JPH0588893A

JPH0588893A - 並列演算処理装置

Info

Publication number: JPH0588893A
Application number: JP25132991A
Authority: JP
Inventors: Eisuke Miura; 栄介三浦
Original assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】演算命令間に依存関係がある場合でも高速で並
列演算処理を行う。【構成】演算制御手段５は、判定手段３の判定に従っ
て、演算命令間に依存関係がある場合には、被依存演算
命令を実行する演算手段１ａと依存演算命令を実行する
演算手段１ｂとを選定し、データ記憶手段２から各演算
手段１ａ，１ｂにそれぞれ対応した入力データを出力さ
せると共に、被依存演算命令を実行する演算手段１ａの
出力データを、所定のバイパス手段４ａを介して依存演
算命令を実行する演算手段１ｂの入力データとして直接
出力させる。また、演算命令間に依存関係がない場合に
は、各演算命令に対応した演算手段１ａ，１ｂを選定
し、データ記憶手段２からその演算手段１ａ，１ｂに対
応した入力データを同時に出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は命令を逐次実行して情報
処理を行う演算処理装置に係り、詳しくは、複数の演算
部を備え、複数の情報処理を同時に行うことができる並
列演算処理装置に関するものである。

【０００２】近年、複数の処理を同時に行う並列演算処
理装置を用いることにより、演算処理装置の高速化が進
んでいる。しかし、この並列演算処理装置においても、
さらなる高速演算処理が要求されている。

【０００３】

【従来の技術】従来の並列演算処理装置の一例を図３に
従って説明する。乗算器２１は、乗算器専用のデータ入
力用バス２２ａ，２２ｂを介して入力データを入力して
いる。また、加算器２３は、加算器専用のデータ入力用
バス２４ａ，２４ｂを介して入力データを入力してい
る。

【０００４】一方、乗算器２１の出力データは，バスド
ライバ２５を介して乗算器専用のデータ出力用バス２６
ａへ出力され、加算器２３の出力データは，バスドライ
バ２７を介して加算器専用のデータ出力バス用２６ｂへ
出力されている。

【０００５】その乗算器２１および加算器２３の入出力
データはレジスタ２８に記憶されている。そして、乗算
器２１および加算器２３の出力データはそれぞれ、デー
タ出力用バス２６ａ，２６ｂを介してレジスタ２８へ伝
送される。また、乗算器２１への入力データはバスドラ
イバ２９，３０を介してそれぞれデータ入力用バス２２
ｂ，２２ａへ伝送され、加算器２３への入力データはバ
スドライバ３１，３２を介してそれぞれデータ入力用バ
ス２４ｂ，２４ａへ伝送されている。

【０００６】そして、６個のバスドライバ２５，２７，
２９〜３２はそれぞれ、デコーダ３３によって駆動制御
されている。すなわち、デコーダ３３はメモリ（図示
略）から演算命令を読み込み、それに基づいて、バスド
ライバ２５，２７のそれぞれに駆動信号Ｗ１，Ｗ２を出
力すると共に、バスドライバ２９〜３２のそれぞれに駆
動信号Ｒ１〜Ｒ４を出力している。バスドライバ２５，
２７，２９〜３２はそれぞれ当該駆動信号Ｗ１，Ｗ２，
Ｒ１〜Ｒ４を入力すると、入力したデータを当該バス２
６ａ，２６ｂ，２２ｂ，２２ａ，２４ｂ，２４ａに伝送
する。

【０００７】そして、上記のように構成した乗算器２１
および加算器２３からなる並列演算処理装置によって並
列演算処理を行う。まず、デコーダ３３はメモリから演
算命令を読み込んで解読する。

【０００８】例えば、式（１），（２）に示すような相
互に依存関係がなく独立した演算命令を読み込んだ場
合、デコーダ３３は、バスドライバ２９〜３２へそれぞ
れ駆動信号Ｒ１〜Ｒ４を同時に出力して駆動する。

