JPH0991272A - ベクトルデータ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベクトルデータ処理装置におけるマスクデー
タの更新／送出命令を含む命令列の処理高速化 【解決手段】 マスクメモリ２１には、ベクトルデータ
処理部３におけるベクトルデータ処理の有効／無効の識
別に使用するマスクデータを保持する。命令発行制御部
１には、１サイクルで更新／送出処理するマスクデータ
の要素数を決定するサイクル要素数決定手段１２を設け
る。また、マスクデータの更新や送出を制御するマスク
制御部２に設けたマスク命令動作切り換え手段２０は、
サイクル要素数決定手段１２からの指示に従って、マス
ク更新送出命令での動作を切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はベクトルデータ処理
装置に関し、特にベクトルデータ処理の有効／無効をベ
クトルデータ各々に付随するマスクデータによって識別
するベクトルデータ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のベクトルデータ処理装置
として、特開昭６０−００８９４２の“条件文のベクト
ル処理方式”を挙げることができる。この例には、ベク
トルマスク生成命令実行の際に、生成されるマスクの真
あるいは偽の個数をカウントし、この個数を参考に、最
適なマスク付きベクトル命令の実行方法を選択するベク
トル処理方式について開示されている。

【０００３】しかし、マスクデータは、マスク付きベク
トル命令で使用される時のようにベクトルデータの各要
素に付随して動作する他、主記憶やスカラデータ処理部
とマスクメモリ間でのデータの転送、或いはマスクメモ
リやマスクレジスタ間の演算／転送など、ベクトルデー
タとは無関係に動作することもある。

【０００４】従来、上述した各動作に対応する命令にお
いて、マスクデータの更新／送出動作は各命令毎にそれ
ぞれ１サイクル当たりの処理要素数は一定値が規定され
ている。例えば、上述のベクトルマスク生成命令と、マ
スク付きベクトル命令では、１サイクルでの処理要素数
は、ベクトルレジスタから供給されるベクトルデータ１
サイクル当たりの処理要素数に付随して一意に決定され
ることが多い。一方、スカラレジスタからのマスクデー
タロード命令や、マスクレジスタ−マスクメモリ間のデ
ータ転送命令で、既に転送元のマスクデータの全要素が
揃っているとき、これらの命令単独でみれば、１サイク
ル当たりのマスクレジスタあるいはマスクメモリへのラ
イト要素数を大きく設定した方が処理は高速になるが、
例えばこの命令の発行順序が２つのマスク付きベクトル
命令の間となった場合に、先行するマスク付きベクトル
命令でリード対象となるマスクデータを、次命令によっ
て書き消さないことが保証されなければ命令の発行は出
来ない。従ってマスクロード命令や、マスクレジスタ−
マスクメモリ間データ転送命令の１サイクル当たりの処
理要素数が大きくなればなるほど、これらの命令の発行
は後送りされ、その分後続のマスク付きベクトル命令の
発行も遅れることとなる。

【０００５】このような場合の一例として、ベクトルパ
イプ数１本、該ベクトルパイプ内において一命令で処理
可能な最大ベクトル長３２である従来のベクトルデータ
処理装置の動作について説明する。簡易的に、該ベクト
ルデータ処理装置内で取り扱うデータは３２ビットであ
ると仮定し、ベクトル命令は１サイクル当たり１要素を
処理するものとする。またマスク制御部には、３２ビッ
トのマスクレジスタと３２ビット×８ワード、リードポ
ート数１のＲＡＭで構成されるマスクメモリが存在する
ものとし、マスクメモリからのマスクレジスタへのマス
クデータ転送命令において１サイクル当たり３２要素
（３２ビット）のマスク更新処理がなされるとする。

【０００６】図４のタイムチャートを参照して、処理ベ
クトル長３２で、マスク付きベクトル命令（ＶＭＡ）、
マスクメモリからマスクレジスタへのデータ転送命令
（ＭＶＭＣ）、マスク付きベクトル命令（ＶＭＢ）の順
で命令発行される場合の動作を説明する。先行するマス
ク付きベクトル演算命令（ＶＭＡ）により、マスクレジ
スタからは１サイクル当たり１要素のマスクデータが送
出される。マスクメモリからのマスクレジスタへのマス
クデータ転送命令（ＭＶＭＣ）が発行されると、１サイ
クルで３２要素（３２ビット）のマスクデータが書き換
えられる事になるため、ＭＶＭＣ命令の発行は最低でも
２９サイクル待たなければならない。続いて、後続のマ
スク付きベクトル命令（ＶＭＢ）が先行ＭＶＭＣ命令に
よるマスクレジスタへの書き込みを待って２サイクル後
に発行されたとしても、先行のマスク付きベクトル命令
ＶＭＡ発行から後続のマスク付きベクトル命令ＶＭＢの
マスク送出が終了するまで、トータル６６サイクルが必
要となる。

