JPH04287121A

JPH04287121A - タプルスペース方式

Info

Publication number: JPH04287121A
Application number: JP5189891A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Kimura; 康則木村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 1992-10-12

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のプロセッサから
タプルスペースへタプルの操作を行うタプルスペース方
式であって、Ｌｉｎｄａのようなタプルとタプルスペー
ス（仮想共有メモリ）を使ってプログラム間の同期、通
信、並列実行を高速に可能とするタプルスペース方式に
関するものである。

【０００２】近年、４ないし８台程度のプロセッサを１
つの共有メモリにバスを通して結合したり、１つの独立
した計算機システムをネットワークで多数結合したりす
るマルチプロセッサによる並列計算によって、処理の高
速化が行われている。このような計算機システムのプロ
グラミング手法は、未だ研究開発が十分行われていなく
、特に共有メモリを使用したシステムがネットワークで
結合した場合のような計算機システムをいかに使いこな
すかが問題となっている。このような問題に対処する１
つの手法として提案されたモデルがＬｉｎｄａと呼ばれ
るものである。このモデルは、ユーザプログラマは、タ
プルスペース（仮想共有メモリ）を使って並列プログラ
ムを陽に記述する。タプルスペースへのデータの出し入
れは、タプルというデータ構造を使って行う。この際、
タプルスペースを使って効率的に並列処理可能にするこ
とが望まれている。

【０００３】

【従来の技術】従来、Ｌｉｎｄａのモデルは、図７に示
すように、タプルスペース（ＴＳ）を設け、６種類のプ
リミティブを使ってユーザは並列プログラムを記述して
いる。例えば図中で”ｏｕｔ”は、、プログラム中から
”ｏｕｔ”の引数であるデータをタプルとしてタプルス
ペースに出力するプリミティブである。このとき、タプ
ルの引数は、タプルスペースに置く前にプログラム中で
評価する。この例では、ストリングの”ｐｉ”を評価し
、次の整数の３．１４１５を評価し、その結果を要素と
するタプル（”ｐｉ”，３．１４１５）をタプルスペー
スに置く。

【０００４】”ｅｖａｌ”は、”ｏｕｔ”と同様な機能
を持っているが、引数を評価することなくタプルをタプ
ルスペースに置き、評価は”ｅｖａｌ”を実行したプロ
グラムと並列に行う点が”ｏｕｔ”と異なる。この機能
により、並列実行が可能となる。また、タプルスペース
からタプルを取り出すには、”ｉｎ”を用いる。いずれ
のタプルを取り出すかはタプルの引数のパターンマッチ
ングで行う。引数と、プログラム中に記述したテンプレ
ートとが一致したタプルを１つ取り出す。一致したタプ
ルが複数ある場合には、任意の１つを選択する。一致す
るタプルが存在しない場合、それが現れるまで実行を中
断し、現れた時点で取り出す。この機能により、同期を
実現している。従って、”ｏｕｔ”と、”ｉｎ”を組み
合わせることにより、通信を行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のＬｉｎ
ｄａシステムは、プログラムの実行開始時に１つのタプ
ルスペースのみが当該プログラムに与えられ、プログラ
ムの終了によって消滅する。従って、ユーザプログラマ
がタプルスペースを陽に生成したり、消滅させたりでき
ない。また、同時に複数のタプルスペースをプログラム
上で扱うことができない。これらの事実により、以下の
問題があった。

【０００６】（１）　　タプルスペースが１つしか存在
しないので、小さなプログラムを記述する場合はそれで
十分であるが、大きな実用的なプログラムを複数の人間
で記述する場合には、違う意味で使うつもりのタプルが
、たまたま同じタプルの構造をもってしまったりして、
プログラムのバグを生み易いと共に、タプルの検索時間
が長くなり、全体の実行時間が遅くなってしまうという
問題がある。

【０００７】（２）　　大規模なプログラムを記述する
場合、プログラムの品質を上げるために、プログラムの
モジュール化の手法を用いるが、タプルスペースが１つ
しか与えられていない場合には、モジュール間で扱うデ
ータが全てこの１つのタプルスペースに置かなければな
らず、モジュール化を行いにくく、モジュール化の効果
が現れ難いという問題がある。

【０００８】（３）　　１つのタプルスペースが、プロ
グラムの始めに与えられ、終了時に消滅する。これでは
、プログラマは、タプルスペースにあるデータタプルや
アクティブタプルの細かな制御ができない問題がある。特に、アクティブタプルは、タスクを１つ作ってフォー
クするので、その実行や中断、実行の状況のチェックな
ど、こまかな制御を行う必要が発生することがあるが、
従来のシステムではこれを行うことが困難である。

