JPH09305546A - マルチプロセッサシステム及びその同期方法 - Google Patents

マルチプロセッサシステム及びその同期方法

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JPH09305546A
JPH09305546A JP14835896A JP14835896A JPH09305546A JP H09305546 A JPH09305546 A JP H09305546A JP 14835896 A JP14835896 A JP 14835896A JP 14835896 A JP14835896 A JP 14835896A JP H09305546 A JPH09305546 A JP H09305546A
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JP
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value
storage means
synchronization
local storage
processor
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JP14835896A
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Shoichi Sakon
彰一 左近
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチプロセッサシステムの同期をとる場
合、特別のハードウエアを必要とし、あるいは複雑な制
御を必要としていた。 【解決手段】 同期元プロセッサ1は共通記憶ユニット
3の値Sを1だけインクリメントする。他方、同期先プ
ロセッサ2はローカル記憶ユニット5の値Lを1だけイ
ンクリメントする。さらに、同期先プロセッサ2はイン
クリメントされたローカル記憶ユニット5の値Lと共通
記憶ユニット3の値Sとを比較し、S≧Lのときに同期
元プロセッサ1の動作と同期をとる。S<Lのときに
は、共通記憶ユニット3の値SがS≧Lを満足するま
で、同期待ちをする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマルチプロセッサシ
ステム及びその同期方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】複数の
プロセッサを搭載するマルチプロセッサシステムにおい
て、並列処理を行う際には、プロセッサ間の動作に同期
が不可欠である。ここで、同期とは、あるプロセッサ
(本明細書では、同期元プロセッサという)からの合図
を他のプロセッサ(本明細書では、同期先プロセッサと
いう)が待ち合わせることである。
【0003】第1の従来の同期方法として、セマフォ命
令等の特殊なハードウエアを用いる。しかしながら、こ
の第1の従来の同期方法においては、専用ハードウエア
は同時に複数のジョブを使用できず、汎用性に乏しいと
いう課題がある。
【0004】第2の従来の同期方法として、並列処理に
用いられる共有メモリ、共有レジスタ等の共有領域を用
いるものがある。すなわち、同期元プロセッサが共有領
域のフラグをセットし、他方、同期先プロセッサが共有
領域のフラグを監視して共有領域のフラグのセットを待
つ。しかしながら、第2の従来の同期方法においては、
プログラム中にたった一度の同期しかない場合には何ら
問題がないが、通常は、同期は何度もとられ、共有領域
のフラグはリセットされ次の同期へ再利用されるので、
次のような課題が生ずる。すなわち、共有領域のフラグ
のリセットは、同期先プロセッサの待ち動作の終了後同
期元プロセッサの次のフラグセットの前に行う必要があ
るが、同期元プロセッサと同期先プロセッサとは、通
常、非同期に動作しているので、共有領域のフラグのリ
セットのための別の同期をとる必要が生じ、制御が複雑
となるという課題がある。なお、共有メモリを用いたバ
リア同期を用いれば同期の再利用は可能であるが(参
照:特開平3−144847号公報)、同期待ちプロセ
ッサのカウントアップ及びカウントダウンにロック同期
という別の同期が必要となり、やはり、制御が複雑とな
る。
【0005】従って、本発明の目的は、特別なハードウ
エアを必要としない、また、複雑な制御を必要としない