【０００７】トータルのサイクル数はマスクデータロー
ド命令での１サイクル当たりの要素数をより小さく設定
することで、減らすことが可能である。例えば、１サイ
クル当たりの処理要素数を８とすれば、トータル６３サ
イクル、４とすればトータル５９サイクル、１とすれば
図５のタイムチャートに示す様にトータル３７サイクル
で処理が終了することがわかる。しかし、マスクデータ
ロード命令自体の処理サイクル数は逆に増すこととなる
ため、マスクデータの多要素を一度に処理可能な命令が
連続した場合、１サイクル当たりの処理要素数が多い時
に比べ、トータルサイクル数は増大する。

【０００８】実際、１サイクル１要素処理動作でＭＶＭ
Ｃが上述したＶＭＡ−ＭＶＭＣ−ＶＭＢ命令の前に発行
されていたとすると、図６に示すように、２度めのＭＶ
ＭＣの発行は最初のＭＶＭＣから３２サイクルは待たね
ばならない。上述の従来例では、マスクメモリのリード
指示部で３２サイクル間メモリからのデータリードを指
示することでマスクレジスタへの書き込み動作（１サイ
クル１要素）にタイミングを合わせている。マスクメモ
リリード部でこのような操作をせずに下段に３２サイク
ルデータを保持するレジスタ等を設けることも可能だ
が、結局そのレジスタ部への書き込みビジーにより、同
じ程度の発行待ちが必要となる。また、この書き込みビ
ジー回避の為、データを３２段のバッファとして保有す
ることも可能だが、そのためには相当量のハードウェア
の増加が見込まれる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この従来のベクトルデ
ータ処理装置では、ベクトルデータと無関係に動作可能
なマスク更新／送出命令に対し、命令それぞれに一定値
のサイクル当たりの処理要素数が規定されており、１サ
イクル当たりの処理要素数が小さい場合も大きい場合も
前後に発行される命令の組み合わせによって、それぞれ
に処理が低速化してしまうパターンが存在していたた
め、いずれかの命令列パターンでの処理低速化を黙認す
るか、あるいは間の値をとって、ある処理での低速化を
免れるのと引換えに高速処理をあきらめるといった選択
を行っているので、マスク関連命令の高速化は、その程
度に限定されるという問題点がある。

【００１０】本発明はこの点に着目し、改善することに
よって、マスク更新／送出命令を含む命令列の処理高速
化を図るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の装置は、ベクト
ルデータに付随し、該ベクトルデータ処理の有効／無効
の識別に使用するマスクデータを保持し、該マスクデー
タの更新や送出を制御するマスク制御部を有するベクト
ルデータ処理装置において、１サイクルで更新／送出処
理する前記マスクデータの要素数を決定するサイクル要
素数決定手段と、該サイクル要素数決定手段からの指示
に従って、マスク更新／送出命令での動作を切り替える
マスク命令動作切り替え手段を設けたことを特徴とす
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明のベクトルデータ処
理装置の第一の実施例を示すブロク図であり、命令発行
部１，マスク制御部２およびベクトルデータ処理部３か
ら成る。本ベクトルデータ処理装置では、簡易的に３２
ビットのデータを取り扱うものとし、ベクトルデータ処
理部３で処理可能な最大ベクトル長は３２とする。

【００１３】図１を参照すると、命令発行制御部１内に
は、命令スタック１０と、サイクル要素数決定手段１２
を含む命令発行タイミング制御部１１が存在する。命令
スタック１０からは各命令コードが発行順に順次読み出
される。命令発行タイミング制御部１１は、命令スタッ
ク１０から次命令のコードを受け取り、マスク制御部
２、ベクトルデータ処理部３、または図示されない他ブ
ロックでのパスビジーや、命令実行処理時間等を参考
に、命令間の発行間隔を適切に管理して、各部に命令の
起動信号を送出する。

【００１４】サイクル要素数決定手段１２は、現在実行
中のマスク更新／送出命令及びその命令における１サイ
クル当たりの処理要素数を管理して、命令スタック１０
から受け取った次命令のコードがマスク更新／送出命令
を示していれば、前命令と次命令との発行間隔が最短と
なるような次命令での１サイクル当たりのマスクの処理
要素数を決定する。

