JPH06149761A - 複合型システム演算装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】演算の実行に供される演算装置の数によらない
スケジューリング、および演算不要となった副システム
の動的検出によるむだな演算の回避を可能とした、簡易
な手段により構成される複合型システム演算装置および
方法を提供する。 【構成】複合型システムのための演算装置において、使
用できる演算装置の数に係わりなく、外部から与えられ
た複合型システム構成情報のみを基に複合型システムの
信号の合流点の順位付を主体とする手法で副システムの
演算順序の設定を実施する演算順序設定手段を設け、そ
の演算順序に基づいて副システムの演算順序を制御す
る。実行すべき副システムの選択においては、後発的に
演算不要となった副システムの削除、並列演算可能な複
数の副システムの選択、先に演算可能となった下位の順
序の副システムの飛び越し選択など演算途中の動的に変
化する諸状態を考慮した効率的な演算順序の制御が可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の副システムによ
り構成される複合型システムの演算装置および演算方法
に関し、特に、前記複合型システムの並列演算可能部分
を互いに独立に動作する複数の演算装置により演算させ
て演算の高速化を図るための装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の副システムにより構成される複合
型システムが、図３の例のように独立に演算できる複数
の副システムを有するシステムである場合、前記副シス
テムをただ１つの演算装置を用いて逐次的に演算するの
に比較して、その独立演算可能部分を並列動作可能な複
数の演算装置を用いて同時に演算する手法の方が効率的
であり、演算の高速化のためにしばしば用いられる。こ
の並列演算手法は、特にニューラルネットワークにより
構成されるような大規模な副システムへの適用において
有効である。

【０００３】従来、上記手法の実施においては、前記複
合型システムからの並列演算可能な副システムを有する
部分の抽出と、その部分の結合関係などの構造および並
列演算の実行に供される演算装置の数とを考慮して、並
列演算のスケジューリングを実施していた。従って、複
合型システムの演算の性能は比較的効果的な向上が期待
できるものの、一方、そのようなスケジューリング操作
のためには複雑なスケジューリング手段が要求されると
いう不具合があった。

【０００４】また、前記操作においては、演算の実行に
供される演算装置の数を基にスケジューリングが実施さ
れるので、前記演算装置の数が変わった場合、前記スケ
ジューリングは無効になり、新たなスケジューリングが
必要であった。

【０００５】さらに、当該複合型システムの演算実行中
に、他の副システムの演算結果により演算が不要となっ
た副システムが発生しても、それを動的に検出すること
はできず、当該不要の演算をそのまま行っていた。前記
演算不要となった副システムの発生は比較的高頻度であ
り、当該不要の演算の実行が、演算の高速化および資源
の有効性の妨げとなっている。

【０００６】そこで、従来の複合型システム演算装置の
演算性能に比較して同等の性能を有し、簡易な手法で上
記欠点を解消したスケジューリング手段を有する複合型
システム演算装置の開発が望まれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情を
考慮してなされたもので、演算の実行に供される演算装
置の数によらないスケジューリング、および演算不要と
なった副システムの動的検出によるむだな演算の回避を
可能とした、簡易な手段により構成される複合型システ
ム演算装置および方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明における第１の課
題解決手段は、外部から与えられる複数の副システムの
連結よりなる複合型システムの構造に関する所定の情報
を基に前記複数の副システムの演算順序を予め設定する
演算順序設定手段と、前記設定された演算順序を記憶す
る演算順序記憶手段と、外部から与えられる前記副シス
テムの演算内容に関するデータと前記副システムの演算
に供される入出力データとを記憶するためのデータ記憶
手段と、前記副システムの演算を実行するための少なく
とも１つの演算実行手段と、前記複合型システムの初段
を構成する少なくとも１つの副システムへの入力となる
少なくとも１つのデータを外部から入力し、前記複合型
システムの最終段を構成する少なくとも１つの副システ
ムの演算実行により得られる少なくとも１つのデータを
外部へ出力する演算制御手段であって、前記演算順序記
憶手段に記憶されている演算順序に基づいて次に演算す
べき副システムを選択し、前記演算実行手段のうちから
次の演算に供する演算実行手段を選択し、前記データ記
憶手段に記憶されている当該副システムの演算内容に関
するデータおよび当該副システムへの入力となるデータ
を前記演算実行手段に与え、前記演算実行手段から当該
副システムの演算実行により得られるデータを前記デー
タ記憶手段に記憶するための演算制御手段とを有するこ
とを特徴とする。

【０００９】本発明における第２の課題解決手段は、複
数の副システムの連結よりなる複合型システムの構造に
関する所定の情報を入力する入力手段と、前記所定の情
報を基にして、前記複合型システムを構成する全副シス
テムより演算単位を生成する生成手段と、前記演算単位
より信号の合流点を抽出する第１の抽出手段と、前記合
流点のうちから切り替え合流点を抽出する第２の抽出手
段と、抽出された全合流点を順序付けする第１の順序付
手段と、合流点ごとに当該合流点に入力を与える演算単
位を順序付けする第２の順序付手段と、前記合流点ごと
に付けられた演算単位の順序および前記合流点の順序を
基に全演算単位を順序付けする第３の順序付手段と、前
記順序付けされた演算単位を基に全副システムを順序付
けして、全副システムの演算順序データを作成する作成
手段と、当該作成された全副システムの演算順序データ
を出力する出力手段とを有することを特徴とする。