マルチプロセッサシステム及びその同期方法を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明においては、同期元プロセッサは共通領域の
値を所定値たとえば1だけインクリメントもしくはディ
クリメントし、他方、同期先プロセッサはローカル領域
の値を上記所定値だけインクリメントもしくはディクリ
メントする。そして、同期先プロセッサは共通領域の値
とローカル領域の値とを比較し、共通領域の値がローカ
ル領域の値に到達したときに同期元プロセッサの動作と
同期をとるようにしたものである。このように、同期先
プロセッサは共通領域の値に対してリセット等の変更動
作を行わないので、制御は簡単となる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係るマルチプロセ
ッサシステムの実施の形態を示すブロック回路図であ
る。図1において、1は同期元プロセッサ、2は同期先
プロセッサ、3は同期元プロセッサ1及び同期先プロセ
ッサ2で共有される共有記憶ユニット、4は同期元プロ
セッサ1用のローカル記憶ユニット、5は同期先プロセ
ッサ2用のローカル記憶ユニットである。なお、同期先
プロセッサ2は複数個設けられてもよく、この場合、共
有記憶ユニット3は同期元プロセッサ1とすべて同期先
プロセッサ2とで共有される。また、共有記憶ユニット
3、ローカル記憶ユニット4、5は、1つのメモリを共
有領域、ローカル領域の分割して構成してもよく、ま
た、共有レジスタ、ローカルレジスタ等の高速レジスタ
で構成してもよい。
【0008】図1のマルチプロセッサシステムの第1の
動作を図2、図3を参照して説明する。図2において、
同期元プロセッサ1は独立実行ルーチン21、23、2
5、─を実行し、これらの間で同期ルーチン22、2
4、─を実行する。他方、図3において、同期先プロセ
ッサ2は独立実行ルーチン31、33、35、─を実行
し、これらの間で同期ルーチン32、34、─を実行す
る。たとえば、同期元プロセッサ1が独立実行ルーチン
21を独立に実行し、同期先プロセッサ2が独立実行ル
ーチン31を独立に実行しているものとする。次に、同
期元プロセッサ1が同期ルーチン22を実行し、同期先
プロセッサ2が同期ルーチン32を実行すると、同期が
とれることになる。逆に、同期元プロセッサ1が同期ル
ーチン22を実行する前に、同期先プロセッサ2が同期
ルーチン32を実行すると、同期先プロセッサ2は同期
ルーチン32において同期元プロセッサ1が同期ルーチ
ン22の実行を完了するまで待ち合せを行うことにな
る。
【0009】図2の同期ルーチンたとえば22について
説明する。なお、共有記憶ユニット3の値Sは図2のル
ーチンの実行前あるいは最初の同期を行う前に0もしく
は特定の値に初期化されているものとする。ステップ2
201では、共有記憶ユニット3より値Sを読出してr
1とする。次いで、ステップ2202では、r1を+1
加算し、ステップ2203では、この加算結果を共有記
憶ユニット3に書き戻す。このようにして、共有記憶ユ
ニット3の値Sが1加算されたことになる。
【0010】次に、図3の同期ルーチンたとえば32に
ついて説明する。なお、ローカル記憶ユニット5の値L
は図3のルーチンの実行前あるいは最初の同期を行う前
に共有記憶ユニット3の初期値と同一の値に初期化され
ているものとする。ステップ3201では、ローカル記
憶ユニット5より値Sを読出してr2とする。次いで、
ステップ3202では、r2を+1加算し、ステップ3
203では、この加算結果をローカル記憶ユニット5に
書き戻す。このようにして、ローカル記憶ユニット5の
値Lが1加算されたことになる。
【0011】次に、ステップ3204にて共有記憶ユニ
ット3の値Sを読出してr3とし、ステップ3205に
て、r3≧r2か否かを判別する。この結果、r3<r
2のときには、同期元プロセッサ1が同期ルーチン22
を実行していないことを意味し、ステップ3204に戻
る。つまり、r3≧r2になるまでステップ3204、
3205を繰返して実行することにより同期待ちを実現
する。逆に、同期元プロセッサ1が同期ルーチン22を
実行すると、r3≧r2となり、ステップ33の独立実
行ルーチンに進む。
【0012】同期元プロセッサ1が独立実行ルーチン2
3を実行し、同期先プロセッサ2が独立実行ルーチン3
3を実行した後の次の同期は、共有記憶ユニット3の値
S及びローカル記憶ユニット5の値Lを初期化すること
なく、同期ルーチン22、32と全く同一の同期ルーチ
