JPH04152486A - データフローグラフ展開方式 - 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、数式を含むプログラムを、データフローコン
ピュータ上で実行させるために必要となるデータフロー
グラフへ展開するためのデータフローグラフ展開方式に
間するものである。

〔従来の技術〕

従来の数式をデータフローグラフに変換する手法として
、情報処理学会主催並列処理シンポジウムＪＳＰＰ’　
８９講演論文集２２７頁〜２３３頁に見られるように、
演算子テーブルと識別子テーブルの二つの作業テーブル
を用いる方法があった。

演算子テーブルは第１０図（ａ）に示すように、その一
つの項目が数式内に存在する一つの演算子に対応する。

各項目にはプライオリティ（９１）　、演算子（９２）
　、識別子番号１　（９３）　、識別子番号２（９４）
　、完了フラグ（９５）の計５つのフィールドがある。

また識別子テーブルは、第１０図ら）に示すように、数
式内に出現した各々の異なった識別子に対し、識別子番
号（９６）　、獲得フラグ（９７）の２つのフィールド
を持つ。

ａ＝ｂＸｃＸｄＸｅ＋ｆ／　（８−ｈ）；　　　（１）
第１１図は、（１）式に示されるある簡単な数式の一例
に対するデータフローグラフである。第１１図では、（
１）式の数式の作成段階が示されている。すなわち、ａ
（１）は、ｂ（２）ｘ　ｃ（３）　（ステップ１０３）
、ｄ（４）ｘ　ｅ　（５）　（ステップ１０５）、ｂ（
２）Ｘ　ｃ（３）Ｘ　ｄ（４）Ｘ　ｅ（５）（ステップ
２０５）、一方、ｇ（７）ｘｈ（８）（ステップ１０８
）、ｆ　（６）／　（ｇ（７）　−ｈ（８））　　（ス
テップ２０８）、そして、ｂ（２）ｘ　ｃ（３）ｘ　ｄ
（４）ｘ　ｅ（５）＋　ｆ　（６）／　（ｇ（７）ｈ（
８））（ステップ３０８）となる。

従来法によって上記の（１）の数式から第１１図のデー
タフローグラフを生成する方法を第１２図を参照しなが
ら説明する。

第１２図は、従来の数式からデータフローグラフへ変換
する手続きを表している。これにより、式中の演算子と
識別子がそれぞれ出現類に演算子テーブル、識別子テー
ブルに登録される（ステップ１２１、１２２）。演算子
のプライオリティは各演算子に固有のものと、括弧によ
るものを併せて決定し、プライオリティを演算子テーブ
ルのプライオリティ（９１）に記入する（ステップ１２
３）。

次に演算子テーブルの完了フラグ（９５）がＯのものの
中から、プライオリティの高いもの、あるいは同一プラ
イオリティならテーブル内の並びの順にその回に処理す
べき演算子を決定しくステップ１２４）、式に対する構
文木からその演算子のオペランドに対応する識別子を調
べる（ステップ１２５）。

そして、その識別子の識別子番号を識別子チーフルより
獲得し、演算子テーブルの識別子番号１゜２　（９３，
９４）に設定した後、完了フラグを２とする（ステップ
１２６）。

同時に、識別子テーブル内での対応する識別子に対し、
テーブル内で先に出現する方の獲得フラグを−１、他方
の獲得フラグを０にする（ステップ１２７）、次に、前
記獲得フラグがＯとなった識別子に対し、その識別子番
号に（ｆｉｌｏｏを加算し、新しい識別子番号とする（
ステップ１２Ｂ）、こうした処理を演算子テーブル内の
全ての完了フラグが２となるまで繰り返し行う。

第１２図で示す処理方法にしたがって、第１０図の数式
を処理した場合の、処理前と処理後の演算子テーブル、
識別子テーブルをそれぞれ第１３図（ａ）〜（イ）に示
す。（ａ）、（ハ）は、データ処理前の演算子テーブル
、１！ｉ別子テーブルであり、（Ｃ）、　（ｄ）は、デ
ータ処理後の演算子テーブル、識別子テーブルである。