【００１０】第３の課題解決手段は、複数の副システム
の連結よりなる複合型システムの構造に関する所定の情
報と当該複合型システムへの入力データを入力する第１
のステップと、前記所定の情報を基にして、次段の副シ
ステムの特性に影響を与える副システムおよび信号の入
出力関係において前段側にある副システムを優先しつ
つ、全副システムの演算順序を示す演算順序テーブルを
作成する第２のステップと、前記次段の副システムの特
性に影響を与える副システムの演算結果、関連する、他
の副システムの演算が不要になったことを検出し、当該
副システムを前記演算順序テーブルから削除する第３の
ステップと、前記演算順序テーブルに基づいて、演算実
行すべき副システムと、それに供する演算装置を選択
し、当該演算を実行させる第４のステップと、当該複合
型システムの演算の結果得られるデータを出力する第５
のステップとを具備することを特徴とする。

【００１１】本発明における第４の課題解決手段は、複
数の副システムの連結よりなる複合型システムの構造に
関する所定の情報を入力する第１のステップと、前記所
定の情報を基にして、前記複合型システムを構成する全
副システムより演算単位を生成する第２のステップと、
前記演算単位より信号の合流点を抽出する第３のステッ
プと、前記合流点のうちから切り替え合流点を抽出する
第４のステップと、抽出された全合流点を順序付けする
第５のステップと、合流点ごとに当該合流点に入力を与
える演算単位を順序付けする第６のステップと、前記合
流点ごとに付けられた演算単位の順序および前記合流点
の順序を基に全演算単位を順序付けする第７のステップ
と、前記順序付けされた演算単位を基に全副システムを
順序付けして、全副システムの演算順序データを作成す
る第８のステップと、当該作成された全副システムの演
算順序データを出力する第９のステップとを有すること
を特徴とする。

【００１２】

【作用】複合型システム演算装置に設けられた演算順序
設定手段は、外部から与えられた複合型システム構成情
報を基に、第１に複数の副システムの演算結果を入力と
する信号の合流点に位置する副システムに対する順位付
を、第２に各合流点内での副システムに対する順位付を
実施する手法で、使用できる演算装置の数に係わりな
く、副システムの演算順序の設定を実施する。

【００１３】演算制御手段はその設定された副システム
の演算順序に基づいて、次に演算すべき副システムおよ
びそれに供する演算実行手段を選択し、当該副システム
の演算内容に関するデータおよび当該副システムへの入
力となるデータを選択された演算実行手段に与える。演
算実行手段は所定の演算を実行し、その演算結果はデー
タ記憶手段に格納される。以上の選択から格納までを繰
り返すことにより、最終的に複合型システムの演算結果
が得られる。

【００１４】実行すべき副システムの選択においては、
後発的に演算不要となった副システムの削除、並列演算
可能な複数の副システムの選択、先に演算可能となった
下位の演算順序の副システムの飛び越し選択など演算途
中に動的に変化する諸状態を考慮した効率的な演算順序
の制御が可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。

【００１６】図１は、本発明の実施例に係る複合型シス
テム演算装置２を示すブロック図である。ここで、複合
型システムとは、例えば図３に示すような複数の副シス
テム（SUB1〜SUB10 ）の連結により構成されるシステム
であり、各副システムは単なる加減乗除等に止まらず、
ニューラルネットワーク等により構成される複雑なもの
あるいは大規模のものであってもよい。複合型システム
では、前段副システムの出力が後段副システムの入力と
なり、各副システムの演算を進めていくことにより、最
終的に複合型システムとしての演算結果が得られる。

【００１７】まず、図１の装置構成について説明する。
複合型システム演算装置２は、前記複合型システムの演
算を行うための装置であり、制御部４、演算順序記憶部
６、演算データ記憶部８、システムデータ記憶部１０お
よび１つまたは２つ以上の演算装置１〜ｎ（１２ａ〜１
２ｎ）により構成される。前記演算順序記憶部６、前記
演算データ記憶部８、前記システムデータ記憶部１０お
よび前記演算装置１〜ｎ（１２ａ〜１２ｎ）は、全て前
記制御部４に接続および制御される。

【００１８】前記制御部４は、外部から複合型システム
に対する入力データINPUT および複合型システム構成情
報CSINFOを入力し、後述するような手法および動作によ
り複合型システムの演算を実行し、前記複合型システム
の演算結果のデータOUTPUTを外部へ出力する。

【００１９】前記演算順序記憶部６は、後述する手法に
より得られる表１に示すような複合型システムを構成す
る複数の副システムの演算順序を示す演算順序テーブル
を格納するための情報記憶媒体である。

【００２０】

【表１】

【００２１】前記演算データ記憶部８は、前記副システ
ムに供する入出力データを格納するための情報記憶媒体
である。ここで、前記データINPUT および前記データOU
TPUTは、前記制御部４の内部に保持してもよいし、前記
演算データ記憶部８に格納してもよい。

【００２２】前記システムデータ記憶部１０は、前記複
合型システム構成情報CSINFOに含まれる各副システムの
構造すなわち演算内容を示すデータ（例えば、加減乗除
命令とかニューラルネットワークの構造等、以下構造デ
ータという）を各副システムごとに格納するための情報
記憶媒体である。

【００２３】前記演算順序記憶部６、前記演算データ記
憶部８および前記システムデータ記憶部１０は、半導体
メモリおよび／またはハードディスク等により構成され
てもよい。

【００２４】前記演算装置１〜ｎ（１２ａ〜１２ｎ）
は、それぞれ相互に独立の演算装置であり、与えられる
前記副システムの構造データおよび当該副システムへの
入力データを基に演算を実行し、演算結果を出力する。

【００２５】次に、装置動作について説明する。前記制
御部４は、前記複合型システム構成情報CSINFOを入力
し、それを基に、後述する手法を用いて前記複合型シス
テムを構成する複数の副システムの演算順序を指示する
ための演算順序テーブルを予め作成し、前記演算順序記
憶部６に格納し、また、前記システムデータ記憶部１０
に、前記構造データを各副システムごとに格納する。次
に、前記演算装置１〜ｎ（１２ａ〜１２ｎ）を初期化す
る。そして、前記演算順序テーブルに基づいて次に実行
すべき副システムを選択し、使用可能な演算装置を検出
し、それを当該副システムに割り付け、前記システムデ
ータ記憶部１０に記憶されている当該副システムの構造
データと、外部から与えられた前記入力データINPUT と
を前記割り付けた演算装置に与え、演算を実行させる。
前記制御部４は、演算の終了に応答して、演算結果を前
記演算データ記憶部８に格納させる。

