JPH06110854A - Parallel computer device - Google Patents

Parallel computer device

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JPH06110854A
JPH06110854A JP19325491A JP19325491A JPH06110854A JP H06110854 A JPH06110854 A JP H06110854A JP 19325491 A JP19325491 A JP 19325491A JP 19325491 A JP19325491 A JP 19325491A JP H06110854 A JPH06110854 A JP H06110854A
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arithmetic processing
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memory
processing unit
processor
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Toshio Isobe
俊夫 磯部
Masahiro Fukuda
正大 福田
Takashi Nakamura
孝 中村
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National Aerospace Laboratory of Japan
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Abstract

PURPOSE:To provide a new digital computer system which can simultaneously process plural programs in parallel with each other and at a high speed. CONSTITUTION:An arithmetic processor 11 is provided to serve as a host processor together with the arithmetic processing elements 12a and 12b surrounding the processor 11, and the memory banks 14 which are usually connected to the bus lines of both elements 12a and 12b and then can be connected to the bus line of the processor 11 after the separation from the bus lines of the elements 12a and 12b by a switch 13. The switch 13 functions to connect the banks 14 o the host arithmetic processor or an arithmetic processor. Then a controller 15 is added to control the switch 13 through the host arithmetic processor. In such a constitution, a parallel computer is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は並列計算機装置に関す
るものである。さらに詳しくは、この発明は、複数のプ
ログラムを同時に並列して高速処理することのできる新
しいデジタル計算機システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a parallel computer system. More specifically, the present invention relates to a new digital computer system capable of simultaneously processing a plurality of programs in parallel at high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】計算機処理の高速化を目的として、これ
までにも様々な工夫がなされてきている。このような高
速処理を実現するための手段の一つは、演算素子の処理
速度を速めることで、また、もう一つの手段は、演算処
理装置を高度に複数化して、全体として処理の高速化を
目指すものである。しかしながら、現状では、演算素子
の処理速度の高速化は、その可能性の限界近くにまでに
達しており、処理速度の飛躍的な向上は期待できなくな
っている。一方、LSIの製造技術の向上により、シス
テムを構成する素子数の増大については、かなりの問題
が解決され、可能性が拓かれてきている。
2. Description of the Related Art Various attempts have been made so far for the purpose of speeding up computer processing. One of the means for realizing such high-speed processing is to speed up the processing speed of the arithmetic element, and the other means is to increase the number of arithmetic processing devices to a high degree to speed up the processing as a whole. Is aimed at. However, under the present circumstances, the processing speed of the arithmetic element has been increased to near the limit of its possibility, and a dramatic improvement in the processing speed cannot be expected. On the other hand, with the improvement of the LSI manufacturing technology, a considerable problem has been solved and the possibility has been opened up regarding the increase in the number of elements constituting the system.

【0003】このような状況から、現在では、演算処理
装置を複数化することによって計算機システムの高速化
を図る方式が有望視されている。この演算処理装置を複
数化した並列計算機の場合には、理論上は、同一演算処
理速度をもつ演算処理要素をn個用いれば、全体として
n倍の処理速度が得られることになる。しかしながら、
実際にはそれぞれの演算処理要素を統一的に制御するこ
とは難しく、かつ、それぞれの演算処理要素間の相互結
合方式が問題となるため、演算処理要素の数に比例した
処理速度を得るのは実際のところ大変困難である。
Under these circumstances, at present, a method for increasing the speed of a computer system by increasing the number of arithmetic processing devices is considered promising. In the case of a parallel computer having a plurality of arithmetic processing devices, theoretically, if n arithmetic processing elements having the same arithmetic processing speed are used, a processing speed of n times as a whole can be obtained. However,
In practice, it is difficult to uniformly control the respective arithmetic processing elements, and the mutual coupling method between the respective arithmetic processing elements poses a problem. Therefore, it is difficult to obtain a processing speed proportional to the number of the arithmetic processing elements. It's actually very difficult.