こうして得られた両テーブルをもとに、識別子番号をデ
ータフローグラフにおけるリンク塩として使用し、識別
子番号の値の小さいものから順に両テーブルの内容をデ
ータフローグラフに書き直すと、第１１図のデータフロ
ーグラフが得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来法による数式のデータフローグラフへの展
開は、構文木とともに二つの作業テーブルを使用してお
り、そのためのメモリの使用量は構文木の約２倍程度と
なる。したがって、処理すべき数式が長い場合、従来法
ではメモリ使用量が大きくなるのが欠点である。また、
従来法は二つの作業テーブルを作成するフェーズと、作
業テーブルを辿りながらデータフローグラフを生成する
フェーズとからなり、２パスの処理となっている。

そのため、数式のデータフローグラフへの展開手法とし
ては高速性に欠けることも欠点の一つである。

本発明の目的は、上記欠点を解消し、従来法のような作
業テーブルを使わない代わりに、２つの数ワード程度の
大きさのソフトウェア・スタックを使用し、それによっ
て１パスの処理で数式をデータフローグラフに展開する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、数式を含むプログラムを、データフローグラ
フに変換するデータフローグラフ展開方式であって、 第１及び第２のスタックを用い、プログラム内に存在す
る数式の構文木の根を前記第１のスタックにプッシュす
ることにより処理をスタートし、前記構文木を辿りなが
ら、前記第１のスタックより構文木の演算節をホップす
る処理と、ホップされた前記演算節が代入演算子の節か
または単項演算子の節か、さらには２項演算子の節かに
より分岐を行う処理と、 分岐後では前記演算節の枝に出現した他の演算節を前記
第１のスタックにプッシュする処理と、前記データフロ
ーグラフ内のノードに対する入力リンクを生成すると同
時に、前記第２のスタックに入力リンクをプッシュする
処理と、前記データフローグラフ内のノードに対する出
力リンクを生成するために、前記第２のスタックから前
記出力リンクをホップする処理と、前記第１のスタック
が空となったかどうかをチェックし、処理を繰り返すか
または終了させるかを判断する処理とを含み、 処理の終了と同時に、前記数式のデータフローグラフへ
の展開が完了することを特徴とする。

〔作用〕

この発明に係るデータフローグラフ展開方式は、数式を
含むプログラムをデータフローグラフに変換するコンパ
イラにおいて、 メモリ上の二つのソフトウェア・スタックを用い、プロ
グラム内に存在する数式の構文木の根を第１のスタック
にプッシュすることにより処理をスタートし、以後、構
文木を辿りながら、第１のスタックより構文木の節をホ
ップする処理と、ホップされた演算節が代入演算子の節
か、単項演算子の節か、さらには２項演算子の節かによ
って分岐を行う処理と、分岐後では演算節の枝に出現し
た他の演算節を第１のスタックにプッシュする処理と、
データフローグラフ内のノードに対する入力リンクを生
成すると同時に第２のスタックにその入力リンクをプッ
シュする処理と、データフローグラフ内のノードに対す
る出力リンクを生成するために第２のスタックよりその
出力リンクをホップする処理と、第１のスタックが空と
なったかどうかをチェックし、それにより以上の処理を
繰り返すか終了させるかを判断する処理とを行い、処理
の終了と同時に前記数式のデータフローグラフへの展開
が完了する。

〔実施例〕

次に、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。

第５図は、本発明の一実施例を示すデータフローグラフ
展開方式で使用するノードスタック１１とリンクスタッ
ク１２の二つのスタックを示す図である。第６図は、第
１１図の数式の構文木の図による表現であり、それに対
し第７図は、第６図を表で表現した構文表であり、構文
木の各ノードが、構文表での１項目に相当する。第３図
の構文表では、構文木の各ノードがノード番号の領域３
１と、演算子の領域３２と、方杖の領域３３と、右枝の
領域３４との計４つのフィールドで表現されており、大
技と右枝における番号はそれぞれノード番号を示してい
る。