【００２６】以後、前記演算順序テーブルに基づいた副
システムおよび演算装置の選択、当該構造データと当該
副システムの演算に供する入力データおよび／または前
記入力データINPUT の演算装置への受け渡し、演算装置
による演算実行結果の格納を繰り返すことにより、最終
的に前記複合型システムの演算結果すなわち前記データ
OUTPUTが得られる。そして、前記データOUTPUTを外部へ
出力して当該複合型システムの演算を終了する。なお、
上記演算に際して、並列演算可能の副システムに対して
それぞれ演算装置を割り付けて並列に実行させることに
より演算性能の向上を図ることができる。また、前記演
算装置と前記演算データ記憶部８との間での演算結果の
受け渡しの他に、演算装置間で直接入出力データを受け
渡しさせてもよい。

【００２７】次に、前記制御部４による前記演算順序テ
ーブルの作成手法について説明する。まず、前記制御部
４は前記複合型システム構成情報CSINFOを入力する。そ
のシステム構成情報CSINFOには、各副システムの構造デ
ータ、副システム間の入出力関係等が含まれる。例えば
図３の複合型システムに係る前記システム構成情報CSIN
FOには、前記複合型システムはSUB1〜SUB10 の副システ
ムにより構成されること、SUB1の入力はデータINPUT で
あり、SUB1の出力はSUB2およびSUB5に与えられること、
SUB2の入力はSUB1の出力データであり、SUB2の出力はSU
B3に与えられること、副システムSUB1〜SUB10 の各々の
構造データについて等が含まれる。前記制御部４は、そ
のデータを基に、例えば図２に示す手順に従って、演算
順序テーブルを作成する。

【００２８】図２のステップ１において、前記制御部４
は与えられたシステム構成情報CSINFOを基に当該複合型
システムを構成する副システムSUB i を演算単位CU jに
まとめる。なお、副システムの名前SUB i は既に与えら
れているものとする。ただし、適宜リネームを行っても
構わない。演算単位とは、前段の副システムの出力は後
段の副システムのみに入力され、その後段の副システム
には前記前段の副システムの出力のみが入力する連結状
態にある副システムの列を直列結合したものをいう。こ
こで、図３に示す複合型システムにステップ１を適用し
た結果を図４に示す。図ではSUB1〜SUB8からそれぞれCU
1 〜CU8 が生成され、SUB9およびSUB10の結合によりCU9
が生成されている。

【００２９】ステップ２においては、ステップ１の結果
を用いて、信号の合流点JUN k を抽出する。信号の合流
点とは、複数の副システムからの出力が入力される副シ
ステムをいう。ここで、図４に示す演算単位の連結にス
テップ１を適用した結果を図５に示す。図ではJUN1〜JU
N4が抽出されている。各合流点の上のカッコ内の記号
は、各合流点に対応する図４の演算単位を表わす。

【００３０】ステップ３においては、ステップ２で抽出
した合流点のうちから、切替合流点SWJ l を抽出する。
切替合流点とは、複数の副システムからの入力を有し、
そのうちの少なくとも１つの入力データの条件により、
他の少なくとも１つの入力が不要になる特性を有する副
システムをいう。ここで、図５に示す合流点からの切替
合流点の抽出結果を図６に示す。図ではSWJ1が抽出され
ている。切替合流点の上のカッコ内の記号は、切替合流
点に対応する図５の合流点を表わす。

【００３１】ステップ４においては、ステップ３の結果
を考慮して、ステップ２において抽出された合流点を順
位付けする。ステップ４における順位付けのルールを以
下に示す。 第１ルール）切替合流点を優先して順位付をする。 第２ルール）信号の上流にある合流点を優先先して順位
付をする。 第３ルール）前記２つの観点において対等な合流点間の
順位は無作為に付す。 なお、第１ルールは第２ルールに、第２ルールは第３ル
ールに優先する。

【００３２】ここで、上記３つのルールに従って図５の
合流点に順位付けを行った結果を図７に示す。各合流点
の上に記された記号は当該合流点の演算優先順位を表わ
す。第１ルールに従ってSWJ1が優先順位１となり、第２
ルールに従ってJUN1,2および3 が、それぞれ優先順位
２、３および４となる。ステップ５においては、各合流
点ごとに当該合流点内での各演算単位の順位付けを行
う。ステップ５における順位付けのルールを以下に示
す。 第１ルール）切替合流点において当該副システムの特性
に関与する入力を出力する演算単位を優先して順位付を
する。 第２ルール）信号の上流にある演算単位を優先して順位
付をする。 第３ルール）前記２つの観点において対等な演算単位間
の順位は無作為に付す。 なお、第１ルールは第２ルールに、第２ルールは第３ル
ールに優先する。

【００３３】ここで、上記３つのルールに従って、図５
の各合流点ごとに当該合流点内での各演算単位の順位付
けを行った結果を図８に示す。各演算単位の上に記され
た記号は当該合流点内での各演算単位の優先順位を表わ
す。図８（ａ）において、第１ルールに従ってCU7 が優
先順位１となり、第２ルールおよび第３ルールに従って
CU5 およびCU9 がそれぞれ優先順位２、３に、第２ルー
ルに従ってCU8 が優先順位４となる。図８（ｂ）〜
（ｄ）においても、同様に、CU1 が優先順位１に、CU6
優先順位２に、CU5 優先順位３に、CU2 優先順位１に、
CU5 優先順位２に、CU6 優先順位３に、CU3 優先順位４
に、CU3 優先順位１に、CU8 優先順位２に、CU4 優先順
位３になる。