【０００９】本発明は、タプルスペースのデータ型を設
けて複数生成および継承の指定を可能とし、タプルの衝
突の危険性を回避し、検索時間の短縮を図り、プログラ
ムを効率良く記述できるようにすることを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１および図４を参照し
て課題を解決するための手段を説明する。図１および図
４において、データ型は、タプルスペースを宣言するデ
ータ型である。タプルスペース領域２は、タプルスペー
スを生成する領域である。

【００１１】

【作用】本発明は、図１および図４に示すように、プロ
グラム中でデータ型としてタプルスペースを記述したこ
とに対応して、実行時に、タプルスペース領域２中にこ
れら記述されたタプルスペースを動的に生成したり、消
滅したりするようにしている。また、プログラム中でデ
ータ型としてタプルスペースを宣言および継承の有無を
指定したことに対応して、実行時に、タプルスペース領
域２中にこれら記述されたタプルスペースを複数生成、
および指定されたタプルスペース間に継承を持たせてタ
プルの検索範囲を制限したり、消滅したりするようにし
ている。

【００１２】従って、タプルスペースのデータ型を設け
て複数生成および継承の指定を設けることにより、タプ
ルの衝突の危険性を回避、検索時間の短縮を図り、プロ
グラムを効率良く記述できるようにすることが可能とな
る。

【００１３】

【実施例】次に、図１ないし図６を用いて本発明の実施
例の構成および動作を順次詳細に説明する。図１の（イ
）は、ブロック図を示す。図１の　　（イ）において、
共有メモリ１は、複数のプロセッサＰＥ＃１、ＰＥ＃２
、ＰＥ＃３、ＰＥ＃４などが共有バスを介してアクセス
するメモリであって、ここではコンパイルしたコードを
格納するコード領域３、本実施例に係わるタプルスペー
スを置くタプルスペース領域２、およびその他の実行時
データを置くその他のデータ領域４から構成されている
。

【００１４】ＰＥ＃１、ＰＥ＃２、ＰＥ＃３、ＰＥ＃４
は、プログラムに従って動作するプロセセッサである。図１の（ロ）は、タプルスペースを示す。ここで、タプ
ルスペース領域２は、図１の（イ）の共有メモリ１中に
設けたタプルスペース領域２である。このタプルスペー
ス領域２中には、図示のようにシステムが初めに１つの
タプルスペース＃ＯＲＧ（以下タプルスペースは、先頭
に＃を付加する）を作成し、これ以外の＃Ａないし＃Ｇ
はプログラム中でデータ型を宣言して動的に必要に応じ
て作成したものである。この際、必要に応じてタプルス
ペース間で継承を持たせるように指定できる（図４の■
の既述で＃Ｃは＃ＯＲＧを継承すると指定している）。

【００１５】次に、継承を指定しない場合の構成および
動作を、図２のフローチャートの順序に従い、図４およ
び図５のプログラムをもとに詳細に説明する。図２にお
いて、Ｓ１は、領域宣言する。これは、図４の■の記述
ＴＵＰＬＥＳＰＡＣＥ　　＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ；によって
、タプルスペースのデータ型を宣言する。これに続いて
、図４の■の記述＃Ａ＝ｃｒｅａｔｅ　　ＴＳ（）；＃Ｂ＝ｃｒｅａｔｅ　　ＴＳ（）；＃Ｃ＝ｃｒｅａｔｅ　　ＴＳ（＃ＯＲＧ）；によって、
実際のタプルスペース＃Ａ、＃Ｂ、＃Ｃを生成する。こ
こで、＃Ｃは、ｃｔｅａｔｅ　　ＴＳの引数、＃ＯＲＧ
によって、タプルスペース＃Ｃがタプルスペース＃ＯＲ
Ｇを継承する旨を指定、即ち＃Ｃ中でプリミティブを実
行して所望のタプルが当該＃Ｃにないとき、＃ＯＲＧの
タプルもその検索の対象とする旨の指定を行ったことと
なる。尚、＃Ａ、＃Ｂは、指定がないので、検索は自身
の＃Ａ、＃Ｂのみで行う。

【００１６】Ｓ２は、＃Ａの領域へのデータの出し入れ
を行う。これは、右側に記述したプリミティブｏｕｔ（
＃Ａ，１００，“ｆｏｏ”）；によって（図４の■）、
＃Ａにタプル（１００，“ｆｏｏ”）を出している。ｉｎ（＃Ａ，１００，？Ｓ）；によって（図４の■）、
変数Ｓが“ｆｏｏ”に束縛される。