【0004】これまでに検討されてきているそれぞれの
演算処理要素間のデータ交換を行う相互結合方式につい
てみると、大きく分けると、 (1)共通バス方式 (2)スイッチング方式 (3)特定の演算処理要素間結合 とに区分される。このうちの共通バス方式(1)の場合
には、共通バスにそれぞれの演算処理要素が接続され、
またそれぞれの演算処理要素が共通に使用できるメモリ
も接続されている。そして、この共通メモリを介して演
算処理要素間のデータ交換を行なうことを特徴としてい
る。この方式は高速でデータ交換を行なうことができる
という利点を有するものの、あまり多くの演算処理要素
を共通バスに接続することができず、しかも、バス使用
権の制御を行なう必要があるなどの問題がある。また、
スイッチング方式(2)の場合には、多段スイッチング
回路網などのスイッチを用いて任意の演算処理要素間を
結合する。この場合のスイッチは、クロスバー・スイッ
チのような電話交換器と同様の役割を果すことになる。
そして、このスイッチング方式(2)においては、演算
処理要素の数が多くなるとスイッチング回路網のハード
ウェアが膨大になり、スイッチの制御を行なう必要があ
り、しかもデータ転送速度があまり速くないなどの欠点
がある。さらにまた、特定の演算処理要素間結合(3)
は、相互結合を特定の演算処理要素間に限定したもので
あって、ハードウェア的には明快なものになるが、用途
が特殊なものに限定されるという制約がある。
The mutual coupling methods for exchanging data between the respective arithmetic processing elements that have been studied so far are roughly divided into (1) common bus method (2) switching method (3) specific operation It is classified as a connection between processing elements. In the case of the common bus system (1) among these, each arithmetic processing element is connected to the common bus,
A memory that can be commonly used by the respective arithmetic processing elements is also connected. Then, data is exchanged between the arithmetic processing elements via the common memory. Although this method has an advantage that data can be exchanged at high speed, it cannot connect too many arithmetic processing elements to the common bus, and further, it requires the control of the bus right. There is. Also,
In the case of the switching method (2), a switch such as a multi-stage switching network is used to couple arbitrary arithmetic processing elements. The switch in this case would play a role similar to a telephone switch such as a crossbar switch.
In this switching method (2), the hardware of the switching circuit network becomes enormous when the number of arithmetic processing elements increases, and it is necessary to control the switches, and the data transfer rate is not so fast. There is. Furthermore, a specific inter-processing element coupling (3)
In the above, mutual coupling is limited to specific arithmetic processing elements, which is clear in terms of hardware, but there is a restriction that the use is limited to special ones.

【0005】このように、いずれの相互結合方式の場合
にも一長一短がある。このため、現状の並列計算機シス
テムにおいては、これらの方式を併用して、それぞれの
短所を補うような構成も採用されている。
As described above, each of the mutual coupling methods has advantages and disadvantages. For this reason, in the current parallel computer system, a configuration is adopted in which these methods are used together to make up for their respective disadvantages.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように、並列計算
機では、各演算処理要素間の相互結合方式の構築が大変
に重要な課題になっており、理想的には、それらの相互
結合方式には、(1)任意の演算処理要素間で高速にデ
ータ交換が行なえること、(2)データ交換の制御が簡
単に行なうことができること、および(3)相互結合を
実現するハードウェアが単純な構造を有し、演算処理要
素の追加についても拡張の自由度があることが求められ
ている。しかしながら、前記した通り、これまでに提案
され、あるいは検討されてきている、ある規模以上の演
算処理要素をもつ並列計算機には、このような要件を全
て満たすものはない。
As described above, in the parallel computer, the construction of the mutual coupling method between the respective arithmetic processing elements has become a very important issue, and ideally, in the mutual coupling method. (1) data can be exchanged at high speed between arbitrary arithmetic processing elements, (2) data exchange can be easily controlled, and (3) hardware for realizing mutual coupling is simple. It is required to have a structure and to have a degree of freedom of expansion in addition of arithmetic processing elements. However, as described above, none of the parallel computers having the arithmetic processing elements of a certain scale or more, which have been proposed or studied so far, satisfy all such requirements.

【0007】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、従来の装置の欠点を解消し、高速処
理を可能とし、簡単に操作・制御でき、さらにはより単
純なハードウェア構成をも可能とする新しい相互結合方
式を有する並列計算機装置を提供することを目的として
いる。
The present invention has been made in view of the above circumstances, solves the drawbacks of the conventional apparatus, enables high-speed processing, can be easily operated and controlled, and has simpler hardware. It is an object of the present invention to provide a parallel computer device having a new mutual coupling method that enables a configuration.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、ホストとなる1つの演算処理装
置と、この演算処理装置をとりまくいくつかの演算処理
要素、およびホスト演算処理装置と演算処理要素のいず
れかをスイッチにより選択し、選択した演算処理装置あ
るいは要素と結合できるいくつかのメモリ・バンクとを
有し、このメモリ・バンクをホスト演算処理装置および
演算処理要素のいずれかと結合するためのスイッチ装置
とともに、スイッチ装置をホスト演算処理装置から制御
するための制御装置とを備えてなることを特徴とする並
列計算機装置を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention solves the above-mentioned problems by one arithmetic processing unit serving as a host, some arithmetic processing elements surrounding this arithmetic processing unit, and a host arithmetic processing unit. And a number of memory banks that can be connected to the selected arithmetic processing unit or element by selecting one of the arithmetic processing elements by a switch, and this memory bank is connected to either the host arithmetic processing unit or the arithmetic processing element. There is provided a parallel computer device comprising a switch device for coupling and a control device for controlling the switch device from a host arithmetic processing device.