【００３４】ステップ６においては、前記ステップ４の
合流点の順位付け結果および前記ステップ５の各合流点
ごとの当該合流点内での各演算単位の順位付け結果を基
に、ステップ１において生成した全演算単位の順位付け
を行う。ステップ６における順位付けの手順を以下に示
す。 手順１）第１に合流点に対する順位付けをキーとして、
第２に当該合流点内での順位付けをキーとして演算単位
を優先順にソートする。

【００３５】手順２）前記ソート結果において、合流点
として抽出された演算単位が複数の場所に重複して現
れ、最も早く出現している当該演算単位が合流点として
ではなく他の合流点に対する入力を与える１つの演算単
位として出現している場合は、他の場所に出現する合流
点としての当該演算単位に入力を与える演算単位を、そ
っくり前記最も早く出現している演算単位の直前に繰り
込む。 手順３）複数の場所に重複して現れている演算単位につ
いて、最も早く出現しているもの以外を消去する。 ここで、図７および図８の結果を基に、前記手順１によ
るソート結果を表２に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】表２において、演算順位の欄のJUN は各合
流点に対する順位付けを表し、CUは当該合流点内での各
演算単位の順位付けを表し、SRT はソート結果えられる
順位を表す。（ただし、この時点では重複する演算単位
が存在している。）次に、前記手順２および３を表２に
施して得られる演算単位の演算順位を表３に示す。

【００３８】

【表３】

【００３９】表２において、CU5 は演算順位SRT2(JW1-C
U2),SRT7(JW2-CU3),SRT9(JW3-CU2) に出現しているが、
最も早く出現している演算順位SRT2(JW1-CU2) における
CU5 は合流点としてではなく他の合流点に対する入力を
与える１つの演算単位として出現しているので、前記手
順２により、演算順位SRT2(JW1-CU2) におけるCU5 の直
前に、合流点としてのCU5 に入力を与える演算単位であ
る演算順位SRT5(JW2-CU1) のCU1 および演算順位SRT6(J
W2-CU2) のCU6 を繰り込む。従って、表２に比較して表
３の演算順位１のCU7 と演算順位４のCU5 との間にCU1
およびCU6 がそのままの順位でそっくり挿入されている
のは、その操作の結果である。そして、手順３に従い、
複数の場所に重複して現れている演算単位について最も
早く出現しているもの以外を消去すると表３が得られ
る。

【００４０】最後に、ステップ６においては、前記ステ
ップ１において演算単位にまとめた副システムを個々の
副システムに戻し、副システムの演算順序を作成して演
算順序テーブルの作成の全手順を終了する。ただし、複
数の副システムよりなる演算単位を個々の副システムに
戻すときは、それらの副システムを信号の上流に位置す
るものから直列に並べて、当該演算単位の演算順位にお
ける直前の演算単位に係る最後の副システムと直後の演
算単位に係る最先の副システムとの間にそっくり挿入す
る。ここで、表３の演算単位の演算順位から副システム
の演算順序を作成したものを表４に示す。

【００４１】

【表４】

【００４２】CU1 〜CU8 からそれぞれSUB1〜SUB8が得ら
れ、CU9 からSUB9およびSUB10 が得られる。SUB9および
SUB10 はSUB5およびSUB8の間に挿入され、その部分の演
算順序は、SUB5，SUB9，SUB10 ，SUB8の順となる。

【００４３】以上のような手法によれば、非常に簡易に
副システムの演算順序テーブルが作成できる。また、本
手法においては、演算の実行に供される演算装置の数に
よらないスケジューリングが実施できる。また、本演算
順序テーブルは動的に修正が可能であるという利点を有
する。

【００４４】次に、図１に示された複合型システム演算
装置のより具体的な一例を図９を参照して説明する。な
お、このより具体的な実施例では、後述するようなテー
ブルを附加されているので、前記演算順序テーブルに基
づいて副システムの演算を進める際にある副システムの
実行の結果他の副システムの実行が不要になった場合、
当該副システムを前記演算順序テーブルから削除し、ま
た、前記演算順序テーブルの上位の演算順位の副システ
ムよりも下位の演算順位の副システムが先に演算可能と
なった場合、演算順位を入れ替えて後者の副システムを
先に演算することを可能にし、従って演算の効率化を図
ることもできる。

【００４５】まず、図９の装置構成について説明する。
なお、図９において、図１と同一の部分には同一の符号
を付して説明を省略する。図９の複合型システム演算装
置は、前記複合型システムの演算を行うための装置であ
り、演算実行制御部４ａ、演算順序テーブル作成部４
ｂ、演算順序制御部４ｃ、信号切替部４ｄ、演算順序記
憶部６、演算データ記憶部８、システムデータ記憶部１
０、１つまたは２つ以上の演算装置１〜ｎ（１２ａ〜１
２ｎ）、出力回路４０ａおよび入力回路４０ｂ，４０ｃ
により構成される。

【００４６】前記演算順序記憶部６は前記演算実行制御
部４ａに接続された前記演算順序テーブル作成部４ｂお
よび前記演算順序制御部４ｃに接続されており、前記演
算データ記憶部８は前記信号切替部４ｄを介して各演算
装置、出力回路４０ａおよび入力回路４０ｂに接続され
ており、前記演算装置は前記演算実行制御部４ａ、前記
演算順序制御部４ｃおよび前記演算データ記憶部８に接
続されており、前記システムデータ記憶部１０は前記演
算実行制御部４ａに接続されている。前記演算データ記
憶部８の読み書きおよびアドレス指定は線３６により前
記演算実行制御部４ａに制御されている。さらに、前記
出力回路４０ａおよび入力回路４０ｂ，４０ｃは前記演
算実行制御部４ａに制御されてもよい。また、各演算装
置の状態（実行中、待機中、故障等）は図示しない制御
線により前記演算実行制御部４ａおよび前記演算順序制
御部４ｃによって監視されている。なお、前記状態は前
記演算実行制御部４ａのみが監視し、必要時に前記演算
順序制御部４ｃにデータを渡してもよいし、その逆であ
ってもよい。

