の格納データに対して演算を行う
複数の演算器１３１とを有し、複数のバンクのそれぞれ
のアクセスタイミングに対応するバンクスロットに反復
性を持たせるようにしたベクトル処理システムにおいて
、ベクトルレジスタ１２１内の複数のバンクをバンクス
ロットの反復性に対応した数のグループに分け、各グル
ープ内の何れかのバンクを選択する複数の第１選択手段
１４１と、各グループに対応した第１選択手段１４１の
何れかを選択する複数の第２選択手段１５１とを備え、
第２選択手段１５１のそれぞれの選択出力をアクセスパ
イプライン１１１、演算器１３１のそれぞれに供給する
ように構成されている。

〔作　用〕

ベクトルレジスタ１２１は、複数のバンクにインクリー
ブされており、これらのバンクの複数個を単位とした複
数のグループに分けられている。

また、このグループ分けは、各バンクのそれぞれのアク
セスタイミングに対応するバンクスロットに持たせた反
復性に対応している。

上述したグループのそれぞれには、グループ内の複数の
バンクの１つを選択する第１選択手段１４１が接続され
ており、グループ内の何れかのバンクに対するアクセス
が行われる。また、これら複数の第１選択手段１４１に
は、グループを選択するための複数の第２選択手段１５
１が接続されており、この第２選択手段１５１の選択出
力が複数のアクセスパイプライン１１１あるいは複数の
演算器１３１に供給される。

本発明にあっては、バンクスロットの反復性に対応した
グループ分けを行って、アクセスパイプライン１１１の
それぞれあるいは演算器１３１のそれぞれを異なるグル
ープに対応させることができるため、グループを単位と
したベクトルレジスタ１２１のアクセスが可能になり、
第１選択手段１４１とベクトル１２１の接続が簡素にな
る。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第２図は、本発明のベクトル処理システムを適用した一
実施例におけるベクトルデータ処理部の構成を示す。

第２図において、２１１，２１３はアクセスパイプライ
ンを、２２１，２２３，２２５，２２７はレジスタ（Ｒ
）を、２３１，２３３，２３５゜２３７．２５１，２５
３，２５５，２６１，２６３．２６５，２７１，２７３
，２７５，２７７゜２９１．２９３はセレクタ（Ｓ）を
、２４１はベクトルレジスタ（ｖＲ）を、２８１，２８
３は演算器をそれぞれ示している。

第２図に示したベクトルデータ処理部を含むベクトル処
理システムの全体構成は、例えば第３図の構成とし、第
３図のベクトルデータ処理部３３５を第２図のベクトル
データ処理部に置き換えて考える。

ベクトルレジスタ２４１は８つのバンクＯ〜バンク７を
有しており、例えばバンクＯ〜バンク３をグループＡ１
バンク４〜バンク７をグループＢとして以下の説明を行
う。

２つのセレクタ２３１．２３３は、グループＡの各バン
クにデータを供給するためのものである。

セレクタ２３１は、それぞれがレジスタ２２１゜２２３
に接続された２つの入力端を有しており、何れか一方の
入力端に入力されたデータを選択して出力する。出力デ
ータは、グループＡの各バンクに供給される。セレクタ
２３３は、それぞれがレジスタ２２５．２２７に接続さ
れた２つの入力端を有しており、何れか一方の入力端に
入力されたデータを選択して出力する。出力データは、
グループＡの各バンクに供給される。

３つのセレクタ２５１，２５３，２５５は、グループＡ
の各バンクから出力されるデータを選択するためのもの
である。セレクタ２５１は、それぞれがグループＡの４
つのバンクの各出力端に接続された４つの入力端を有し
ており、何れかのバンクのデータを選択して出力する。

同様に、セレクタ２５３，２５５もグループＡの何れか
のバンクのデータを選択して出力する。

また、２つのセレクタ２３５．２３７は、グループＢの
各バンクにデータを供給するためのものである。セレク
タ２３５は、それぞれがレジスタ２２１．２２３に接続
された２つの入力端を有しており、何れか一方の入力端
に入力されたデータを選択して出力する。出力データは
、グループＢの各バンクに供給される。セレクタ２３７
は、それぞれがレジスタ２２５．２２７に接続された２
つの入力端を有しており、何れか一方の入力端に入力さ
れたデータを選択して出力する。出力データは、グルー
プＢの各バンクに供給される。