【0009】[0009]

【作用】この発明の並列計算機装置においては、ホスト
演算処理装置と演算処理要素をメモリ・バンクを介して
結合し、しかも、メモリ・バンクはある時刻では、ホス
ト演算処理装置あるいは演算処理要素のいずれかとスイ
ッチにより結合し、このスイッチの切換えで直ちにホス
ト演算処理装置へも演算処理要素へも結合することがで
きるようにしている。演算処理装置あるいは演算処理要
素に接続されたメモリ・バンクは、演算処理装置、ある
いは演算処理要素の通常のメモリとして動作する。この
ため、演算処理装置と演算処理要素間のデータ交換はメ
モリ・バンクにデータを書込む時間とメモリ・バンクの
切替えの時間で、大変高速に行なうことができる。
In the parallel computer system according to the present invention, the host arithmetic processing unit and the arithmetic processing element are connected via the memory bank, and the memory bank is either the host arithmetic processing unit or the arithmetic processing element at a certain time. It is connected by a heel switch, and by switching the switch, it is possible to immediately connect to the host arithmetic processing unit and the arithmetic processing element. The memory bank connected to the arithmetic processing unit or the arithmetic processing element operates as a normal memory of the arithmetic processing unit or the arithmetic processing element. For this reason, data exchange between the arithmetic processing unit and the arithmetic processing elements can be performed at a very high speed in the time for writing data in the memory bank and the time for switching the memory banks.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、この発明の一実施例を例示したブロ
ック図である。たとえばこの図1に示したように、この
発明の並列計算機装置は、ホストとなる演算処理装置
(11)とともに、いくつかの演算処理要素群(12)
を有している。このホスト演算処理装置(11)あるい
は演算処理要素群(12)の中の特定の1つの演算処理
要素(12a,b,c…)のいずれかのものも、スイッ
チ(13)によりメモリ・バンク群(14)のうちのメ
モリ・バンクに結合できるようにしている。そして、ス
イッチ装置(13)は、ホスト演算処理装置(11)に
より制御される制御装置(15)によって動作制御され
る。
1 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention. For example, as shown in FIG. 1, the parallel computer system of the present invention includes an arithmetic processing unit (11) serving as a host and a number of arithmetic processing element groups (12).
have. Any one of the host arithmetic processing unit (11) and one specific arithmetic processing element (12a, b, c ...) Of the arithmetic processing element group (12) can be operated by the switch (13) to select the memory bank group. It can be connected to the memory bank in (14). The operation of the switch device (13) is controlled by the control device (15) controlled by the host arithmetic processing device (11).

【0011】メモリ・バンク群(14)は複数のメモリ
・バンクで構成され、各メモリ・バンクには固有のバン
ク番号(n)を付けることができる。そして各メモリ・
バンクは、スイッチ(13)によりホスト演算処理装置
(11)あるいは演算処理要素(12a,b,c…)に
接続されるが、その接続により、ホスト演算処理装置
(11)または演算処理要素(12a,b,c…)のあ
る特定のメモリ空間にマッピングされる。
The memory bank group (14) is composed of a plurality of memory banks, and each memory bank can be given a unique bank number (n). And each memory
The bank is connected to the host arithmetic processing unit (11) or the arithmetic processing elements (12a, b, c ...) By the switch (13), and the connection enables the host arithmetic processing unit (11) or the arithmetic processing element (12a). , B, c ...) Is mapped to a specific memory space.

【0012】なお、演算処理要素(12a,b,c…)
は、次の3つの状態を持っている。 <A> 実行 <B> リセット <C> ホールド 実行<A>は、演算処理要素が演算処理要素に接続され
ているメモリ・バンクのメモリに書き込まれたコードに
従って処理を実行している状態である。
The arithmetic processing elements (12a, b, c ...)
Has the following three states. <A> Execution <B> Reset <C> Hold Execution <A> is a state in which the arithmetic processing element is executing processing according to the code written in the memory of the memory bank connected to the arithmetic processing element. .

【0013】リセット<B>状態は、現在の演算処理要
素の状態とは無関係に、あるメモリの特定アドレスに制
御が移され、実行<A>状態になることを意味してい
る。そして、ホールド<C>状態は演算処理要素の動作
が停止している状態である。ホールド<C>状態が解除
されると、その前の状態から演算処理要素は実行<A>
を開始する。
The reset <B> state means that control is transferred to a specific address of a certain memory and the execution <A> state is entered regardless of the current state of the arithmetic processing element. The hold <C> state is a state in which the operation of the arithmetic processing element is stopped. When the hold <C> state is released, the arithmetic processing element executes from the previous state <A>
To start.

【0014】このような演算処理要素の3つの状態は、
通常の計算機の3つの状態と全く同じものである。ま
た、ホスト演算処理装置(11)は、演算処理要素(1
2a,b,c…)に対してリセット信号を送ることがで
きる。演算処理要素(12a,b,c…)はこのリセッ
ト信号によりリセット状態になる。また、演算処理要素
(12a,b,c…)の初期状態はホールド状態となっ
ている。
The three states of such an arithmetic processing element are:
It is exactly the same as the three states of a normal computer. In addition, the host arithmetic processing unit (11) includes an arithmetic processing element (1
2a, b, c ...), a reset signal can be sent. The arithmetic processing elements (12a, b, c ...) Are reset by this reset signal. The initial state of the arithmetic processing elements (12a, b, c ...) Is the hold state.