第１図は、本実施例のデータフローグラフ展開方式を表
すフローチャート図である。このフローチャート図につ
いて説明すると、ステップ４１１では、構文表の最後の
ノードをノードスタックにプッシュする。つまり、第７
図の場合ではノード番号７のノードがそれに相当する。

ステップ４１２では、ノードスタックよりノードを一つ
ホップし、それに対しステップ４１３以降の処理を施す
。ステップ４１３以降ではホップされたノードの演算子
の種類によって実行内容が異なる。ステップ４１４では
、ステップ４１５かステップ４１７か、またはステップ
４１９のいずれかを実行した結果、ノードスタックが空
になったかどうかを検出し、空であれば実行を終了し、
空でなければ再びステップ４１２に戻り、ステップ４１
２以降の実行を繰り返す。

ここで、ステップ４１３では、ノードが代入演算子かど
うかを判断し、代入演算子の場合（ＹＥＳ）では第２図
のフローチャートに進み、代入演算子でない場合（ＮＯ
）ではステップ４１６に進む。ステップ４１６では、ノ
ードが単項演算ノードか否かを判断し、単項演算ノード
であるとき（ＹＥＳ）では第３図のフローチャートに進
み、単項演算ノードでない場合（ＮＯ）ではステップ４
１８に進む。また、ステップ４１８では、ノードが第２
項か否かを判断し、第２項である場合は第４図のフロー
チャートに進み、第２項でない場合はエラーとなる。

第２図、第３図、第７図では、それぞれステップ４１５
、ステップ４１７、ステップ４１９の内容の詳細を示し
ている。ノードは、それが代入演算子ノードか、単項演
算子ノードかあるいは２項演算子ノードかによってステ
ップ４１３、ステップ４１６、ステップ４１８でそれぞ
れ処理が分岐する。

第２図は代入演算子ノードの場合の処理を示すフローチ
ャートである。第４図のステップ４１３から進み、ステ
ップ５１１においてノードの方杖が識別子であればステ
ップ５１２に進み（ＹＥＳ）、そうでなければ（ＮＯ）
エラーとなる。ステップ５１２では識別子の識別子番号
をリンク塩として生成し、それを、生成されるべきデー
タフローグラフを格納するためのメモリ領域であるグラ
フメモリに出力する。すなわちグラフメモリの内容は、
そのまま本発明で生成するデータフローグラフに相当す
る。

第８図に、グラフメモリのフォーマットの一例を示す。

すなわち、出力リンク数８０と、出力リンク塩８１と、
演算コード８２と、入力リンク数８３と、入力リンク塩
８４とから成る。続いてステップ５１３において代入演
算子自身を示すコードを生成しグラフメモリに出力する
。

次に、ステップ５１４において、ノードの右枝が識別子
であればステップ５１５へ進み（ＹＥＳ）、その識別子
番号をリンク塩として入力リンクを生成しグラフメモリ
に出力した後、ステップ５１６において、リンクをリン
クスタックにプッシュ後、実行を終了させる。

ステップ５１４においてノードの右技が識別子ではなく
ノードであれば、ステップ５１７へ進む。

一方、ステップ５１７では、ノードをノードスタックに
プッシュした後にステップ５１８に進み、ステップ５１
８ではシステム番号をリンク塩として入力リンクを生成
しグラフメモリに出力した後、ステップ５１９において
システム番号を１だけインクリメントした後、ステップ
５１６においてリンクをリンクスタックにプッシュし実
行を終了する。

なお、システム番号とは、識別子番号より必ず大きくな
るような番号（例えば１００など）から始まる番号であ
り、本実施例ではその番号をデータフローグラフにおけ
る識別子リンク以外のリンクのリンク塩に使用する。