【００４７】前記信号切替部４ｄは、各々の演算装置、
出力回路４０ａ、入力回路４０ｂおよび演算データ記憶
部８の相互間のデータ受け渡しの経路を提供するための
手段であり、前記演算装置の各々のデータ入力端および
出力端に接続されている配線２８，２６、前記演算デー
タ記憶部８のデータ入力端および出力端に接続されてい
る配線３０ｂ，３０ａ、前記出力回路４０ａおよび入力
回路４０ｂに接続されている配線３２ｂ，３２ａ、なら
びにそれらの配線のうちデータ入力に関連する配線とデ
ータ出力に関連する配線とを連結する複数のスイッチン
グ素子２４より構成される。前記スイッチング素子２４
は、前記演算実行制御部４ａにより制御される。例え
ば、スイッチング制御のための配線２２により前記スイ
ッチング素子２４が導通した場合、演算装置１（１２
ａ）の出力が、直接演算装置２（１２ｂ）に入力する。
なお、図９では前記演算装置２（１２ｂ）への入力に関
連するスイッチング素子以外のスイッチング素子に対す
るスイッチング制御のための配線は簡略化のために省略
してある。また、前記スイッチング素子２４は、図９に
は簡略化のために１つのMOSFETによる構成として表され
ているが、これに限定されるものではない。なお、図９
では、前記演算実行制御部４ａからスイッチング制御の
ための配線２２が前記信号切替部４ｄの各々のスイッチ
ング素子２４に対して直接配線されているが、その代わ
りに前記演算実行制御部４ａから前記信号切替部４ｄに
全スイッチング素子のスイッチング状態のパターンを符
号化したデータを与え、前記信号切替部４ｄがそのデー
タを復号することにより全スイッチング素子のスイッチ
ング制御を行ってもよい。次に、図９の装置の動作につ
いて過程１〜４に分けて説明する。 過程１）データ入力、演算順序テーブルの作成および演
算装置の初期化

【００４８】演算実行制御部４ａは、入力回路４０ｃを
経由して複合型システム構成情報CSINFOを入力する。そ
して、複合型システム構成情報CSINFOに含まれる副シス
テムの連結状態に関する情報を演算順序テーブル作成部
４ｂに送り、各副システムの構成データを各副システム
ごとにシステムデータ記憶部に格納し、それと共に演算
装置１〜ｎ（１２ａ〜１２ｎ）を初期化する。

【００４９】前記演算実行制御部４ａから前述のデータ
を与えられた前記演算順序テーブル作成部４ｂは、前述
の手法により演算順序テーブルを作成し、演算順序６に
格納する。演算順序制御部４ｃに、前記演算実行制御部
４ａおよび前記演算順序テーブル作成部４ｂより前述の
操作の完了が伝えらる。なお、外部入力データINPUT
は、この過程で入力してもよいし、後の過程で必要時あ
るいはデータ発生時に入力してもよい。また、入力デー
タは複数であってもよい。以下、次に示す（２）から
（３）までの動作を繰り返すことにより、最終的に複合
型システムの演算結果を得ることができる。 過程２）副システムと演算装置の選択

【００５０】演算順序制御部４ｃは、前記演算順序記憶
部６の演算順序テーブルより演算すべき副システム名を
読み込み、前記演算実行制御部４ａに当該副システムの
実行を命令する。それと共に、演算装置の状態をチェッ
クし、当該副システムの実行に供する演算装置として、
いずれかの待機中の演算装置を選択し、前記演算実行制
御部４ａにその装置の使用を指示する。

【００５１】ここで、それぞれ副システムの演算は、必
要な入力つまりデータINPUT および／または前段の副シ
ステムの演算結果がすべて揃っていないと演算実施が可
能でないので、表５に示すように副システムごとに演算
が可能かどうかを示す演算可能フラグを設け、演算すべ
き副システムを選択する際にそれを参照するようにして
もよい。

【００５２】

【表５】

【００５３】このテーブルは、副システムごとに演算が
終了したことを示す演算完了フラグを有し、演算可能フ
ラグはすべての当該副システムの前段の副システムの演
算完了フラグおよび／または外部入力INPUT が入力済み
かを示すフラグの論理積よりなる。ここで、本実施例で
は、前記演算完了フラグは演算完了を監視する演算実行
制御部４ａによりセットされる。

【００５４】また、例えば図３における副システムSUB8
のように、ある副システム（SUB7）の実行の結果，他の
副システム（SUB5，SUB10 ）の演算結果が出力に何ら影
響しない、すなわち不要になる場合がある。このとき、
図３の例では、SUB5の出力はSUB8だけでなくSUB3にも与
えられているのでSUB5の演算は省略できないが、SUB10
の出力はSUB8のみに与えられているのでSUB10 の演算は
省略できる。そこで、例えば、前記複合型システム構成
情報CSINFOに基づいて表６に示すような可消去の副シス
テムと当該副システムが消去できるかどうかが決定され
る消去判定副システムとそのときの消去判定副システム
の演算結果の条件の対応テーブルを予め作成しておき、
消去の条件が満たされたときは当該副システムを前記演
算順序テーブルから消去するように構成してもよい。

【００５５】

【表６】

【００５６】表６では、SUB7の演算結果が２ビットのデ
ータ“００“および“０１“のときSUB10 が、演算不要
となるときのテーブルの内容を示している。複合型シス
テムにおいて、結果的に演算不要となる副システムが多
数あるケースも比較的多いと考えられ、演算不要の副シ
ステムを前記演算順序テーブルから削除することによ
り、演算の効率化つまり複合型システムの演算の高速化
が図れる。なお、図９では、前述の消去判定副システム
の演算結果は演算装置から線３８により直接演算順序制
御部４ｃに与えられているが、演算実行制御部４を介し
て与えられてもよい。