【0015】さらに具体的に説明するために、図2を示
すと、ホスト演算処理装置(11)と、2台の演算処理
要素(12a)(12b)、1バンクのメモリ容量が1
28Kバイトのメモリ・バンク(n0〜n15)から構
成される並列計算機システムにおいて、まず、16のメ
モリ・バンク(n0〜n15)を、演算処理要素(12
a)(12b)側に接続する。バンク番号(n)0から
7までの各メモリ・バンクは演算処理要素(12a)の
メモリ・アドレス0番地から128Kバイトごとに区切
られた8つのメモリ空間に接続する。すなわち、メモリ
・バンクn0はメモリ・アドレス0〜1FFFF(16
進数表示)、メモリ・バンクn1はメモリ・アドレス2
0000〜3FFFF、メモリ・バンクn2はメモリ・
アドレス40000〜5FFFF・・・・、メモリ・バ
ンクn7はメモリ・アドレスE0000〜FFFFFに
接続される。同様に、演算処理要素(12b)には、メ
モリ・バンクn8〜メモリ・バンクn15を接続する。
演算処理要素とこのように演算処理要素のメモリ空間に
接続されているメモリ・バンクにより、完全に1つの計
算機としての機能を果す。したがって、この計算機シス
テムでは、ホスト演算処理装置(11)と2つの演算処
理要素(12a)(12b)による2台の計算機との合
計3台の計算機によって並列計算機システムが構成され
ている。各メモリ・バンクn0〜15はホスト演算処理
装置(11)により制御されるスイッチ(13)によ
り、演算処理要素(12a)(12b)のバスから切り
離され、ホスト演算処理装置(11)のバスに接続する
ことができる。このときホスト演算処理装置(11)に
接続されるメモリ・アドレスを仮に80000〜9FF
FFとすることができる。
For more detailed explanation, referring to FIG. 2, a host arithmetic processing unit (11), two arithmetic processing elements (12a) (12b), and one bank have a memory capacity of one.
In a parallel computer system composed of 28 Kbyte memory banks (n0 to n15), first, 16 memory banks (n0 to n15) are set to the arithmetic processing elements (12
a) Connect to the (12b) side. Each of the memory banks having bank numbers (n) 0 to 7 is connected to eight memory spaces separated from the memory address 0 of the arithmetic processing element (12a) by 128 Kbytes. That is, the memory bank n0 has memory addresses 0 to 1FFFF (16
Memory number n1 is memory address 2
0000-3FFFF, memory bank n2 is memory
The addresses 40000 to 5FFFF ..., And the memory bank n7 are connected to the memory addresses E0000 to FFFFF. Similarly, the memory banks n8 to n15 are connected to the arithmetic processing element (12b).
The arithmetic processing element and the memory bank thus connected to the memory space of the arithmetic processing element completely function as one computer. Therefore, in this computer system, a parallel computer system is configured by a total of three computers including the host arithmetic processing unit (11) and two computers including the two arithmetic processing elements (12a) and (12b). Each of the memory banks n0 to 15 is separated from the bus of the arithmetic processing element (12a) (12b) by the switch (13) controlled by the host arithmetic processing unit (11), and is connected to the bus of the host arithmetic processing unit (11). Can be connected. At this time, if the memory address connected to the host arithmetic processing unit (11) is 80000-9FF
It can be FF.