【００１５】マスク制御部２内には、マスクメモリ２１
と、マスクレジスタ２２と、マスク命令動作切り替え手
段２０と、リードレジスタ２３と、２つのリードマスク
レジスタ２４，２５が存在する。マスクメモリ２１は３
２ビット×８ワードのＲＡＭで構成されるものとし、マ
スクレジスタ２２は３２ビットのレジスタであるとす
る。マスク命令動作切り替え手段２０は、命令発行制御
部１より、マスク更新／送出命令の起動指示と同命令に
おける１サイクル当たりのマスク処理要素数の指示を受
け、マスクメモリ２１とマスクレジスタ２２のリードあ
るいはライト動作の切り替えを行う。またマスクレジス
タ２２は、ベクトルデータ処理部３内の２つの演算器４
０，４１それぞれに対応してリードマスクレジスタ２
４，２５を備えたことにより、独立にマスクデータのリ
ーダが可能である。

【００１６】次に、本実施例を、より具体的に説明する
ために、ベクトルデータ処理装置３において、１サイク
ル当たりのマスクデータの処理要素数は１と３２の２つ
の内から選択可能とし、以下のような順序で命令が発行
される場合の各部の動作を記述する。 １．マスクメモリ（ワード０）からマスクレジスタへの
データ移送：ＭＶＭＣ ２．マスク付きベクトル演算Ａ：ＶＭＡ ３．マスクメモリ（ワード１）からマスクレジスタへの
データ移送：ＭＶＭＣ ４．マスク付きベクトル演算Ｂ：ＶＭＢ 命令発行制御部１では、命令スタック１０より、命令コ
ードが順次読み出されている。サイクル要素数決定手段
１２は、命令スタック１０より、まずＭＶＭＣ命令のコ
ードを入力すると、命令発行タイミング制御部１１内に
保持された先行命令の実行状況を参考に、実行中のマス
ク更新／送出命令がないことを確認し、ＭＶＭＣ命令の
１サイクル当たりの要素数を３２と決定する。

【００１７】命令発行タイミング制御手段１１は、本Ｍ
ＶＭＣ命令で使用する回路が、これ以前の命令によって
使用中か否か、ソースとなるマスクメモリ２１内のデー
タは揃っているか等を考慮してＭＶＭＣ命令の起動信
号、マスクメモリ２１のリードアドレス等命令実行に必
要な付随情報、及びサイクル要素数決定手段１２で決定
されたサイクル要素数（３２）をマスク制御部２に通知
する。

【００１８】マスク制御部２では、命令発行制御部１よ
り上述の信号をうけ、マスク命令動作切り替え手段２０
内に取り込む。サイクル要素数決定手段１２より通知さ
れた１サイクル当たりの処理要素数は３２であるから、
マスク命令動作切り替え手段２０はマスクメモリ２１の
リードイネーブル、リードアドレス（０）を１サイクル
間保持する。マスクメモリ２１のワード０に保持されて
いたマスクデータは該リードイネーブル、リードアドレ
ス（０）によりリードされ、リードレジスタ２３にセッ
トされる。

【００１９】また、マスク命令動作切り替え手段２０は
マスクメモリ２１のリードタイミングより２サイクル遅
れて、マスクレジスタ２２の全ビットに対し１サイクル
間リードレジスタ２３からのマスクデータ取り込みを指
示し、マスクレジスタ２２はリードレジスタ２３のマス
クデータの３２ビットをそれぞれ該当するビット位置に
一挙にライトする。

【００２０】次に、命令発行タイミング制御部１２は、
命令スタック１０よりＶＭＡ命令のコードを入力し、先
行するＭＶＭＣ命令のマスクレジスタ２２へのライトタ
イミングを考慮して、ＶＭＡ命令の起動信号、及びそれ
に付随する情報をマスク制御部２及びベクトルデータ処
理部３に通知する。ＶＭＡ命令はベクトルレジスタ３０
〜３５からリードされ順次処理されるベクトルデータの
１サイクル当たりの処理要素数（ここでは１サイクル当
たり１要素とする。）によって、マスクデータのサイク
ル処理要素数も一意に１サイクル１要素と規定される。

【００２１】マスク制御部２では、命令発行制御部１よ
りＶＭＡ命令起動信号、及びそれに付随する情報を受け
取ると既に３２ビット全てのライトが完了したマスクレ
ジスタ２２より、マスクデータをビット０から１サイク
ル１ビットずつをリードし、リードマスクレジスタ２４
にセットした後、ベクトルデータ処理部３に送出する。