【００５７】さらに、前記演算順序テーブルの上位の演
算順位の副システムよりも下位の演算順位の副システム
が先に演算可能となった場合、演算順位を入れ替えて後
者の副システムを選択し、先に演算するようにしてもよ
い。また、演算可能な副システムが複数あり、使用可能
な演算装置が複数ある場合、それらを同時に選択して前
記演算実行制御部４ａに指示してもよい。前記２つのテ
ーブルは、それぞれ演算順序制御部４ｃの内部に保持し
てもよいし、前記演算順序記憶部６に演算順序テーブル
と結合して保持してもよいし、演算実行順序制御部４に
後述の表８と結合して保持してもよい。 過程３）演算の実行および入出力データの受け渡し 前記演算順序制御部４ｃにより与えられる、副システム
の演算実行命令に応答して前記演算実行制御部４ａは以
下の動作を実行する。

【００５８】まず、与えられた副システムの名前により
当該副システムの構成データを前記システムデータ記憶
部１０から読み込み、与えられた装置番号の演算装置に
前記構成データをデータ線３４を介して送り出し、ま
た、表７に示すようなテーブルを基に演算に必要なデー
タを、前記信号切替部４ｄを制御することにより、演算
データ記憶部８、外部入力INPUT のための入力回路４０
ｂおよび／または他の演算装置から伝達させる。

【００５９】

【表７】

【００６０】表７は、副システムごとに、前記副システ
ムに入力を与える前段の副システムの名前と、前記副シ
ステムの演算結果のデータの格納場所との対応を表して
おり、例えばSUB2には、SUB1の演算結果が与えられ、SU
B1の演算結果は演算データ記憶部８のａ番地に格納され
ていることを示す。ここで、前記副システムの演算結果
のデータの格納場所の代わりに、その副システムに必要
な前段の副システムの演算結果のデータの格納場所の欄
をテーブルに設けてもよい。また、演算装置番号、入力
回路にもアドレスを付与して同一のアドレス体系で制御
できるようにしてもよい。なお、外部入力INPUT は、前
記入力回路４０ｂから直接与えてもよいし、一度前記演
算データ記憶部８に記憶させてから、あらためて前記演
算データ記憶部８から与えてもよい。次に、当該演算装
置に演算の実行を命令する。

【００６１】そして、演算装置の動作を監視している前
記制御部４は、演算の終了に応答して、前記信号切替部
４ｄを制御することにより、演算結果を前記演算データ
記憶部８に格納し、外部への出力OUTPUTのための出力回
路４０ａから出力させ、および／または他の演算装置へ
伝達させ、前記表７の演算結果格納場所のアドレスデー
タを更新する。また、前記演算順序制御回路４ｃへ当該
副システムの演算終了を伝える。 過程４）複合型システムの演算結果の出力

【００６２】演算順序制御部４ｃは、演算すべき副シス
テムがすべて演算されたとき、例えば前記表５の全演算
完了フラグのアサートに応答して、演算実行制御部４ｃ
に最終結果すなわち複合型システムの演算結果を外部へ
出力するように指示し、前記演算実行制御部４ｃは前記
演算データ記憶部８の所定の場所に格納されている外部
への出力データOUTPUTを、前記信号切替部４ｄを制御す
ることにより、出力回路４０ａから出力させ全動作を終
了する。なお、前記出力データOUTPUTは、演算装置から
前記演算データ記憶部８を介さずに直接外部へ出力して
もよい。また、前記出力データOUTPUTが複数のデータに
より構成される場合、１つのデータが得られるごとに出
力してもよいし、全データが揃ってから出力してもよい
（過程４終了）。

【００６３】図９における各配線は、すべて１本の線で
記述されているが、複数ビットのデータに対応した複数
本で１組のデータ線により構成されていてもよい。ま
た、前記入力回路４０ｂおよび出力回路４０ａには、直
列のデータおよび並列のデータを変換する機能が付加さ
れていてもよいし、デジタルのデータおよびアナログの
データを変換する機能が付加されていてもよい。

【００６４】次に、本発明に係る複合型システム演算装
置に適用できる他の実際的な複合型システムにの例を示
す。図１０は、それぞれがニューラルネットワークでな
る副システムIF1 〜IFM,RES,THEN1 〜THENL およびCON
により構成される複合型システムを表わす。複合型シス
テムは全体として、IF〜THENルールでなるファジィルー
ルを記憶・推論する。すなわち、副システムIF1 〜IFM
はファジィルール前件部の命題を記憶し、入力INPUT に
より当該命題を評価する。副システムRES はファジィル
ールの推論特性を記憶し、副システムIF1 〜IFM が出力
する各命題の評価結果により各ファジィルールを評価し
て、評価結果W1〜WLを出力する。一方、副システムTHEN
1 〜THENL はファジィルール後件部の命題を記憶し、入
力INPUTにより当該命題を評価して、評価結果Y1〜YLを
出力する。副システムCOM は副システムRES およびTHEN
1 〜THENL が出力する評価結果W1〜WL、Y1〜YLを次式に
より加重平均して、複合型システムの出力OUTPUTとして
出力する。