【0016】このような構造であれば、ホスト演算処理
装置(11)と演算処理要素(12a)(12b)間の
データ交換はメモリ・バンクのスイッチの切換えと切換
えられたメモリ・バンク上のデータのリード/ライトに
より高速に実行することが可能となる。すなわち、たと
えば、演算処理要素(12a)のメモリ・バンクn0に
演算処理要素が実行すべきコードを、メモリ・バンクn
4にそのコードが処理されるデータをホスト演算処理装
置(11)から演算処理要素(12a)に送り、演算処
理要素(12a)で与えられたコードを実行し、計算結
果をメモリ・バンクn5に出力するものとする。このと
き、ホスト演算処理装置(11)は、まずメモリ・バン
クn0をホスト演算処理装置(11)に切換え、ファイ
ルからコードを読み出し、ホスト演算処理装置(11)
のメモリ・アドレス80000〜9FFFFへ書き込
む。すなわち、メモリ・バンクn0にコードが書き込ま
れたことになる。同様にして、メモリ・バンクn4にも
データを書き込む。このような準備が整った後、演算処
理要素(12a)は与えられたコードを実行し、結果を
メモリ・バンクn4に出力する。演算処理要素(12
a)での処理が終了したき、メモリ・バンクn4をホス
ト演算装置(11)に接続する。ホスト演算処理装置
(11)は演算処理要素(12a)の処理結果を得る。
ホスト演算処理装置(11)は処理結果を得た後、新た
なデータをメモリ・バンクn4に書き出し、演算処理要
素(12a)に送れば、演算処理要素(12a)は与え
られたデータに基づいて次の処理を開始する。演算処理
要素(12b)についても同様な手続きでホスト演算処
理装置(11)から与えられたコードとデータについ
て、処理を行なうことができる。演算処理要素(12
a)と演算処理要素(12b)に同じコードで、異なる
データの処理を並列で実行させる場合には、まず、メモ
リ・バンクn0とメモリ・バンクn8を同時にホスト演
算処理装置(11)に接続し、この2つのメモリ・バン
クに同時にコードを書き込む。その後、メモリ・バンク
n4とメモリ・バンクn12にそれぞれのデータを書き
込んで、演算処理要素(12a)と演算処理要素(12
b)での処理を開始すれば、異なるデータの処理を並列
に実行することができる。
With such a structure, the data exchange between the host arithmetic processing unit (11) and the arithmetic processing elements (12a) (12b) is performed by switching the memory bank switch and the data on the switched memory bank. It becomes possible to execute at high speed by reading / writing. That is, for example, the code to be executed by the arithmetic processing element is stored in the memory bank n0 of the arithmetic processing element (12a).
4, the data for which the code is processed is sent from the host processing unit (11) to the processing element (12a), the code given by the processing element (12a) is executed, and the calculation result is stored in the memory bank n5. It shall be output. At this time, the host arithmetic processing unit (11) first switches the memory bank n0 to the host arithmetic processing unit (11), reads the code from the file, and then the host arithmetic processing unit (11).
Write to memory addresses 80000 to 9FFFF. That is, the code has been written in the memory bank n0. Similarly, data is written in the memory bank n4. After such preparation is completed, the arithmetic processing element (12a) executes the given code and outputs the result to the memory bank n4. Arithmetic processing element (12
When the processing in a) is completed, the memory bank n4 is connected to the host arithmetic unit (11). The host arithmetic processing unit (11) obtains the processing result of the arithmetic processing element (12a).
After obtaining the processing result, the host arithmetic processing unit (11) writes new data to the memory bank n4 and sends it to the arithmetic processing element (12a), and the arithmetic processing element (12a) is based on the given data. Starts the next process. With respect to the arithmetic processing element (12b), the code and data given from the host arithmetic processing unit (11) can be processed by the same procedure. Arithmetic processing element (12
a) and the arithmetic processing element (12b) with the same code to execute different data processing in parallel, first, the memory bank n0 and the memory bank n8 are simultaneously connected to the host arithmetic processing unit (11). , Write code simultaneously to these two memory banks. After that, the respective data are written in the memory bank n4 and the memory bank n12, and the arithmetic processing element (12a) and the arithmetic processing element (12
If the process in b) is started, different data can be processed in parallel.

【0017】メモリ・バンクのホスト演算処理装置と演
算処理要素との切り換えは切り換えスイッチ(13)で
行なうが、この切り換えスイッチ(13)の制御は、す
べてホスト演算処理装置(11)が行なう。その場合、
次のような構造・機能をもつようにすることができる。 <ア>スイッチの制御は、ホスト演算処理装置で行な
う。
The changeover switch (13) is used to switch between the host arithmetic processing unit and the arithmetic processing elements of the memory bank, and the changeover switch (13) is entirely controlled by the host arithmetic processing unit (11). In that case,
It is possible to have the following structures and functions. <A> The switch is controlled by the host arithmetic processing unit.

【0018】<イ>初期状態では、スイッチはすべて演
算処理要素側に接続する。
<A> In the initial state, all the switches are connected to the arithmetic processing element side.

【0019】<ウ>ホスト演算処理装置側に切換えられ
たときは、次の2つのモードを用意する。 (a)WO(Write only)モード (b)RW(read/write)モード <エ>RWモードでは、ホスト演算処理装置のバスに接
続できるメモリ・バンクは1つだけとする。
<C> When switched to the host arithmetic processing unit side, the following two modes are prepared. (A) WO (Write only) mode (b) RW (read / write) mode <D> In the RW mode, only one memory bank can be connected to the bus of the host arithmetic processing unit.

【0020】<オ>WOモードでは、複数のメモリ・バ
ンクが同時にホスト演算処理装置のバスに接続できる。 <カ>メモリ・バンクの接続状態を示す、スイッチ状態
レジスタを用意する。このレジスタは、たとえば、メモ
リ・バンクに対応するビットのフラグがセットされてい
るとき、メモリ・バンクはホスト演算処理装置に接続さ
れていることを示す。セットされていないときは、演算
処理要素側に接続されているものとする。各ビットのフ
ラグのセットはホスト演算処理装置が行なう。フラグの
リセットは、スイッチがホスト演算処理装置バスから演
算処理要素側に切換わったとき、自動的に行なわれる。
各演算処理要素は自分が所有するメモリ・バンクのスイ
ッチ状態レジスタを読み出すことができる。レジスタの
各ビットの状態の変化に対して、変化ビットに対応する
メモリ・バンクをもつ演算処理要素に割込み信号を発生
する。
<E> In WO mode, a plurality of memory banks can be simultaneously connected to the bus of the host processing unit. <F> Prepare a switch status register that indicates the connection status of the memory bank. This register indicates that the memory bank is connected to the host processing unit when, for example, the flag of the bit corresponding to the memory bank is set. When it is not set, it is assumed that it is connected to the processing element side. The host arithmetic processing unit sets the flag of each bit. The flag is reset automatically when the switch is switched from the host processor bus to the processor element side.
Each processing element can read the switch status register of its own memory bank. For a change in the state of each bit of the register, an interrupt signal is generated to the arithmetic processing element having the memory bank corresponding to the changed bit.