【０００９】Ａ＝Ｂ×Ｃ……（１）Ｄ＝Ｅ＋Ｆ……（２）そして、乗算処理と加算処理とが同時に行われる。

【００１０】すなわち、乗算命令のオペランドである一
方のデータ「Ｂ」は、レジスタ２８からバスドライバ２
９，データ入力用バス２２ｂを経由して乗算器２１に入
力される。また、乗算命令のオペランドである他方のデ
ータ「Ｃ」は、レジスタ２８からバスドライバ３０、デ
ータ入力用バス２２ａを経由して乗算器２１に入力され
る。そして、デコーダ３３は、バスドライバ２５へ駆動
信号Ｗ１を出力して駆動し、データ「Ｂ」「Ｃ」の乗算
値であるデータ「Ａ」は、バスドライバ２５、データ出
力用バス２６ａを経由し、レジスタ２８に入力されて書
き込まれる。

【００１１】加算命令のオペランドである一方のデータ
「Ｅ」は、レジスタ３０からバスドライバ３１、データ
入力用バス２４ｂを経由して加算器２３に入力される。
また、加算命令のオペランドである他方のデータ「Ｆ」
は、レジスタ３０からバスドライバ３２、データ入力用
バス２４ａを経由して加算器２３に入力される。そし
て、デコーダ３３は、バスドライバ２７へ駆動信号Ｗ２
を出力して駆動し、データ「Ｅ」「Ｆ」の加算値である
データ「Ｄ」は、バスドライバ２７、データ出力用バス
２６ｂを経由し、レジスタ２８に入力されて書き込まれ
る。

【００１２】このように、レジスタ２８からは乗算命令
および加算命令のオペランドが同時に出力され、乗算器
２１および加算器２３は当該オペランドを同時に入力し
て演算し、演算結果をレジスタ２８へ同時に出力すると
いう並列演算処理が行われている。従って、式（１），
（２）に示すような相互に依存関係がなく独立した演算
命令を実行する場合、図３に示す加乗算回路は最大の性
能で動作することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、式
（３），（４）に示すような依存関係がある演算命令を
読み込んだ場合には、乗算処理と加算処理とを同時に行
うことができない。

【００１４】Ａ＝Ｂ×Ｃ……（３）Ｄ＝Ｅ＋Ａ……（４）この場合には、デコーダ３３は、まずバスドライバ２
９，３０へそれぞれ駆動信号Ｒ１，Ｒ２を同時に出力し
て駆動する。そして、乗算処理のみを行う。

【００１５】すなわち、乗算命令のオペランドである一
方のデータ「Ｂ」は、レジスタ２８からバスドライバ２
９，データ入力用バス２２ｂを経由して乗算器２１に入
力される。また、乗算命令のオペランドである他方のデ
ータ「Ｃ」は、レジスタ２８からバスドライバ３０、デ
ータ入力用バス２２ａを経由して乗算器２１に入力され
る。そして、デコーダ３３は、バスドライバ２５へ駆動
信号Ｗ１を出力して駆動し、データ「Ｂ」「Ｃ」の乗算
値であるデータ「Ａ」は、バスドライバ２５、データ出
力用バス２６ａを経由し、レジスタ２８に入力されて書
き込まれる。

【００１６】次に、レジスタ２８にデータ「Ａ」が書き
込まれると、デコーダ３３は、バスドライバ３１，３２
へそれぞれ駆動信号Ｒ３，Ｒ４を同時に出力して駆動す
る。そして、加算処理を行う。