【００６５】

【数１】 ここで、例えば前述の手法で演算順序テーブルを作成す
ると、表８のようなテーブルが得られる。

【００６６】

【表８】

【００６７】前記ニューラルネットワークでなる副シス
テムIF1 〜IFM,RES,THEN1 〜THENLおよびCON は、それ
ぞれ多数の素子から構成されるため、演算は大規模なも
のとなるが、本発明によればその多数の副システムの演
算順序を簡易に設定できる。また、（１）式から分かる
ように、もしWi（i=0 〜L ）が零の場合、Yiの値はOUTP
UTに影響しないため、副システムTHENi の演算は不要で
ある。従って、演算中、前記副システムRES の出力を判
定し、出力が不要となるような副システムTHEN1 〜THEN
L があれば、該当する副システムを演算順序テーブルか
ら削除することにより、効率的に演算を実施することが
できる。

【００６８】以上説明したように本発明により、複合型
システムの演算において、多数の副システムの演算順序
テーブルを簡易に生成できる。前記設定された演算順序
は、特に使用可能な演算装置が複数ある場合に有効利用
できる。また、本発明では使用できる演算装置の数にか
かわらず副システムの演算順序テーブルを作成している
ので、仮に複数の演算装置のいずれかが途中で故障して
演算装置の数が変わったとしても、故障した演算装置の
みを切り離して演算を続けることができる。さらに、演
算途中で不要な演算を判別して、演算を実行しないよう
にすることにより、効率的な演算が可能となるなど、従
来にはなかった演算途中の動的に変化する諸状態を考慮
した演算制御が可能となる。また、本発明は上述した各
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明により、複数
の副システムより構成される複合型システムのための演
算装置において、使用できる演算装置の数に係わりな
く、外部から与えられた複合型システム構成情報のみを
基に複合型システムの信号の合流点の順位付を主体とす
る手法で副システムの演算順序の設定を実施する演算順
序設定手段を設けたことにより、多数の副システムの演
算順序を簡易な手段により設定できる。副システムの演
算の実行を上記演算順序に基づいて進めることにより、
後発的に演算不要となった副システムの削除、並列演算
可能な複数の副システムの選択、先に演算可能となった
下位の順序の副システムの順序を飛び越しての演算実
行、さらには故障した演算装置のみを切り離しての複合
型システム演算の続行など演算途中の動的に変化する諸
状態を考慮した効率的な演算順序の制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る複合型システム演算装置
を示すブロック図である。