第３図は単項演算子ノード、第４図は２項演算子ノード
の場合の処理を示すフローチャートである。なお、第２
図、第３図及び第４図において実線及び点線で囲まれた
部分は、その処理内容がほとんど同様であることを示し
ている。

第３図について説明すると、第１図のステップ４１６か
らステップ６１１に進み、ステップ６１１においてリン
クスタックよりリンクを１本だけホップし、ステップ６
１２において出力リンクとしてグラフメモリに出力する
。

次に、ステップ６１３ではノードの演算子に対応した演
算子コードをグラフメモリに出力する。ステップ６１４
において、次にノードの方杖が識別子かどうかにより処
理が分岐する。ノードの方杖が識別子の場合（ＹＥＳ）
、処理はステップ６１５に進み、ステップ６１５では、
識別子の識別子番号をリンク塩として入力リンクを生成
しグラフメモリに出力した後、ステップ６１６において
リンクをリンクスタックにプッシュした後、実行を終了
させる。

ステップ６１５においてノードの方杖が識別子ではなく
ノードを指している場合、処理はステップ６１７に進む
。

一方、ステップ６１７ではノードをノードスタックにプ
ッシュした後にステップ６１８に進み、ステップ６１８
ではシステム番号をリンク塩として入力リンクを生成し
、グラフメモリに出力した後ステップ６１９においてシ
ステム番号を１だけインクリメントした後、ステップ６
１６においてリンクをリンクスタックにプッシュした後
、実行を終了する。

第７図では、ステップ６２１〜６２９までは、第６図の
ステップ６１１〜６１９と同様の処理である。ステップ
６３４〜６３９までの処理は、ステップ６３４での処理
が、第６図におけるステップ６１４での処理を、ノード
の大技の代わりに右枝に対し行うように変更したのを除
けば、第３図でのステップ６１４〜６１９と同様の処理
である。

次に、本実施例の上述の（１）式で示した数式に対する
例を説明する。第７図の構文表のノード番号７が、第１
図に従いノードスタックにプッシュされた後（ステップ
４１１）、ホップされる（ステップ４１２）。演算子が
代入演算子「＝」であるため、処理が分岐する（ステッ
プ４１３．４１５）。

その後、第２図に示した処理に移るが、ノードの方杖が
識別子であるため、識別子番号を元に作られた出力リン
クがグラフメモリに出力され、また、演算子に対応する
コードもグラフメモリに出力される（ステップ５１１〜
５１３）。そしてノードの右技が、ノード６を指してい
るため処理の分岐が起こり（ステップ５１４）、ノード
番号６自体を第７図の構文表から読み出し、ノードスタ
ックにプッシュした後（ステップ５１７）、システム番
号を参照し入力リンクをグラフメモリに出力しくステッ
プ５１８）、かつシステム番号をインクリメントする（
ステップ５１９）、さらにそれをリンクスタックにプッ
シュする（ステップ５１６）。

その後、処理は、第１図に戻り、ノードスタックが空に
なったかどうかがチェックされ（ステップ４１４）、ノ
ード番号６がノードスタック上に存在しているので、再
び、ノードスタックよりホップしくステップ４１２）、
処理を繰り返す。

今度は、ノード６番号が２項演算ノードなので、第３図
の処理に移る（ステップ４１６）。第３図では、リンク
スタックより先に（ステップ５１７で）プッシュされた
リンクをホップし、それを今回の出力リンクとして使用
しくステップ６２１〜６２２）、そして演算子コードを
生成（ステップ６２３）する。その後、ステップ６２４
〜６３９．６３６まで処理が進み、最終的にはリンクス
タックにリンクを２本残す。

また、ノードスタックにノードを２つ（ノード番号５と
ノード番号３）残したまま、再び、第１図のステップ４
１２に戻り、そしてノードスタックのトップにあるノー
ド番号３をホップしくステップ４１２）、処理を繰り返
す。