【００１７】Ｓ３は、並列実行プロセスの生成を行う。これは、右側に記述したプリミティブｅｖａｌ（＃Ａ，ｆ（））；によって（図４の■）、＃Ａで図５の関数ｆ（）を並列
実行する（この関数ｆ（）は＃Ｄ、＃Ｅの２つを使い、
その和を＃Ａに置くプログラムである）。

【００１８】Ｓ５は、領域宣言する。これは、右側に記
述した＃Ｄ＝ｃｒｅａｔｅ　　ＴＳ（）；＃Ｅ＝ｃｒｅａｔｅ　　ＴＳ（）；によって（図５の■）、タプルスペース＃Ｄ、＃Ｅの領
域宣言する。Ｓ６は、並列実行プロセスの生成を行う。これは、右側に記述したｅｖａｌ（＃Ｄ，ｇ（））；ｅｖａｌ（＃Ｅ，ｈ（））；によって（図５の■）、並列実行プロセスを生成する。

【００１９】Ｓ７は、＃Ｄ、＃Ｅからのデータの取り込
みを行う。これは、右側に記述したｉｎ（＃Ｄ，“Ｒｅｓ”，Ｒｄ）；ｉｎ（＃Ｅ，“Ｒｅｓ”，Ｒｅ）；によって（図５の■）、結果を取り込む。Ｓ８は、＃Ａへのデータの出力を行う。これは、右側に
記述したｏｕｔ（＃Ａ，“Ｒｅｓ”，Ｒｄ＋Ｒｅ）；によって（
図５の■）、＃Ａへ結果（ここでは和）を出力する（置
く）。

【００２０】Ｓ４は、Ｓ５ないしＳ８の実行によって、
ｅｖａｌ（＃Ａ，ｆ（））の実行が終了してその結果が
得られたので、この段階で初めて中断を解消し、この結
果を、＃Ａから取り出す。そして、図５の最下行でこれ
ら＃Ｄ、＃Ｅの領域を削除して消滅させ、実行成功とし
て終了する。以上のように、本発明で設けたデータ型で
領域宣言して動的にタプルスペースを生成して並列処理
を行ってその結果を取り出した後、生成したタプルスペ
ースを消滅させることにより、必要に応じてタプルスペ
ースの生成、消滅を繰り返し、効率的に並列処理をプロ
グラミングして実行することが可能となる。

【００２１】次に、継承を指定した場合の構成および動
作を、図３のフローチャートの順序に従い詳細に説明す
る。図３において、Ｓ１１は、領域宣言する。これは、
ＴＵＰＬＥＳＰＡＣＥ　　＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ；によって
、タプルスペースのデータ型を宣言する。これに続いて
、＃Ａ＝ｃｒｅａｔｅ　　ＴＳ（）；＃Ｂ＝ｃｒｅａｔｅ　　ＴＳ（）；＃Ｃ＝ｃｒｅａｔｅ　　ＴＳ（＃ＯＲＧ）；によって、
実際のタプルスペース＃Ａ、＃Ｂ、＃Ｃを生成する。こ
こで、＃Ｃは、ｃｔｅａｔｅ　　ＴＳの引数、＃ＯＲＧ
によって、タプルスペース＃Ｃがタプルスペース＃ＯＲ
Ｇを継承する旨を指定する。尚、＃Ａ、＃Ｂは、指定が
ないので、検索は自身の＃Ａ、＃Ｂのみで行う。

【００２２】Ｓ１２は、＃Ａの領域へのデータの出力を
行う。これは、右側に記述したプリミティブｏｕｔ（＃
ＯＲＧ，“ｉｎｔ”，１００）；ｏｕｔ（＃Ｃ，“ｉｎ
ｔ”，２００）；によって、＃ＯＲＧに“ｉｎｔ”，１
００を出力し、＃Ｃに“ｉｎｔ”，２００を出力する。

【００２３】Ｓ１３は、並列実行プロセスの生成を行う
。これは、右側の記述したプリミティブｅｖａｌ（＃Ｃ
，ｆｆ（））；によって、＃Ｃ中で関数ｆ（）を求める並列実行プロセ
スを生成する。Ｓ１４は、タプルの取り出しを行う。こ
れは、右側に記述したｉｎ（＃Ｃ，“ｉｎｔ”，１００）；によって、その結果を取り出す。