【図２】本発明の演算順序テーブル作成手順の一実施例
を示すフローチャートである。

【図３】複合型システムの他の構成例を示すブロック図
である。

【図４】図２のフローチャートのステップ１において演
算単位にまとまられた複合型システムを示すブロック図
である。

【図５】図２のフローチャートのステップ２において抽
出された合流点に関するブロック図である。

【図６】図２のフローチャートのステップ３において抽
出された切り替え合流点に関するブロック図である。

【図７】図２のフローチャートのステップ４において順
序付けされた合流点に関するブロック図である。

【図８】図２のフローチャートのステップ５において合
流点ごとに順序付けされた前記合流点に関連する演算単
位に関するブロック図である。

【図９】本発明の実施例に係るより具体的な複合型シス
テム演算装置を示すブロック図である。

【図１０】複合型システムの他の構成例を示すブロック
図である。

【符号の説明】

２…複合型システム演算装置、 ４…制御部、 ６…演算順序記憶部、 ８…演算データ記憶部、 １０…システムデータ記憶部、 １２ａ〜１２ｎ…演算装置１〜演算装置ｎ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 15/18 8945−5Ｌ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部から与えられる複数の副システムの連
   結よりなる複合型システムの構造に関する所定の情報を
   基に前記複数の副システムの演算順序を予め設定する演
   算順序設定手段と、 前記設定された演算順序を記憶する演算順序記憶手段
   と、 外部から与えられる前記副システムの演算内容に関する
   データと前記副システムの演算に供される入出力データ
   とを記憶するためのデータ記憶手段と、 前記副システムの演算を実行するための少なくとも１つ
   の演算実行手段と、 前記複合型システムの初段を構成する少なくとも１つの
   副システムへの入力となる少なくとも１つのデータを外
   部から入力し、前記複合型システムの最終段を構成する
   少なくとも１つの副システムの演算実行により得られる
   少なくとも１つのデータを外部へ出力する演算制御手段
   であって、前記演算順序記憶手段に記憶されている演算
   順序に基づいて次に演算すべき副システムを選択し、前
   記演算実行手段のうちから次の演算に供する演算実行手
   段を選択し、前記データ記憶手段に記憶されている当該
   副システムの演算内容に関するデータおよび当該副シス
   テムへの入力となるデータを前記演算実行手段に与え、
   前記演算実行手段から当該副システムの演算実行により
   得られるデータを前記データ記憶手段に記憶するための
   演算制御手段とを有することを特徴とする複合型システ
   ム演算装置。
2. 【請求項２】前記演算順序設定手段は、 複合型システムの全副システムより演算単位を生成する
   生成手段と、 前記演算単位より信号の合流点を抽出する第１の抽出手
   段と、 前記合流点のうちから切り替え合流点を抽出する第２の
   抽出手段と、 抽出された全合流点を順序付けする第１の順序付手段
   と、 合流点ごとに当該合流点に入力を与える演算単位を順序
   付けする第２の順序付手段と、 前記合流点ごとに付けられた演算単位の順序および前記
   合流点の順序を基に全演算単位を順序付けする第３の順
   序付手段と、 前記順序付けされた演算単位を基に全副システムを順序
   付けする第４の順序付手段とを有することを特徴とする
   請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】前記第１の順序付手段は、前記合流点のう
   ち切り替え合流点に対して切り替え合流点でない合流点
   よりも早い演算順序を与え、複数の切り替え合流点に対
   しては前段側の切り替え合流点に対して後段側の切り替
   え合流点よりも早い演算順序を与え、複数の切り替え合
   流点でない合流点に対しては前段側の合流点に対して後
   段側の合流点よりも早い演算順序を与え、 前記第２の順序付手段は、切り替え合流点に係る副シス
   テムの特性に影響を与える前段の演算単位に優先する演
   算順位を与え、他の演算単位には前段側の演算単位に対
   して後段側の演算単位よりも早い演算順序を与えること
   を特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】前記演算制御手段は、さらに、切り替え合
   流点の前段の副システムの演算の結果、当該切り替え合
   流点の他の前段の副システムが不要になったかどうかを
   検出し、不要になったことが検出された場合、前記演算
   順序記憶手段に記憶されている演算順序から、当該不要
   になった副システムの演算を削除することを特徴とする
   請求項２または３に記載の装置。
5. 【請求項５】複数の副システムの連結よりなる複合型シ
   ステムの構造に関する所定の情報を入力する入力手段
   と、 前記所定の情報を基にして、前記複合型システムを構成
   する全副システムより演算単位を生成する生成手段と、 前記演算単位より信号の合流点を抽出する第１の抽出手
   段と、 前記合流点のうちから切り替え合流点を抽出する第２の
   抽出手段と、 抽出された全合流点を順序付けする第１の順序付手段
   と、 合流点ごとに当該合流点に入力を与える演算単位を順序
   付けする第２の順序付手段と、 前記合流点ごとに付けられた演算単位の順序および前記
   合流点の順序を基に全演算単位を順序付けする第３の順
   序付手段と、 前記順序付けされた演算単位を基に全副システムを順序
   付けして、全副システムの演算順序データを作成する作
   成手段と、 当該作成された全副システムの演算順序データを出力す
   る出力手段とを有することを特徴とする複合型システム
   演算装置用副システム演算順序作成装置。
6. 【請求項６】前記第１の順序付手段は、前記合流点のう
   ち切り替え合流点に対して切り替え合流点でない合流点
   よりも早い演算順序を与え、複数演切り替え合流点に対
   しては前段側の切り替え合流点に対して後段側の切り替
   え合流点よりも早い演算順序を与え、複数の切り替え合
   流点でない合流点に対しては前段側の合流点に対して後
   段側の合流点よりも早い演算順序を与え、 前記第２の順序付手段は、切り替え合流点に係る副シス
   テムの特性に影響を与える前段の演算単位に優先する演
   算順位を与え、他の演算単位には前段側の演算単位に対
   して後段側の演算演位よりも早い演算順序を与えること
   を特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】前記副システムはニューラルネットワーク
   よりなることを特徴とする請求項１または５に記載の装
   置。
8. 【請求項８】複数の副システムの連結よりなる複合型シ
   ステムの構造に関する所定の情報と当該複合型システム
   への入力データを入力する第１のステップと、 前記所定の情報を基にして、次段の副システムの特性に
   影響を与える副システムおよび信号の入出力関係におい
   て前段側にある副システムを優先しつつ、全副システム
   の演算順序を示す演算順序テーブルを作成する第２のス
   テップと、 前記次段の副システムの特性に影響を与える副システム
   の演算結果、関連する他の副システムの演算が不要にな
   ったことを検出し、当該副システムを前記演算順序テー
   ブルから削除する第３のステップと、 前記演算順序テーブルに基づいて、演算実行すべき副シ
   ステムと、それに供する演算装置を選択し、当該演算を
   実行させる第４のステップと、 当該複合型システムの演算の結果得られるデータを出力
   する第５のステップとを具備することを特徴とする複合
   型システム演算方法。
9. 【請求項９】複数の副システムの連結よりなる複合型シ
   ステムの構造に関する所定の情報を入力する第１のステ
   ップと、 前記所定の情報を基にして、前記複合型システムを構成
   する全副システムより演算単位を生成する第２のステッ
   プと、 前記演算単位より信号の合流点を抽出する第３のステッ
   プと、 前記合流点のうちから切り替え合流点を抽出する第４の
   ステップと、 抽出された全合流点を順序付けする第５のステップと、 合流点ごとに当該合流点に入力を与える演算単位を順序
   付けする第６のステップと、 前記合流点ごとに付けられた演算単位の順序および前記
   合流点の順序を基に全演算単位を順序付けする第７のス
   テップと、 前記順序付けされた演算単位を基に全副システムを順序
   付けして、全副システムの演算順序データを作成する第
   ８のステップと、 当該作成された全副システムの演算順序データを出力す
   る第９のステップとを有することを特徴とする複合型シ
   ステム演算装置用副システム演算順序作成方法。
10. 【請求項１０】前記第５のステップは、前記合流点のう
    ち切り替え合流点に対して切り替え合流点でない合流点
    よりも早い演算順序を与え、複数の切り替え合流点に対
    しては前段側の切り替え合流点に対して後段側の切り替
    え合流点よりも早い演算順序を与え、複数の切り替え合
    流点でない合流点に対しては前段側の合流点に対して後
    段側の合流点よりも早い演算順序を与え、 前記第６のステップは、切り替え合流点に係る副システ
    ムの特性に影響を与える前段の演算単位に優先する演算
    順位を与え、他の演算単位には前段側の演算単位に対し
    て後段側の演算単位よりも早い演算順序を与え、 第７のステップは、第１に合流点に対する順位付けをキ
    ーとし、第２に当該合流点内での順位付けをキーとして
    演算単位を優先順にソートし、前記ソート結果におい
    て、合流点として抽出された演算単位が複数の場所に重
    複して現れ、最も早く出現している当該演算単位が合流
    点としてではなく他の合流点に対する入力を与える１つ
    の演算単位として出現している場合は、他の場所に出現
    する合流点としての当該演算単位に入力を与える演算単
    位を、そっくり前記最も早く出現している演算単位の直
    前に繰り込み、最後に、複数の場所に重複して現れてい
    る演算単位について、最も早く出現しているもの以外を
    消去することを特徴とする請求項８または９に記載の方
    法。
11. 【請求項１１】前記副システムはニューラルネットワー
    クよりなることを特徴とする請求項８に記載の方法。