ン24、34を実行することにより行われる。なぜな
ら、同期ルーチン22及び同期ルーチン32を終了した
ときの共有記憶ユニット3の値Sとローカル記憶ユニッ
ト5の値Lとは等しいからである。
【0013】また、同期元プロセッサ1の動作が早く進
み、同期先プロセッサ2の動作が遅れても同期ルーチン
たとえば32の判別ステップ3205はr3≧r2であ
るので同期先プロセッサ2は次の独立実行ルーチン33
に進むので問題ない。
【0014】図1のマルチプロセッサシステムの第2の
動作を図4、図5を参照して説明する。図4において、
同期元プロセッサ1は独立実行ルーチン21、23、2
5、─を実行し、これらの間で同期ルーチン22’、2
4’、─を実行する。他方、図5において、同期先プロ
セッサ2は独立実行ルーチン31、33、35、─を実
行し、これらの間で同期ルーチン32’、34’、─を
実行する。すなわち、図4においては、図2の同期ルー
チン22、24、─の代りに同期ルーチン22’、2
4’、─を設け、図5においては、図3の同期ルーチン
32、34、─の代りに同期ルーチン32’、34’、
─を設けてある。
【0015】図4の同期ルーチンたとえば22’につい
て説明する。なお、共有記憶ユニット3の値Sは図4の
ルーチンの実行前あるいは最初の同期を行う前に最大値
もしくは特定の値に初期化されているものとする。ステ
ップ2201’では、共有記憶ユニット3より値Sを読
出してr1とする。次いで、ステップ2202’では、
r1を1減算し、ステップ2203’では、この減算結
果を共有記憶ユニット3に書き戻す。このようにして、
共有記憶ユニット3の値Sが1減算されたことになる。
【0016】次に、図5の同期ルーチンたとえば32’
について説明する。なお、ローカル記憶ユニット5の値
Lは図5のルーチンの実行前あるいは最初の同期を行う
前に共有記憶ユニット3の初期値と同一の値に初期化さ
れているものとする。ステップ3201’では、ローカ
ル記憶ユニット5より値Sを読出してr2とする。次い
で、ステップ3202’では、r2を1減算し、ステッ
プ3203’では、この減算結果をローカル記憶ユニッ
ト5に書き戻す。このようにして、ローカル記憶ユニッ
ト5の値Lが1減算されたことになる。
【0017】次に、ステップ3204’にて共有記憶ユ
ニット3の値Sを読出してr3とし、ステップ3205
にて、r3≦r2か否かを判別する。この結果、r3>
r2のときには、同期元プロセッサ1が同期ルーチン2
2’を実行していないことを意味し、ステップ320
4’に戻る。つまり、r3≦r2になるまでステップ3
204’、3205’を繰返して実行することにより同
期待ちを実現する。逆に、同期元プロセッサ1が同期ル
ーチン22’を実行すると、r3≦r2となり、ステッ
プ33の独立実行ルーチンに進む。
【0018】この場合にも、同期元プロセッサ1が独立
実行ルーチン23を実行し、同期先プロセッサ2が独立
実行ルーチン33を実行した後の次の同期は、共有記憶
ユニット3の値S及びローカル記憶ユニット5の値Lを
初期化することなく、同期ルーチン22’、32’と全
く同一の同期ルーチン24’、34’を実行することに
より行われる。なぜなら、同期ルーチン22’及び同期
ルーチン32’を終了したときの共有記憶ユニット3の
値Sとローカル記憶ユニット5の値Lとは等しいからで
ある。
【0019】また、同期元プロセッサ1の動作が早く進
み、同期先プロセッサ2の動作が遅れても同期ルーチン
たとえば32’の判別ステップ3205’はr3≦r2
であるので同期先プロセッサ2は次の独立実行ルーチン
33に進むので問題ない。
【0020】なお、上述の実施の形態では、何度も同期
をとると、共有記憶ユニット3の値S及びローカル記憶
ユニット5の値Lがオーバフローもしくはアンダフロー
して上記同期が正しく行えなくなる可能性がある。しか
しながら、共有記憶ユニット3及びローカル記憶ユニッ
ト5の領域を64ビットの符号なし整数とし、初期値を
0あるいはFF─F(16進表示)とし、同期の間隔を
1ns毎に行うと仮定しても、オーバフローもしくはア
ンダフローが発生するのは、264×10-9 S=約584
年後となり、実際上オーバフローもしくはアンダフロー
は発生しない。また、上述の実施の形態において、ステ
ップ2202、2402、3202、3402等におい
て1加算を行っているが、1以外の数2、3、─の加算
でもよい。同様に、ステップ2202’、2402’、
3202’、3402’等において1減算を行っている