３つのセレクタ２６１，２６３，２６５は、グループＢ
の各バンクから出力されるデータを選択するためのもの
である。セレクタ２６１は、それぞれがグループＢの４
つのバンクの各出力端に接続された４つの入力端を有し
ており、何れかのバンクのデータを選択して出力する。

同様に、セレクタ２６３，２６５もグループへの何れか
のバンクのデータを選択して出力する。

更に、セレクタ２７１，２７３，２７５，２７１．２９
１，２９３のそれぞれは２つの入力端を有しており、各
入力端はグループＡあるいはグループＢに対応している
。

セレクタ２９１１よ、一方の入力端に人力されたセレク
タ２５１の出力と、他方の入力端に入力されたセレクタ
２６１の出力とを択一的に出力する。

出力データはアクセスパイプライン２１１に供給される
。

セレクタ２９３は、一方の入力端に人力されたセレクタ
２５１の出力と、他方の入力端に入力されたセレクタ２
６１の出力とを択一的に出力する。

出力データはアクセスパイプライン２１３に供給される
。

セレクタ２７１は、一方の入力端に入力されたセレクタ
２５３の出力と、他方の入力端に入力されたセレクタ２
６３の出力とを択一的に出力する。

出力データは演算器２８１の一方の入力端に供給される
。

セレクタ２７３は、一方の入力端に入力されたセレクタ
２５５の出力と、他方の入力端に入力されたセレクタ２
６５の出力とを択一的に出力する。

出力データは演算器２８１の他方の入力端に供給される
。

セレクタ２７５は、一方の入力端に人力されたセレクタ
２５３の出力と、他方の入力端に入力されたセレクタ２
６３の出力とを択一的に出力する。

出力データは演算器２８３の一方の入力端に供給される
。

セレクタ２７７は、一方の入力端に入力されたセレクタ
２５５の出力と、他方の入力端に入力されたセレクタ２
６５の出力とを択一的に出力する。

出力データは演算器２８３の他方の入力端に供給される
。

２つの演算器２８１．２８３のそれぞれは、例えば加算
２乗算等を２人力データに対して行うものであり、演算
器２８１の演算結果はレジスタ２２５に、演算器２８３
の演算結果はレジスタ２２７に供給される。

８つのバンクのアクセスタイミングに対応した各バンク
スロットを、例えばに、Ｅ３．Ｅ２．Ｅｌ、Ｌ、Ｆ３．
Ｆ２．Ｆｌとする。ここで、Ｋ。

Ｌはアクセスパイプラインが使用可能なスロットを、Ｅ
３．Ｆ３ば演算のＲ３オペランドが使用可能なスロット
を、Ｅ２．Ｆ２は演算のＲ２オペランドが使用可能なス
ロットを、Ｅｌ、Ｆｌは演算のＲ１オペランドが使用可
能なスロットをそれぞれ示している。このように、８バ
ンクスロツトをそれぞれが同一構成の４バンクスロ・ン
ト（４バンクスロツトに、Ｅ３．Ｅ２．Ｅｌと４バンク
スロットＬ、Ｆ３．Ｆ２．Ｆｌ）にグループ分けする。

また、ベクトルレジスタ２４１の８つのバンクを２つに
グループ分け（グループＡ、グループＢ）すると共に、
アクセスパイプライン２１１，２１３及び演算器２８１
，２８３のそれぞれについても構成に反復性を持たせる
。

バンクスロットの構成に反復性を持たせると共に、回路
構成にも同数の反復性を持たせることにより、ベクトル
レジスタ２４１内のグループＡの各バンクに対するデー
タの読み書きと、グループＢの各バンクに対するデータ
の読み書きとを別々に行うことができるようになる。

別々に各グループから読み出したデータは、更にセレク
タ２７１〜２７７ｊ　２９１，２９３のそれぞ４れによ
って選択され、２つのアクセスパイプライン２１１　２
１３の何れか、あるいは２つの演算器２８１，２８３の
何れかに供給される。

このように、ベクトルレジスタ２４１の８つのバンクを
２つにグループ分けし、それぞれを対象としたデータの
読み書きを行うことにより、アクセスパイプラインのそ
れぞれあるいは演算器のそれぞれを異なるグループに対
応させることができるので、配線を簡略化すると共に、
回路規模を削減することが可能になる。