【００１７】すなわち、加算命令のオペランドであって
前記乗算処理の結果としてレジスタ２８に格納された一
方のデータ「Ａ」は、レジスタ２８からバスドライバ３
１、データ入力用バス２４ｂを経由して加算器２３に入
力される。また、加算命令のオペランドである他方のデ
ータ「Ｅ」は、レジスタ２８からバスドライバ３２，デ
ータ入力用バス２４ａを経由して加算器２３に入力され
る。そして、デコーダ３３は、バスドライバ２７へ駆動
信号Ｗ２を出力して駆動し、データ「Ｅ」「Ａ」の加算
値であるデータ「Ｄ」は、バスドライバ２７、データ出
力用バス２６ｂを経由し、レジスタ２８に入力されて書
き込まれる。

【００１８】このように、まず乗算処理を先に行って乗
算値であるデータ「Ａ」を一旦レジスタ２８に入力して
書き込み、その後で、レジスタ２８からデータ「Ａ」を
読み出して加算処理を行っている。従って、式（３），
（４）に示すような依存関係がある演算命令を実行する
場合、乗算処理の結果を一旦レジスタ２８に書き込み、
その後で読み出してからでないと加算処理を行うことが
できない。

【００１９】また、式（３），（４）では、加算命令が
乗算命令に依存している場合を示したが、乗算命令が加
算命令に依存している場合においては、加算処理（＝被
依存演算命令）の結果を一旦レジスタ２８に書き込み、
その後で読み出してからでないと乗算処理（＝依存演算
命令）を行うことができない。すなわち、被依存演算命
令の演算結果を一旦レジスタ２８に書き込み、その後で
読み出してからでないと依存演算命令を実行することが
できない。

【００２０】さらに、加算器２１とバスドライバ２５、
あるいは、乗算器２３とバスドライバ２７を複数個設け
ることにより、複数の乗算あるいは加算を並列処理する
際においても、それぞれの乗算あるいは加算命令が依存
関係にある場合には、被依存演算命令の演算結果を一旦
レジスタ２８に書き込み、その後で読み出してからでな
いと依存演算命令を実行することができない。

【００２１】従って、演算命令間に依存関係がある場合
には、被依存演算命令の演算結果を一旦レジスタ２８に
書き込み、その後で読み出すのに要する時間だけ演算処
理が遅くなるという問題があった。

【００２２】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、簡単な回路を付加する
だけで演算命令間に依存関係がある場合でも高速演算処
理を行うことができる並列演算処理装置を提供すること
にある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。複数の演算手段１ａ，１ｂは、入力データに
対して予め定めた演算処理を行い、求めた演算結果を出
力データとして出力する。

【００２４】データ記憶手段２は、入力データ及び出力
データを書き込む。判定手段３は、複数の演算命令を入
力し、それら演算命令間に依存関係があるかどうかを判
定し、一方の演算命令が他方の演算命令に依存している
場合は、一方の演算命令を依存演算命令とし、他方の演
算命令を被依存演算命令とする。

【００２５】複数のバイパス手段４ａ，４ｂは、各演算
手段１ａ，１ｂに対してその出力データを入力し、少な
くとも他の各演算手段１ａ，１ｂへ入力データとして出
力する。

【００２６】演算制御手段５は、判定手段３の判定に従
って、演算命令間に依存関係がある場合には、被依存演
算命令を実行する演算手段１ａと依存演算命令を実行す
る演算手段１ｂとを選定し、データ記憶手段２から各演
算手段１ａ，１ｂにそれぞれ対応した入力データを出力
させると共に、被依存演算命令を実行する演算手段１ａ
の出力データを、所定のバイパス手段４ａを介して依存
演算命令を実行する演算手段１ｂの入力データとして直
接出力させる。また、演算命令間に依存関係がない場合
には、各演算命令に対応した演算手段１ａ，１ｂを選定
し、データ記憶手段２からその演算手段１ａ，１ｂに対
応した入力データを同時に出力させる。

【００２７】各演算手段１ａ，１ｂは入力データをそれ
ぞれ別個に伝送する入力用データバス６を有すると共
に、出力データをそれぞれ別個に伝送する出力用データ
バス７を有する。