が、1以外の数2、3、─の減算でもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、特
別なハードウエアを付加することなく、また、複雑な制
御を行うことなく、同期をとることができ、並列処理の
性能向上に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマルチプロセッサシステムの実施
の形態を示すブロック回路図である。
【図2】図1の同期元プロセッサの動作を示すフローチ
ャートである。
【図3】図1の同期先プロセッサの動作を示すフローチ
ャートである。
【図4】図1の同期元プロセッサの動作を示すフローチ
ャートである。
【図5】図1の同期先プロセッサの動作を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
1─同期元プロセッサ 2─同期先プロセッサ 3─共有記憶ユニット 4、5─ローカル記憶ユニット
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年7月29日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 マルチプロセッサシステム及びその
期方法

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同期元プロセッサ(1)と、少なくとも
    1つの同期先プロセッサ(2)と、前記同期元プロセッ
    サと前記同期先プロセッサとの共通記憶手段(3)と、
    前記同期先プロセッサ専用のローカル記憶手段(5)と
    を具備するマルチプロセッサシステムにおいて、 前記同期元プロセッサは、前記共通記憶手段の値(S)
    を所定値だけインクリメントして更新する第1の更新手
    段を具備し、 前記同期先プロセッサは、 前記ローカル記憶手段の値(L)を前記所定値だけイン
    クリメントして更新する第2の更新手段と、 前記共通記憶手段の値と前記ローカル記憶手段の値とを
    比較する比較手段と、 該比較の結果に応じて前記同期元プロセッサの動作との
    同期をとる同期手段とを具備するマイクロプロセッサシ
    ステム。
  2. 【請求項2】 前記比較手段は前記共通記憶手段の値が
    前記ローカル記憶手段の値以上か否かを判別し、 前記同期手段は前記共通記憶手段の値が前記ローカル記
    憶手段の値以上のときに前記同期元プロセッサの動作と
    の同期をとる請求項1に記載のマルチプロセッサシステ
    ム。
  3. 【請求項3】 さらに、前記同期先プロセッサは前記比
    較手段が前記共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手段
    の値未満と判別したときには該共通記憶手段の値が前記
    ローカル記憶手段の値以上となるまで前記比較手段を繰
    返し実行させる繰返手段を具備する請求項2に記載のマ
    ルチプロセッサシステム。
  4. 【請求項4】 同期元プロセッサ(1)と、少なくとも
    1つの同期先プロセッサ(2)と、前記同期元プロセッ
    サと前記同期元プロセッサとの共通記憶手段(3)と、
    前記同期先プロセッサ専用のローカル記憶手段(5)と
    を具備するマルチプロセッサシステムにおいて、 前記同期元プロセッサは、 前記共通記憶手段の値(S)を読出す第1の読出手段
    と、 該読出された共通記憶手段の値を所定値だけインクリメ
    ントする第1の加算手段と、 該インクリメントされた共通記憶手段の値を該共通記憶
    手段に書込む第1の書込手段と、 を具備し、 前記同期先プロセッサは、 前記ローカル記憶手段の値(L)を読出す第2の読出手
    段と、 該読出されたローカル記憶手段の値を前記所定値だけイ
    ンクリメントする第2の加算手段と、 該インクリメントされたローカル記憶手段の値を該ロー
    カル記憶手段に書込む第2の書込手段と、 該共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手段の値以上か
    否かを判別する判別手段と、 前記共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手段の値以上
    のときに前記同期元プロセッサの動作と同期をとる同期