結果的にはこの実施例の対象である上述の（１）式の数
式内に存在する演算子の個数だけ第１図でのステップ４
１２〜４１４が繰り返される。この実施例によって最終
的にグラフメモリ内に得られるデータフローグラフを第
８図に示す。

このように本発明のデータフローグラフ展開方式では、
展開の対象である数式から得られた構文木に対し、二つ
のスタックを利用することで構文木を辿りながらデータ
フローグラフを生成していくため、１バスの処理でデー
タフローグラフを生成できる。

また、本発明によるデータフローグラフ展開方式で必要
となる２つのスタックの大きさは、構文木が２本の枝を
持つことから、最悪の場合構文木の一段に対し、ノード
スタック（１１）及びリンクスタック（１２）にそれぞ
れ一つのノード及び一つのリンクがプッシュされていく
ので、数式内に含まれる演算子の数をｎとすれば、本発
明で使用される２つのスタックによるメモリ使用量は、
リンク塩及びノードがそれぞれ１ワードで表現されてい
るとすると、最悪でもそれぞれｌｏｇｚ（ｎ）ワードで
充分である。これにより、従来法と比べれば本実施例の
メモリの使用量はかなり少ないことがわかる。

さらに、第２図、第３図、第４図に示した本実施例にお
ける処理のフローチャートでは、それぞれ実線及び点線
で囲まれた部分が共通しているので、処理のアルゴリズ
ムが簡単であることがわかる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明は、かなり長い数式の
場合であっても、それをデータフローグラフに展開する
際に必要となるメモリ量は数ワード程度となり、従来法
と比べるとメモリの使用量がかなり減少される効果があ
る。また、本発明により１パスの処理で数式をデータフ
ローグラフに展開でき、従来法が２バスの処理を必要と
したのに比べ処理が高速化される効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明の一実施例を示すフローチャ
ート図、 第５図は、本実施例で使用される２つのスタックの図、 第６図は、本実施例における数式に対する構文木を図で
示したもの、 第７図は、第６図の構文木を表で示したもの、第８図は
、グラフメモリのフォーマット図、第９図は、本実施例
によるデータフローグラフ図、 第１０図（ａ）、　（ｂ）は、従来法において使用され
る二つの作業用テーブルのフォーマット図と従来法及び
本実施例の対象として使用した数式例、第１１図は、従
来の技術を数式について実施した場合に得られるデータ
フローグラフ、 第１２図は、従来の技術の一例を示すフローチャート図
、 第１３図は、従来の技術を既述の数式に実施した場合の
、実施前と実施後それぞれの２つの作業テーブルの内容
をそれぞれ示している。 １１・・・・・ノードスタック １２・・・・・リンクスタック

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）数式を含むプログラムを、データフローグラフに
   変換するデータフローグラフ展開方式であって、 第１及び第２のスタックを用い、プログラム内に存在す
   る数式の構文木の根を前記第１のスタックにプッシュす
   ることにより処理をスタートし、前記構文木を辿りなが
   ら、前記第１のスタックより構文木の演算節をホップす
   る処理と、 ホップされた前記演算節が代入演算子の節かまたは単項
   演算子の節か、さらには２項演算子の節かにより分岐を
   行う処理と、 分岐後では前記演算節の枝に出現した他の演算節を前記
   第１のスタックにプッシュする処理と、前記データフロ
   ーグラフ内のノードに対する入力リンクを生成すると同
   時に、前記第２のスタックに入力リンクをプッシュする
   処理と、 前記データフローグラフ内のノードに対する出力リンク
   を生成するために、前記第２のスタックから前記出力リ
   ンクをホップする処理と、 前記第１のスタックが空となったかどうかをチェックし
   、処理を繰り返すかまたは終了させるかを判断する処理
   とを含み、 処理の終了と同時に、前記数式のデータフローグラフへ
   の展開が完了することを特徴とするデータフローグラフ
   展開方式。