【００２８】各バイパス手段４ａ，４ｂは少なくとも他
の演算手段１ａ，１ｂの入力用データバス６へ出力デー
タを出力する。

【００２９】

【作用】演算命令間に依存関係がある場合には、被依存
演算命令を実行する演算手段１ａの出力データが出力さ
れると同時に、その出力データをバイパス手段４ａを介
して依存演算命令を実行する演算手段１ｂに入力する。
従って、演算手段１ａの出力データを一旦データ記憶手
段２に入力して書き込み、その後で読み出す従来の装置
に比べて高速演算処理を行うことができる。

【００３０】また、演算命令間に依存関係がない場合に
は、複数の演算処理が並列して行われる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の並列演算処理装置を具体化し
た一実施例を図２に従って説明する。

【００３２】尚、本実施例は、図３に示す従来例にバイ
パス手段としてのバスドライバ３４，３５を追加し、判
定および演算制御手段としてのデコーダ３３の動作を変
更したものであるので、説明の便宜上図３と同じ構成を
成す部分については符号を同じにして、その詳細な説明
を省略する。

【００３３】演算手段としての乗算器２１の出力データ
は，バスドライバ２５を介して乗算器専用のデータ出力
用バス２６ａへ出力されると共に、バスドライバ３４を
介して乗算器専用のデータ入力用バス２２ｂと加算器専
用のデータ入力用バス２４ｂとに出力されている。

【００３４】また、演算手段としての加算器２３の出力
データは，バスドライバ２７を介して加算器専用のデー
タ出力バス用２６ｂへ出力されると共に、バスドライバ
３５を介して加算器専用のデータ入力用バス２４ｂと乗
算器専用のデータ入力用バス２２ｂとに出力されてい
る。

【００３５】その乗算器２１および加算器２３の入出力
データはデータ記憶手段としてのレジスタ２８に記憶さ
れている。そして、８個のバスドライバ２５，２７，２
９〜３２，３４，３５はそれぞれ、デコーダ３３によっ
て駆動制御されている。すなわち、デコーダ３３はメモ
リ（図示略）から演算命令を読み込み、命令間に依存関
係があるかどうかを判定する。その判定に基づいて、バ
スドライバ２５，２７のそれぞれに駆動信号Ｗ１，Ｗ２
を出力し、バスドライバ２９〜３２のそれぞれに駆動信
号Ｒ１〜Ｒ４を出力し、バスドライバ３４，３５のそれ
ぞれに駆動信号Ｐ１，Ｐ２を出力している。バスドライ
バ２５，２７，２９〜３２，３４，３５はそれぞれ当該
出力信号Ｗ１，Ｗ２，Ｒ１〜Ｒ４，Ｐ１，Ｐ２を入力す
ると、入力したデータを当該バス２６ａ，２６ｂ，２２
ｂ，２２ａ，２４ｂ，２４ａに伝送する。

【００３６】次に、上記のように構成した並列演算処理
装置の作用について説明する。まず、デコーダ３３はメ
モリから演算命令を読み込んで解読し、命令間に依存関
係があるかどうかを判定する。

【００３７】例えば、前記の式（１），（２）に示す乗
算および加算命令を読み込んだ場合には、式（１），
（２）間には依存関係が存在しないと判定し、デコーダ
３３は、バスドライバ２９〜３２へそれぞれ駆動信号Ｒ
１〜Ｒ４を同時に出力して駆動する。

【００３８】そして、乗算処理と加算処理とが同時に行
われる。すなわち、乗算命令のオペランドである一方の
データ「Ｂ」は、レジスタ２８からバスドライバ２９，
データ入力用バス２２ｂを経由して乗算器２１に入力さ
れる。また、乗算命令のオペランドである他方のデータ
「Ｃ」は、レジスタ２８からバスドライバ３０、データ
入力用バス２２ａを経由して乗算器２１に入力される。
そして、デコーダ３３は、バスドライバ２５へ駆動信号
Ｗ１を出力して駆動し、データ「Ｂ」「Ｃ」の乗算値で
あるデータ「Ａ」は、バスドライバ２５、データ出力用
バス２６ａを経由し、レジスタ２８に入力されて書き込
まれる。