【0021】<キ>スイッチ切換え用のコマンドは次の
3つとする。 WO,n メモリnをWOモードでホスト演算処理
装置バスに接続する。
<K> There are the following three commands for switching the switch. WO, n Memory n is connected to the host processor bus in WO mode.

【0022】RW,n メモリnをRWモードでホ
スト演算処理装置バスに接続する。 RESET ホスト演算処理装置に接続されているメ
モリをPEバスに戻す。 ただし、nは、メモリ・バンク番号である。
RW, n Memory n is connected to the host processor bus in RW mode. RESET Returns the memory connected to the host processing unit to the PE bus. However, n is a memory bank number.

【0023】<ク>WOコマンドのシーケンスは次の通
りとする。
<K> The WO command sequence is as follows.

【0024】<1>スイッチ状態レジスタのnビットに
フラグをセットする。 <2>もし、ホスト演算処理装置にRWモードで接続さ
れているメモリ・バンクがあれば、これを演算処理要素
側に切換える。 <3><1>のフラグによる演算処理要素への割込みが
受け付けられるまでの間、待つ。ただし、演算処理要素
がホールド状態のときは、直ちに4に移る。
<1> A flag is set in n bits of the switch status register. <2> If the host arithmetic processing unit has a memory bank connected in the RW mode, this is switched to the arithmetic processing element side. <3> Wait until the interrupt to the arithmetic processing element by the flag of <1> is accepted. However, when the arithmetic processing element is in the hold state, the process immediately proceeds to 4.

【0025】<4>メモリ・バンクnをホスト演算処理
装置バスに接続する。
<4> Connect memory bank n to the host processor bus.

【0026】<ケ>RWコマンドのシーケンスは次の通
りとする。 <1>スイッチ状態レジスタのnビットにフラグをセッ
トする。 <2>もし、ホスト演算処理装置バスに接続されている
メモリ・バンクがあれば、このすべてを演算処理要素側
に切換える。 <3><1>のフラグ変化による演算処理要素への割込
みが受け付けられるまでの間、待つ、ただし、演算処理
要素がホールド状態のときは、直ちに次の<4>に移
る。
<X> The sequence of the RW command is as follows. <1> Set a flag in the n-bit of the switch status register. <2> If there is a memory bank connected to the host arithmetic processing unit bus, all of them are switched to the arithmetic processing element side. <3> Wait until the interrupt to the arithmetic processing element due to the flag change of <1> is accepted. However, if the arithmetic processing element is in the hold state, immediately move to the next <4>.

【0027】<4>メモリ・バンクnをホスト演算処理
装置バスに接続する。
<4> Connect memory bank n to the host processor bus.

【0028】<コ>RESETコマンドのシーケンスに
ついては次のようにする。ホスト演算処理装置(11)
バスに接続されているすべてのメモリ・バンクを演算処
理要素側に切換える。また、演算処理要素では、スイッ
チ状態レジスタに関して、次のような機能をもつことと
する。
<CO> The sequence of the RESET command is as follows. Host processing unit (11)
Switch all memory banks connected to the bus to the processing element side. The arithmetic processing element has the following functions for the switch status register.

【0029】1)スイッチ状態レジスタのビットの変化
に対して、出される割込みに対応する。 2)スイッチ状態レジスタの内容を読取ることができ
る。 3)ホスト演算処理装置に対して、割込み信号を発生す
る。
1) Corresponds to an interrupt issued for a change in the bit of the switch status register. 2) The contents of the switch status register can be read. 3) Generate an interrupt signal to the host arithmetic processing unit.

【0030】以上のような機能をもつ並列計算機の制御
の1例は、次のようになる。すなわち、初期状態では、
メモリ・バンクn0〜n15はすべて演算処理要素(1
2a)(12b)に接続されている。また、この演算処
理要素(12a)(12b)はホールド状態となってい
る。ホスト演算処理装置(11)は、演算処理要素(1
2a)、演算処理要素(12b)のメモリ・バンクに対
し、しかるべきコードあるいはデータを送る。各演算処
理要素(12a)(12b)に対して、ホスト演算処理
装置(11)からメモリ・バンクにコードおよびデータ
が書き込まれて、演算処理要素(12a)(12b)が
実行可能な状態になったなら、ホスト演算処理装置(1
1)はその演算処理要素(12a)(12b)に対し
て、リセット信号を送る。リセット信号を受けた演算処
理要素(12a)(12b)は、ホスト演算処理装置
(11)から送られてきたコードとデータに従って実行
状態となる。勿論、演算処理要素にある定まった特定の
実行用のコードをROMとして用意しておいてもよい。
この場合は、初期状態で、ホスト演算処理装置(11)
から直ちにリセット信号を送ることができる。
An example of control of the parallel computer having the above functions is as follows. That is, in the initial state,
The memory banks n0 to n15 are all processing elements (1
2a) and (12b). The arithmetic processing elements (12a) and (12b) are in the hold state. The host arithmetic processing unit (11) includes an arithmetic processing element (1
2a), sending appropriate code or data to the memory bank of the arithmetic processing element (12b). For each arithmetic processing element (12a) (12b), code and data are written from the host arithmetic processing unit (11) to the memory bank, and the arithmetic processing elements (12a) (12b) are ready to be executed. If so, the host processor (1
1) sends a reset signal to the arithmetic processing elements (12a) (12b). The arithmetic processing elements (12a) and (12b) that have received the reset signal are put into the execution state according to the code and data sent from the host arithmetic processing unit (11). Of course, a certain specific execution code in the arithmetic processing element may be prepared as a ROM.
In this case, in the initial state, the host arithmetic processing unit (11)
A reset signal can be sent immediately from.