例えば、セレクタ２５１〜２５５あるいはセレクタ２６
１〜２６５は、各入力端の数が従来に比べて半分になっ
ているため、回路規模が半分になる。従って、他の２人
力のセレクタ（セレクタ２３１．２９１等）を考慮に入
れても、従来に比べて回路規模を大幅に削減することが
できる。

また、ベクトルレジスタ２４１の各グループ毎に入出力
データをまとめており、配線が局部的になるため、隔た
った構成部間の配線を減らして配線の簡略化が可能なる
。

また、反復した構成部を単位として各セレクタのセレク
ト信号及び各バンクのセレクト信号の制御を行うため、
この制御が簡単になり、高速化にも有利になる。

更に、上述したように局所的な配線及び部品の配置を行
って負荷分散を行うことにより、信号レベルの調整が不
要になると共に、ＬＳＩ化を行う場合の分割が容易にな
る。例えば、セレクタ２５１〜２５５，２６１〜２６５
と演算器２８１．２８３とが隔たって配置されている場
合にも、−旦セレクタ２７１〜２７７を介しているため
レベル調整が不要となる。しかも、複数のＬＳＩによっ
てベクトルデータ処理部を構成する場合には、セレクタ
２５１〜２５５，２６１〜２６５と演算器２８１．２８
３との間を分割すればよい。

なお、実施例では、ベクトルレジスタ２４１を８バンク
にインクリーブし、更にこの８バンクを２グループに分
けるようにしたが、インタリーブの数及び反復数は他の
組み合わせであってもよい。

一般に、反復数を２Ｗ″、インタリーブ数を２′″とす
ると、２″１個のバンクを有する各グループに対する選
択動作と、各グループの出力数２″に対する選択動作と
を２段階で行えばよい。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、バンクスロットの反
復性に対応したグループ分けを行って、アクセスパイプ
ラインのそれぞれあるいは演算器のそれぞれに対応させ
ることができるため、グループを単位としたベクトルレ
ジスタのアクセスが可能になり、ベクトルレジスタ周辺
の回路規模が削減できるので、実用的には極めて有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のベクトル処理システムの原理ブロック
図、 第２図は本発明の一実施例によるベクトルデータ処理部
の構成図、 第３図はベクトル処理出力の構成図、 第４図は従来例のベクトルデータ処理部の構成図である
。 図において、 １１１はアクセスパイプライン、 １２１はベクトルレジスタ、 １３１は演算器、 １４１は第１選択手段、 １５１は第２選択手段、 ２１１．２１３はアクセスパイプライン、２２１．２２
３，２２５．２２７はレジスタ（Ｒ）、２３１．２３３
，２３５，２３７，２５１．２５３．２５５，２６１，
２６３，２６５，２７１゜２７３．２７５，２７７．２
９１，２９３はセレクタ（Ｓ）、 ２４１はベクトルレジスタ（ＶＲ）、 ２８１．２８３は演算器である。 第１岑明の原理ブｏ９り図 第１図 主吉乙ａ装置、 ３で釘ジグクＵψべ°りＦｌｔ、−テータ文色理辛戸の
８４ｆ；ヨ第２図 ベクｌ−１し処玉里シヌテ４のａネ渚ａ戚昌］第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主記憶装置との間でデータの入出力を行う複数の
   アクセスパイプライン（１１１）と、複数のバンクにイ
   ンタリーブされたベクトルレジスタ（１２１）と、この
   ベクトルレジスタ（１２１）の格納データに対して演算
   を行う複数の演算器（１３１）とを有し、前記複数のバ
   ンクのそれぞれのアクセスタイミングに対応するバンク
   スロットに反復性を持たせるようにしたベクトル処理シ
   ステムにおいて、 前記ベクトルレジスタ（１２１）内の複数のバンクを前
   記バンクスロットの反復性に対応した数のグループに分
   け、各グループ内の何れかのバンクを選択する複数の第
   １選択手段（１４１）と、各グループに対応した第１選
   択手段（１４１）の何れかを選択する複数の第２選択手
   段（１５１）とを備え、 前記第２選択手段（１５１）のそれぞれの選択出力を前
   記アクセスパイプライン（１１１）、前記演算器（１３
   １）のそれぞれに供給するように構成したことを特徴と
   するベクトル処理システム。