【００３９】加算命令のオペランドである一方のデータ
「Ｅ」は、レジスタ３０からバスドライバ３１、データ
入力用バス２４ｂを経由して加算器２３に入力される。
また、加算命令のオペランドである他方のデータ「Ｆ」
は、レジスタ３０からバスドライバ３２、データ入力用
バス２４ａを経由して加算器２３に入力される。そし
て、デコーダ３３は、バスドライバ２７へ駆動信号Ｗ２
を出力して駆動し、データ「Ｅ」「Ｆ」の加算値である
データ「Ｄ」は、バスドライバ２７、データ出力用バス
２６ｂを経由し、レジスタ２８に入力されて書き込まれ
る。

【００４０】このように、レジスタ２８からは乗算命令
および加算命令のオペランドが同時に出力され、乗算器
２１および加算器２３は当該オペランドを同時に入力し
て演算し、演算結果をレジスタ２８へ同時に出力すると
いう並列演算処理が行われている。従って、式（１），
（２）に示すような相互に依存関係がなく独立した演算
命令を実行する場合、本実施例の並列演算処理装置は図
３に示した従来例と同様に最大の性能で動作することが
できる。

【００４１】また、例えば、デコーダ３５が前記の式
（３），（４）に示す乗算および加算命令を読み込んだ
場合には、式（３），（４）間には依存関係があると判
定し、デコーダ３３は、バスドライバ２９，３０へそれ
ぞれ駆動信号Ｒ１，Ｒ２を同時に出力して駆動する。そ
して、乗算処理のみを行う。

【００４２】すなわち、乗算命令のオペランドである一
方のデータ「Ｂ」は、レジスタ２８からバスドライバ２
９，データ入力用バス２２ｂを経由して乗算器２１に入
力される。また、乗算命令のオペランドである他方のデ
ータ「Ｃ」は、レジスタ２８からバスドライバ３０、デ
ータ入力用バス２２ａを経由して乗算器２１に入力され
る。そして、デコーダ３３は、バスドライバ２５，３４
へそれぞれ駆動信号Ｗ１，Ｐ１を出力して駆動し、デー
タ「Ｂ」「Ｃ」の乗算値であるデータ「Ａ」を、バスド
ライバ２５、データ出力用バス２６ａを経由してレジス
タ２８に入力されて書き込まれると共に、バスドライバ
３４、データ入力用バス２４ｂを経由して加算器２３に
入力される。

【００４３】それと同時に、デコーダ３３は、バスドラ
イバ３２へ駆動信号Ｒ４を出力して駆動する。そして、
加算処理を行う。すなわち、加算命令のオペランドであ
る一方のデータ「Ｅ」は、レジスタ２８からバスドライ
バ３２，データ入力用バス２４ａを経由して加算器２３
に入力される。そして、デコーダ３３は、バスドライバ
２７へ駆動信号Ｗ２出力して駆動し、データ「Ｅ」
「Ａ」の加算値であるデータ「Ｄ」は、バスドライバ２
７、データ出力用バス２６ｂを経由してレジスタ２８に
入力されて書き込まれる。

【００４４】このようにまず乗算処理を先に行い、乗算
値であるデータ「Ａ」をレジスタ２８を介さずにバスド
ライバ３４を介して直接加算器２３に入力すると同時に
レジスタ２８からデータ「Ｅ」を加算器２３に出力して
加算処理を行っている。従って、従来例のようにデータ
「Ａ」を一旦レジスタ２８に入力して書き込み、その後
で、レジスタ２８からデータ「Ａ」を呼び出すのではな
いため、本実施例においては、データ「Ａ」を一旦レジ
スタ２８に書き込み、その後で読み出すのに要する時間
だけ演算処理が速くなる。