【００２４】Ｓ１５は、Ｓ１４で取り出した結果と等し
いタプルを検索するが、＃Ｃには見つからないので、こ
の＃Ｃを継承とＳ１１で宣言しておいた＃ＯＲＧを検索
し、ここではＳ１２で出力しておいた等しいタプルを見
つけ、タプルの取り出しに成功する。以上のように、本
発明で設けたデータ型で領域宣言および継承を指定して
動的にタプルスペースを生成して並列処理を行ってその
結果を取り出し、等しいタプルを継承と指定したタプル
スペースを検索して該当するタプルを効率的に取り出す
ことができる。これにより、必要に応じてタプルスペー
スの生成、消滅を繰り返し、更に、タプルスペース間の
継承を指定して検索を容易にした効率的な並列処理をプ
ログラミングし、実行することが可能となる。

【００２５】図４は、本発明のプログラム例（その１）
を示す。ここで、■は、タプルスペースのデータ型の宣
言文を示す。ここでは、タプルスペース＃Ａ、＃Ｂ、＃
Ｃが宣言されている。■は、＃Ａ、＃Ｂ、＃Ｃを生成す
るプログラムの記述である。■は、出力するプリミティ
ブである。

【００２６】■は、取り込むプリミティブである。■は
、関数ｆ（）を実行させて、その結果を＃Ａに置くプリ
ミティブである。図５は、本発明のプログラム例（その
２）を示す。これは、図４の■の関数ｆ（）である。 ■は、＃Ｄ、＃Ｅを生成するプログラムの記述である。

【００２７】■は、関数ｇ（）、ｈ（）を実行させて、
その結果を＃Ｄ、＃Ｅにそれぞれ置くプリミティブであ
る。■は、＃Ｄ、＃Ｅからデータを取り込むプリミティ
ブである。■は、結果（ここでは和）を＃Ａに出力する
プリミティブである。図６は、本発明のプログラム例（
その３）を示す。これは、タプルスペースの実行の中断
、再開、消滅の記述例を示す。

【００２８】　　ｓｕｓｐｅｎｄ　　ＴＳ（＃ＡＡ）；・・・・・・
・・・・・・・・・・（１）は、＃ＡＡの実行を中断す
るプリミティブである。　　ｒｅｓｕｍｅ　　ＴＳ（＃ＡＡ）；・・・・・・・
・・・・・・・・・・（２）は、＃ＡＡの実行を再開す
るプリミティブである。　　ｄｅｌｅｔｅ　　ＴＳ（＃ＡＡ）；・・・・・・・
・・・・・・・・・・（３）は、＃ＡＡ自体を消滅する
プリミティブである。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
タプルスペースのデータ型を設けて複数生成および継承
の指定を設ける構成を採用しているため、タプルの衝突
の危険性を回避し、検索時間の短縮を図り、プログラム
を効率良く記述できるようにすることができる。また、
ユーザプログラムに対しては、プログラムのモジュール
化を行い易くなり、更にタプルスペースをデータとして
扱えるようになった。更に、タプルスペースに階層を持
たせ、プログラムを効率良く書き、細かな制御を行うこ
とができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例構成図である。

【図２】本発明の動作説明図（継承なし）である。

【図３】本発明の動作説明図（継承あり）である。

【図４】本発明のプログラム例（その１）である。

【図５】本発明のプログラム例（その２）である。

【図６】本発明のプログラム例（その３）である。

【図７】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１：共有メモリ２：タプルスペース領域３：コード領域４：その他のデータ領域ＰＥ＃１ないしＰＥ＃４：プロセッサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　複数のプロセッサからタプルスペース
へタプルの操作を行うタプルスペース方式において、デ
ータ型にタプルスペースを設け、プログラム中で上記設
けたデータ型でタプルスペースを記述したことに対応し
て、実行時に、タプルスペース領域（２）中にこれら記
述されたタプルスペースを動的に生成したり、消滅した
りするように構成したことを特徴とするタプルスペース
方式。
【請求項２】　　複数のプロセッサからタプルスペース
へタプルの操作を行うタプルスペース方式において、デ
ータ型にタプルスペースを設けると共にタプルスペース
間の継承の有無の指定を設け、プログラム中で上記設け
たデータ型でタプルスペースを宣言および継承の有無を
指定したことに対応して、実行時に、タプルスペース領
域（２）中にこれら記述されたタプルスペースを複数生
成、および指定されたタプルスペース間に継承を持たせ
てタプルの検索範囲を制限したり、消滅したりするよう
に構成したことを特徴とするタプルスペース方式。