    手段と、 を具備するマルチプロセッサシステム。
  5. 【請求項5】 さらに、前記同期先プロセッサは前記判
    別手段が前記共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手段
    の値未満と判別したときには該共通記憶手段の値が前記
    ローカル記憶手段の値以上となるまで前記判別手段を繰
    返し実行させる繰返手段を具備する請求項4に記載のマ
    ルチプロセッサシステム。
  6. 【請求項6】 同期元プロセッサ(1)と、少なくとも
    1つの同期先プロセッサ(2)と、前記同期元プロセッ
    サと前記同期先プロセッサとの共通記憶手段(3)と、
    前記同期先プロセッサ専用のローカル記憶手段(5)と
    を具備するマルチプロセッサシステムの同期方法におい
    て、 前記同期元プロセッサの動作方法は、 該同期元プロセッサの専用ルーチン実行する複数の第1
    の独立実行ステップと、 該各複数の第1の独立実行ステップ間にて実行する第1
    の同期ステップと、 を具備し、 該第1の同期ステップは、 前記共通記憶手段の値(S)を読出すステップと、 該読出された共通記憶手段の値を所定値だけインクリメ
    ントするステップと、 該インクリメントされた共通記憶手段の値を該共通記憶
    手段に書込むステップと、 を具備し、 前記同期先プロセッサの動作方法は、 該同期先プロセッサの専用ルーチンを実行する複数の第
    2の独立実行ステップと、 該各複数の第2の独立実行ステップ間にて実行する第2
    の同期ステップと、 を具備し、 該第2の同期ステップは、 前記ローカル記憶手段の値(L)を読出すステップと、 該読出されたローカル記憶手段の値を前記所定値だけイ
    ンクリメントするステップと、 該インクリメントされたローカル記憶手段の値を該ロー
    カル記憶手段に書込むステップと、 該共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手段の値以上か
    否かを判別するステップと、 前記共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手段の値以上
    のときに前記同期元プロセッサの動作と同期をとるステ
    ップと、 を具備するマルチプロセッサシステムの同期方法。
  7. 【請求項7】 さらに、前記同期先プロセッサの動作方
    法は前記判別ステップが前記共通記憶手段の値が前記ロ
    ーカル記憶手段の値未満と判別したときには該共通記憶
    手段の値が前記ローカル記憶手段の値以上となるまで前
    記判別ステップを繰返し実行させるステップを具備する
    請求項6に記載のマルチプロセッサシステムの同期方
    法。
  8. 【請求項8】 同期元プロセッサ(1)と、少なくとも
    1つの周期先プロセッサ(2)と、前記同期元プロセッ
    サと前記同期先プロセッサとの共通記憶手段(3)と、
    前記同期先プロセッサ専用のローカル記憶手段(5)と
    を具備するマルチプロセッサシステムにおいて、 前記同期元プロセッサは、前記共通記憶手段の値(S)
    を所定値だけディクリメントして更新する第1の更新手
    段を具備し、 前記同期先プロセッサは、 前記ローカル記憶手段の値(L)を前記所定値だけディ
    クリメントして更新する第2の更新手段と、 前記共通記憶手段の値と前記ローカル記憶手段の値とを
    比較する比較手段と、 該比較の結果に応じて前記同期元プロセッサの動作との
    同期をとる同期手段とを具備するマイクロプロセッサシ
    ステム。
  9. 【請求項9】 前記比較手段は前記共通記憶手段の値が
    前記ローカル記憶手段の値以下か否かを判別し、 前記同期手段は前記共通記憶手段の値が前記ローカル記
    憶手段の値以下のときに前記同期元プロセッサの動作と
    の同期をとる請求項8に記載のマルチプロセッサシステ
    ム。
  10. 【請求項10】 さらに、前記同期先プロセッサは前記
    比較手段が前記共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手
    段の値を越えていると判別したときには該共通記憶手段
    の値が前記ローカル記憶手段の値以下となるまで前記比
    較手段を繰返し実行させる繰返手段を具備する請求項9