【００２２】ベクトルデータ処理部３では、命令発行制
御部１からＶＭＡ命令の起動信号、及びそれに付随する
信号を受け取ると、ベクトルレジスタ３０及び３１から
ベクトルデータを１サイクル１要素ずつリードし、それ
ぞれリードデータレジスタ３６と３７にセットしたの
ち、演算器４０に送り込む。演算器４０は２つのベクト
ルデータとともに、マスク制御部２のリードマスクレジ
スタ２４から１ビットずつ送られてくるマスクデータを
入力して、順次演算処理を施すとともに、演算結果デー
タをベクトルレジスタ３２に送出し、ベクトルレジスタ
３２では、この演算結果データをワード０より、順次ラ
イトする。

【００２３】命令発行制御部１の命令発行タイミング制
御部１１には、ＶＭＡ命令が１サイクル当たり１要素ず
つの処理を続行中であるという情報が保持されている。
この情報を基に、命令スタック１０から次のＭＶＭＣ命
令コードが転送されると、サイクル要素数有決定手段１
２中で、本ＭＶＭＣ命令の１サイクル当たりの要素数は
１と決定される。

【００２４】マスク制御部２では、命令発行制御部１よ
りＭＶＭＣ命令の起動信号及び命令付随情報を獲得し、
１サイクル当たりの処理要素数指示が１であることか
ら、マスク命令動作切り替え手段２０はマスクメモリ２
１のリードイネーブル、リードアドレス（０）を３２サ
イクル間保持する。マスクメモリ２１のワード０に保持
されていたマスクデータは該リードイネーブル、リード
アドレス（０）によりリードされ、リードレジスタ２３
にセットされる。即ち、リードレジスタ２３には、３２
サイクル間同じマスクデータが保持されることになる。

【００２５】また、マスク命令動作切り替え手段２０は
マスクメモリ２１のリードタイミングより２サイクル遅
れて、マスクレジスタ２２のビット０に対しリードレジ
スタ２３のビット０からのマスクデータ取り込みを指示
し、続いてマスクレジスタ２２のビット１に対し、リー
ドレジスタ２３のビット１からのマスクデータ取り込み
指示を、次にビット１に、というように１サイクル１ビ
ットずつのマスクレジスタ更新を指示する。こうしてマ
スクレジスタ２２はリードレジスタ２３のマスクデータ
の３２ビットをそれぞれ該当するビット位置に３２サイ
クルをかけてライトする。

【００２６】命令発行制御部１の命令発行タイミング制
御部１１では、ＭＶＭＣ命令が１サイクル当たり１要素
ずつの処理を続行中であるという情報が保持されてい
る。従って、命令スタック１０から次のＶＭＢ命令コー
ドが転送されてくると、ＭＶＭＣによってマスクレジス
タ２２のビット０のライトが終了するタイミングを考慮
して、ＶＭＢ命令の起動信号、及び命令付随情報をマス
ク制御部２とベクトルデータ処理部３に対し通知する。
ＶＭＢ命令も、ＶＭＡ命令同様に、ベクトルレジスタか
らリードされ順次処理されるベクトルデータの１サイク
ル当たりの処理要素数（ここでは１サイクル当たり１要
素とする。）によって、マスクデータのサイクル処理要
素数も一意に１サイクル１要素と規定される。

【００２７】マスク制御部２では、命令発行制御部１よ
りＶＭＢ命令起動信号、及びそれに付随する情報を受け
取ると、既に３２ビット全てライトが完了したマスクレ
ジスタ２２より、マスクデータをビット０から１サイク
ル１ビットずつをリードし、リードマスクレジスタ２５
にセットした後、ベクトルデータ処理部３に送出する。

【００２８】ベクトルデータ処理部３では、命令発行制
御部１からＶＭＢ命令の起動信号、及びそれに付随する
信号を受け取ると、ベクトルレジスタ３３及び３４から
ベクトルデータを１サイクル１要素ずつリードし、それ
ぞれリードデータレジスタ３８、３９にセットした後、
演算器４１に送り込む。演算器４１は２つのベクトルデ
ータとともに、マスク制御部２のリードマスクレジスタ
２５から１ビットずつ送られてくるマスクデータを入力
して、順次演算処理を施すとともに、演算結果データを
ベクトルレジスタ３５に送出し、ベクトルレジスタ３５
では該演算結果データをワード０より順次ライトする。

【００２９】以上に説明した動作のタイムチャートを図
２に示す。図２から判るように、本実施例では、ＭＶＭ
Ｃ−ＶＭＡ−ＭＶＭＣ−ＶＭＢという一連の命令処理の
先頭のＭＶＭＣ発行からＶＭＢのマスクデータ送出まで
を３９サイクルで実現する。