【0031】ホスト演算処理装置(11)からのリセッ
ト信号を受けた演算処理要素(12a)(12b)は、
実行状態となり、各演算処理要素はそれぞれ並列に動作
する。ホスト演算処理装置(11)と演算処理要素(1
2a)(12b)間のデータ通信は、メモリ・バンクの
切換えで高速に行なうことができる。どちら側からも相
手に割込み信号を発生することができるので、メモリ・
バンク切換えのと通信の手順をプログラム化しておけ
ば、双方から必要なときに必要とするデータを相手側に
送信し、また相手側からのデータを受信することができ
る。
The arithmetic processing elements (12a) (12b) receiving the reset signal from the host arithmetic processing unit (11),
In the execution state, the respective arithmetic processing elements operate in parallel. The host arithmetic processing unit (11) and the arithmetic processing element (1
Data communication between 2a and 12b can be performed at high speed by switching memory banks. Since an interrupt signal can be generated from either side to the other
If the bank switching and communication procedures are programmed, both sides can send necessary data to the other party when necessary and can receive the data from the other party.

【0032】演算処理要素(12a)(12b)のデー
タ通信は、ホスト演算処理装置(11)を介して行なわ
れることになる。この場合、データ送り出しの演算処理
要素(12a)(12b)のメモリ・バンクをホスト演
算処理装置(11)に接続し、このメモリ・バンクのデ
ータを一旦ホスト演算処理装置(11)のメモリにコピ
ーした後、送り側のメモリ・バンクをホスト演算処理装
置(11)に接続して、コピーしたデータを書き込むと
いう手順になる。ホスト演算処理装置(11)のメモリ
にコピーせずに効率的に演算処理要素(12a)(12
b)間通信を実行するには、メモリ・バンクに接続する
ホスト演算処理装置(11)側のメモリ空間を8000
0〜9FFFFの1つだけではなく、複数にすればよ
い。たとえば、ホスト演算処理装置(11)側のメモリ
・アドレスA0000〜BFFFFのメモリ空間もメモ
リ・バンクと接続できるようにすれば、データの発信元
のメモリ・バンクをメモリ・アドレス80000〜9F
FFFに接続し、データの受け側のメモリ・バンクをメ
モリ・アドレスA0000〜BFFFFに接続する。こ
のようにすれば、演算処理要素(12a)(12b)間
のデータ転送はホスト演算処理装置(11)内のメモリ
転送で実行できる。
Data communication between the arithmetic processing elements (12a) and (12b) is performed via the host arithmetic processing unit (11). In this case, the memory bank of the arithmetic processing element (12a) (12b) for sending out data is connected to the host arithmetic processing unit (11), and the data of this memory bank is once copied to the memory of the host arithmetic processing unit (11). After that, the memory bank on the sending side is connected to the host arithmetic processing unit (11) to write the copied data. Efficiently processing elements (12a) (12) without copying to the memory of the host processing unit (11).
b) In order to execute inter-communication, the memory space on the side of the host processing unit (11) connected to the memory bank is set to 8000.
Not only one of 0 to 9FFFF, but a plurality of them may be used. For example, if the memory space of the memory addresses A0000 to BFFFF on the side of the host arithmetic processing unit (11) can also be connected to the memory bank, the memory bank of the source of the data will have memory addresses of 80000 to 9F.
The memory bank on the data receiving side is connected to the memory addresses A0000 to BFFFF. In this way, data transfer between the arithmetic processing elements (12a) and (12b) can be executed by memory transfer in the host arithmetic processing unit (11).