    に記載のマルチプロセッサシステム。
  11. 【請求項11】 同期元プロセッサ(1)と、少なくと
    も1つの同期先プロセッサ(2)と、前記同期元プロセ
    ッサと前記同期先プロセッサとの共通記憶手段(3)
    と、前記同期先プロセッサ専用のローカル記憶手段
    (5)とを具備するマルチプロセッサシステムにおい
    て、 前記同期元プロセッサは、 前記共通記憶手段の値(S)を読出す第1の読出手段
    と、 該読出された共通記憶手段の値を所定値だけディクリメ
    ントする第1の減算手段と、 該ディクリメントされた共通記憶手段の値を該共通記憶
    手段に書込む第1の書込手段と、 を具備し、 前記同期先プロセッサは、 前記ローカル記憶手段の値(L)を読出す第2の読出手
    段と、 該読出されたローカル記憶手段の値を前記所定値だけデ
    ィクリメントする第2の減算手段と、 該ディクリメントされたローカル記憶手段の値を該ロー
    カル記憶手段に書込む第2の書込手段と、 該共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手段の値以上か
    否かを判別する判別手段と、 前記共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手段の値以下
    のときに前記同期元プロセッサの動作と同期をとる同期
    手段と、 を具備するマルチプロセッサシステム。
  12. 【請求項12】 さらに、前記同期先プロセッサは前記
    判別手段が前記共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手
    段の値を越えていると判別したときには該共通記憶手段
    の値が前記ローカル記憶手段の値以下となるまで前記判
    別手段を繰返し実行させる繰返手段を具備する請求項1
    1に記載のマルチプロセッサシステム。
  13. 【請求項13】 同期元プロセッサ(1)と、少なくと
    も1つの同期先プロセッサ(2)と、前記同期元プロセ
    ッサと前記同期先プロセッサとの共通記憶手段(3)
    と、前記同期先プロセッサ専用のローカル記憶手段
    (5)とを具備するマルチプロセッサシステムの同期方
    法において、 前記同期元プロセッサの動作方法は、 該同期元プロセッサの専用ルーチン実行する複数の第1
    の独立実行ステップと、 該各複数の第1の独立実行ステップ間にて実行する第1
    の同期ステップと、 を具備し、 該第1の同期ステップは、 前記共通記憶手段の値(S)を読出すステップと、 該読出された共通記憶手段の値を所定値だけディクリメ
    ントするステップと、 該ディクリメントされた共通記憶手段の値を該共通記憶
    手段に書込む第1の書込むステップと、 を具備し、 前記同期先プロセッサの動作方法は、 該同期先プロセッサの専用ルーチンを実行する複数の第
    2の独立実行ステップと、 該各複数の第2の独立実行ステップ間にて実行する第2
    の同期ステップと、 を具備し、 該第2の同期ステップは、 前記ローカル記憶手段の値(L)を読出すステップと、 該読出されたローカル記憶手段の値を前記所定値だけデ
    ィクリメントするステップと、 該ディクリメントされたローカル記憶手段の値を該ロー
    カル記憶手段に書込む第2の書込むステップと、 該共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手段の値以下か
    否かを判別するステップと、 前記共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手段の値以下
    のときに前記同期元プロセッサの動作と同期をとるステ
    ップと、 を具備するマルチプロセッサシステムの同期方法。
  14. 【請求項14】 さらに、前記同期先プロセッサの動作
    方法は前記判別ステップが前記共通記憶手段の値が前記
    ローカル記憶手段の値を越えていると判別したときには
    該共通記憶手段の値が前記ローカル記憶手段の値以下と
    なるまで前記判別ステップを繰返し実行させるステップ
    を具備する請求項13に記載のマルチプロセッサシステ
    ムの同期方法。
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