【００３０】上記の実施例では、マスクメモリ２１はリ
ードポート数１、メモリ容量３２ビット×８ワードのＲ
ＡＭ１個で構成され、マスクメモリ２１からマスクレジ
スタ２２に１サイクル１ビットずつマスクデータを供給
するためには、リードアドレスの保持という方法をとっ
ている。従って、３２ビットをマスクレジスタ２２に供
給するために、３２サイクル間のリードアドレス保持が
必要となり、この後マスクメモリ２１からのリード命令
を起動するには、このリード動作の解除を待たなければ
ならない。こうした問題の回避には、マスクリード後の
マスクデータ保持レジスタの増設、或いはマスクメモリ
２１の構成変更等の方法が考えられる。マスクメモリ２
１の構成は、リードポート数の増設や、メモリのビット
数を減らして個数を増やす等の変更が可能である。

【００３１】例えば、図３は、リードポート数１、メモ
リ容量８ビット×８ワードのＲＡＭ４個でマスクメモリ
を構成し、ＲＡＭ４個はそれぞれに独立にリード動作可
能とした場合のタイムチャートである。このような実施
例においては、マスク命令動作切り替え手段は、１つめ
のメモリのリードアドレスを８サイクル間保持したの
ち、２つめのメモリのリードアドレスを８サイクル間保
持、続いて３つめ、４つめと切り替えることで、１サイ
クル１ビットのマスクレジスタへのデータ送出を実現で
き、且つ１つめのリードアドレスの保持は８サイクルで
終了するので、この後のマスクメモリからのリード命令
は、８サイクル分待てば発行が可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
１サイクルに更新／送出処理するマスクデータの要素数
を決定するサイクル要素数決定手段と、サイクル要素数
決定手段からの指示に従って、マスク更新／送出命令で
の動作を切り替えるマスク命令動作切り替え手段を設け
た事により、従来一定であったマスク更新／送出命令の
１サイクル当たりの処理マスク要素数を可変にした。こ
れにより、従来１サイクル当たりの処理マスク要素数が
一定であるがために生じていた命令間の命令発行待ち合
わせ時間が短縮され、マスク処理命令を含むベクトル命
令列の処理時間が大幅に高速化された。

【００３３】ＭＶＭＣ−ＶＭＡ−ＭＶＭＣ−ＶＭＢのよ
うな命令列の処理においては、本発明の実施例の図２の
タイムチャートと、従来例の図６のタイムチャートとを
対比すれば、２９サイクルの高速化がなされたことがわ
かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】図１のベクトルデータ処理装置の動作例を示す
タイムチャートである。

【図３】本発明の他の実施例の動作例を示すタイムチャ
ートである。

【図４】従来のベクトルデータ処理装置において、ＭＶ
ＭＣ命令で１サイクル３２要素のマスクレジスタ更新動
作を行う場合のタイムチャートである。

【図５】従来のベクトルデータ処理装置において、ＭＶ
ＭＣ命令で１サイクル１要素のマスクレジスタ更新動作
を行う場合のタイムチャートである。

【図６】従来のベクトルデータ処理装置において、他の
命令列下において、ＭＶＭＣ命令で１サイクル１要素の
マスクレジスタ更新動作を行う場合のタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 命令発行制御部 ２ マスク制御部 ３ ベクトルデータ処理部 １０ 命令スタック １１ 命令発行タイミング １２ サイクル要素数決定手段 ２０ マスク命令動作切り替え手段 ２１ マスクメモリ ２２ マスクレジスタ ２３ リードレジスタ ２４、２５ リードマスクレジスタ ３０、３１、３２、３３、３４、３５ ベクトルレジ
スタ ３６、３７、３８、３９ リードデータレジスタ ４０、４１ 演算器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベクトルデータに付随し、該ベクトルデー
   タ処理の有効／無効の識別に使用するマスクデータを保
   持し、該マスクデータの更新や送出を制御するマスク制
   御部を有するベクトルデータ処理装置において、 １サイクルで更新／送出処理する前記マスクデータの要
   素数を決定するサイクル要素数決定手段と、該サイクル
   要素数決定手段からの指示に従って、マスク更新／送出
   命令での動作を切り替えるマスク命令動作切り替え手段
   を設けたことを特徴とするベクトルデータ処理装置。
2. 【請求項２】前記マスク制御部内に、ｎビット×ｍワー
   ドの容量のメモリｋ個から構成されるマスクメモリを設
   けて前記マスクデータを保持し、前記マスク命令動作切
   り替え手段は、該マスクメモリのライトアドレス／リー
   ドアドレスの保持サイクル数を前記サイクル要素数決定
   手段からの指示によって切り替え、処理可能な最大ベク
   トル長がｎ×ｋの値になるようにしたことを特徴とする
   請求項１記載のベクトルデータ処理装置。