【0033】メモリ・バンク切換えによるデータ通信を
除いては、演算処理要素(12a)(12b)も完全な
1個の計算機として動作する。このことは、演算処理要
素(12a)(12b)もホスト演算処理装置(11)
と同じ機能をもつことができることを意味する。もし、
演算処理要素(12a)(12b)にこのホスト演算処
理装置(11)をもつスイッチ機能、制御機能をもたせ
れば、図3に例示したように、演算処理要素(12a)
(12b)も1つのホスト演算処理装置(11)とな
り、その下にいくつかの演算処理要素(たとえば12a
a、12ab...)を接続することが可能となる。ピラミ
ッド状に演算処理要素を増加させることが可能となり、
大規模な並列計算機を容易に構成することができる。
Except for data communication by memory bank switching, the arithmetic processing elements (12a) and (12b) also operate as a complete computer. This means that the arithmetic processing elements (12a) and (12b) are also the host arithmetic processing unit (11).
It means that it can have the same function as. if,
If the arithmetic processing elements (12a) and (12b) have a switch function and a control function having the host arithmetic processing unit (11), as shown in FIG. 3, the arithmetic processing elements (12a)
(12b) also becomes one host arithmetic processing unit (11), and several arithmetic processing elements (for example, 12a)
a, 12ab ...) can be connected. It is possible to increase the number of processing elements in a pyramid shape,
A large-scale parallel computer can be easily constructed.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように、この発明によって、1台
のホスト演算処理装置にメモリ・バンクを介して星状に
接続された複数の演算処理要素で構成される並列計算機
が実現される。各演算処理要素は完全な独立した計算機
を構成する。ホスト演算処理装置、各演算処理要素間の
データ転送は、演算処理要素のメモリ・バンクをホスト
演算処理装置に接続することにより、ホスト演算処理装
置内のデータのメモリ転送として実行することができ
る。メモリ・バンク切換えは1入出力命令で実行でき
る。このため、非常に高速でデータ通信ができる。WO
モードを用いれば、複数の演算処理要素のメモリ・バン
クに同時にデータやプロクラム・コードを書き出すこと
ができる。
As described above, according to the present invention, a parallel computer including a plurality of arithmetic processing elements connected to one host arithmetic processing unit in a star shape via a memory bank is realized. Each processing element constitutes a completely independent computer. The data transfer between the host processing unit and each processing element can be executed as a memory transfer of data in the host processing unit by connecting the memory bank of the processing element to the host processing unit. Memory bank switching can be executed by one input / output instruction. Therefore, data communication can be performed at extremely high speed. WO
The mode can be used to write data or program code to the memory banks of multiple processing elements at the same time.

【0035】また、メモリ・バンクの切換え制御は一括
してホスト演算処理装置が行なうため、競合問題が発生
せず、簡単な制御手順で効率のよいものとなる。さらに
は、演算処理要素にホスト演算処理装置としての機能を
備えることもできる。このようにすると演算処理要素の
下にさらに複数の演算処理要素を接続することが可能と
なり、規模の大きな並列計算機システムを容易に作り上
げることができる。
Further, since the memory bank switching control is collectively performed by the host arithmetic processing unit, no conflict problem occurs and a simple control procedure results in good efficiency. Further, the arithmetic processing element can be provided with a function as a host arithmetic processing device. By doing so, it becomes possible to connect a plurality of arithmetic processing elements below the arithmetic processing elements, and a large-scale parallel computer system can be easily constructed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例である並列計算機システム
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a parallel computer system that is an embodiment of the present invention.

【図2】演算処理要素2台、128Kバイトのメモリ・
ブロック16で構成したシステム例を示すブロック図で
ある。
[FIG. 2] Two arithmetic processing elements, a memory of 128 Kbytes
3 is a block diagram showing an example of a system configured by block 16. FIG.

【図3】演算処理要素の下に更に演算処理要素を接続し
て、ピラミット状に演算処理要素を配置システム図であ
る。
FIG. 3 is a system diagram in which arithmetic processing elements are further connected below the arithmetic processing elements and the arithmetic processing elements are arranged in a pyramid shape.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ホスト演算処理装置 12 演算処理要素群 12a,12b,12c 演算処理要素 13 スイッチ装置 14 メモリ・バンク群 15 スイッチ制御装置 11 Host Arithmetic Processing Unit 12 Arithmetic Processing Element Group 12a, 12b, 12c Arithmetic Processing Element 13 Switch Device 14 Memory Bank Group 15 Switch Control Device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ホストとなる1つの演算処理装置と、この
演算処理装置をとりまくいくつかの演算処理要素、およ
び通常は演算処理要素のバス・ラインに結合されている
が、スッチにより演算処理要素のバス・ラインから切り
離されてホスト演算処理装置のバス・ラインと結合でき
るいくつかのメモリ・バンクとを有し、このメモリ・バ
ンクをホスト演算処理装置および演算処理要素のいずれ
かと結合するためのスイッチ装置とともに、スイッチ装
置をホスト演算処理装置から制御するための制御装置と
を備えてなることを特徴とする並列計算機装置。
1. A processor as a host, several processor elements surrounding the processor, and usually a processor element coupled to a bus line of the processor element by a switch. And a number of memory banks that are decoupled from the bus lines of the host processor and can be coupled to the bus lines of the host processor, for coupling this memory bank with either the host processor or the processor elements. A parallel computer device comprising a switch device and a control device for controlling the switch device from a host arithmetic processing device.
【請求項2】請求項1のデジタル計算機システムにおい
て、メモリ・バンクの1つが前記スイッチ装置によって
ある演算処理要素に結合されたとき、その演算処理要素
に対し割込み信号を発生し、かつ結合したメモリ・バン
クの情報を与える制御装置を備えてなることを特徴とす
る並列計算機装置。
2. The digital computer system according to claim 1, wherein when one of the memory banks is coupled to an arithmetic processing element by the switch device, an interrupt signal is generated for the arithmetic processing element and the combined memory. A parallel computer device characterized by comprising a control device for giving bank information.
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