【００４５】従って、式（３），（４）に示すような加
算命令が乗算命令に依存している場合でも、乗算処理の
結果を一旦レジスタ２８に書き込む前に加算処理を行う
ことができるため、高速演算処理を行うことができる。

【００４６】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、乗算命令が加算命令に依存している
場合においても、加算処理（＝被依存演算命令）の結果
を一旦レジスタ２８に書き込む前に乗算処理（＝依存演
算命令）を行うことができる。

【００４７】また、２つの乗算命令の一方が他方に依存
している場合、まず、他方の乗算処理を乗算器２１で行
い、求めた乗算値をレジスタ２８を介さずにバスドライ
バ３４を介して直接乗算器２１に入力し、一方の乗算処
理を行うこともできる。尚、２つの加算命令の一方が他
方に依存している場合においては、加算器２３とバスド
ライバ３５を用いて、同様に処理することができる。

【００４８】また、加算器２１とバスドライバ２５、あ
るいは、乗算器２３とバスドライバ２７を複数個設ける
ことにより、複数の乗算あるいは加算を並列処理する際
に、それぞれの乗算あるいは加算命令が依存関係にある
場合においても、被依存演算命令の演算結果を一旦レジ
スタ２８に書き込む前に依存演算命令を実行することが
できる。

【００４９】さらに、演算命令は乗算または加算命令以
外のものでもよく、その場合は所定の演算器を適宜に組
み合わせるようにすればよい。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、簡
単な回路を付加するだけで演算命令間に依存関係がある
場合でも高速演算処理を行うことができるという優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明を具体化した一実施例のブロック回路図
である。

【図３】従来例のブロック回路図である。

【符号の説明】

１ａ，ｂ演算手段２データ記憶手段３判定手段４ａ，ｂバイパス手段５演算制御手段６入力用データバス７出力用データバス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力データに対して予め定めた演算処理
を行い、求めた演算結果を出力データとして出力する複
数の演算手段（１ａ，１ｂ）と、入力データ及び出力データを書き込むデータ記憶手段
（２）と、複数の演算命令を入力し、それら演算命令間に依存関係
があるかどうかを判定し、一方の演算命令が他方の演算
命令に依存している場合は、一方の演算命令を依存演算
命令とし、他方の演算命令を被依存演算命令とする判定
手段（３）と、各演算手段（１ａ，１ｂ）に対してその出力データを入
力し、少なくとも他の各演算手段（１ａ，１ｂ）へ入力
データとして出力する複数のバイパス手段（４ａ，４
ｂ）と、前記判定手段（３）の判定に従って、演算命令間に依存
関係がある場合には、被依存演算命令を実行する演算手段（１ａまたは１ｂ）
と依存演算命令を実行する演算手段（１ａまたは１ｂ）
とを選定し、データ記憶手段（２）から各演算手段（１
ａ，１ｂ）にそれぞれ対応した入力データを出力させる
と共に、被依存演算命令を実行する演算手段（１ａまた
は１ｂ）の出力データを、所定のバイパス手段（４ａ）
を介して依存演算命令を実行する演算手段（１ａまたは
１ｂ）の入力データとして直接出力させ、演算命令間に
依存関係がない場合には、各演算命令に対応した演算手
段（１ａ，１ｂ）を選定し、データ記憶手段（２）から
その演算手段（１ａ，１ｂ）に対応した入力データを同
時に出力させる演算制御手段（５）とを備えたことを特
徴とする並列演算処理装置。
【請求項２】各演算手段（１ａ，１ｂ）は入力データ
をそれぞれ別個に伝送する入力用データバス（６）を有
すると共に、出力データをそれぞれ別個に伝送する出力
用データバス（７）を有し、各バイパス手段（４ａ，４
ｂ）は少なくとも他の演算手段（１ａ，１ｂ）の入力用
データバス（６）へ出力データを出力することを特徴と
する請求項１に記載の並列演算処理装置。