JPH1040139A - パフォーマンスモニタ方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 専用のハードウェアを用いて、クラスタの演
算処理装置に負荷をかけることなく、待ち合わせ時間を
高精度に計測できるようにする。 【解決手段】 クラスタ２００〜２０３からプログラム
モジュールの実行を開始および終了する時点でパルスが
生成されると、フラグレジスタ２１０〜２１３は各クラ
スタ２００〜２０３のプログラムモジュールの実行開始
および実行終了の状態を設定する。コントローラ２２０
は、フラグレジスタ２１０〜２１３を参照して最初のク
ラスタによるプログラムモジュールの実行終了を示すタ
イミングでカウント機構（アダー２３０，セレクタ２３
１，カウントレジスタ２３２）にカウントを開始させ、
最後のクラスタによるプログラムモジュールの実行終了
を示すタイミングでカウント機構にカウントを終了させ
る。制御プロセッサ２５０は、カウント機構のカウント
値を待ち合わせ時間として読み出して保存する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパフォーマンスモニ
タ方式に関し、特にワークステーション等からなるクラ
スタを回線でつないで並列処理を行うマルチクラスタ型
コンピュータシステムの性能について統計的データを採
取するパフォーマンスモニタ方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチクラスタ型コンピュータシステム
では、複数のクラスタにまたがる並列処理を行う場合、
ジョブに含まれる１つのプログラムモジュールを実行し
た後、後続するプログラムモジュールの実行を開始する
際に、先行するプログラムモジュールが全てのクラスタ
で終了するのを待つ必要がある場合が存在する。このと
き、クラスタによってプログラムモジュールの実行終了
時間が異なる場合があり、プログラムモジュールの実行
が先に終了したクラスタでは、他のクラスタがプログラ
ムモジュールの実行を終了するのを待ち合わせることに
なる。このように、クラスタ間でプログラムモジュール
の実行終了を待ち合わせる動作をバリア同期をとると呼
び、バリア同期がとられるまで待ち合わせを行っている
時間を待ち合わせ時間と呼ぶ。

【０００３】待ち合わせ時間は、マルチクラスタ型コン
ピュータシステムでの性能を改善する上で重要であるた
め、計測を行うシステムが多いが、従来のマルチクラス
タ型コンピュータシステムでは、ソフトウェアで待ち合
わせ時間の計測を行っていた。すなわち、ソフトウェア
によってクラスタ間の同期をとるための待ち合わせ時間
を計測する場合、一般的には先にプログラムモジュール
の実行を終了したクラスタの演算処理装置が、他のクラ
スタのプログラムモジュールの実行終了までの時間をタ
イマなどを用いて計測していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術で
は、待ち合わせ時間を計測する場合に先にプログラムモ
ジュールの実行を終了したクラスタの演算処理装置が他
のクラスタのプログラムモジュールの実行終了までの時
間をタイマなどを用いてソフトウェア的に計測していた
ので、時間計測を行っている演算処理装置に負荷がかか
り、該演算処理装置が複数のジョブを実行している場合
などに他のジョブの性能を低下させる原因になるという
問題点があった。

【０００５】また、ソフトウェアによる計測では計測精
度が数μｓ程度であり、計測結果として十分な精度を保
てない場合もあるという問題点があった。

【０００６】本発明の目的は、待ち合わせ時間の計測を
専用ハードウェアによって行うことにより、クラスタの
演算処理装置に負荷をかけることなく、待ち合わせ時間
を高精度に計測できるようにしたパフォーマンスモニタ
方式を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のパフォーマンス
モニタ方式は、マルチクラスタ型コンピュータシステム
において、全てのクラスタからプログラムモジュールの
実行開始および実行終了の状態が設定される状態保持手
段と、システムクロックに同期してカウントを行うカウ
ント機構と、前記状態保持手段を参照して最初のクラス
タによるプログラムモジュールの実行終了を示すタイミ
ングで前記カウント機構にカウントを開始させ、最後の
クラスタによるプログラムモジュールの実行終了を示す
タイミングで前記カウント機構にカウントを終了させる
制御手段と、前記カウント機構のカウント値を待ち合わ
せ時間として読み出して保存するデータ格納手段とを有
することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
パフォーマンスモニタ方式が適用されたマルチクラスタ
型コンピュータシステムの構成を示すブロック図であ
る。このマルチクラスタ型コンピュータシステムは、同
システムを構成する複数（図示は４台）のクラスタ２０
０〜２０３と、各クラスタ２００〜２０３がプログラム
モジュールを実行中であるか終了したかを示すためのフ
ラグレジスタ２１０〜２１３と、フラグレジスタ２１０
〜２１３の内容に応じて動作するコントローラ２２０
と、コントローラ２２０の指示によって動作するカウン
ト機構を構成するアダー２３０，セレクタ２３１および
カウントレジスタ２３２と、各クラスタ２００〜２０３
間のデータ通信を行うためのクロスバスイッチ２４０
と、クラスタ２００〜２０３を制御する制御プロセッサ
２５０とから、その主要部が構成されている。

【００１０】クラスタ２００〜２０３は、回線１４０〜
１４３を通じてクロスバスイッチ２４０に接続されてお
り、任意のクラスタ間でデータ通信を行うことができ
る。また、クラスタ２００〜２０３は、回線１５０を介
して制御プロセッサ２５０によりコントロールされてい
る。さらに、クラスタ２００〜２０３は、開始／終了パ
ルス信号線１００〜１０３を介して対応するフラグレジ
スタ２１０〜２１３にそれぞれ接続されており、待ち合
わせを必要とするプログラムモジュールの実行を開始お
よび終了する時点で正極性のパルスを開始／終了パルス
信号線１００〜１０３に出力する。

【００１１】フラグレジスタ２１０〜２１３は、トグル
・フリップ・フロップとして動作し、開始／終了パルス
信号線１００〜１０３を介して正極性のパルスを受け
て、対応するクラスタがプログラムモジュールを実行中
の場合は値”０”を示し、実行中でない場合は値”１”
を示す。また、フラグレジスタ２１０〜２１３は、フラ
グ信号線１１０〜１１３を介してコントローラ２２０に
接続されているとともに、各クラスタ２００〜２０３に
もそれぞれ接続されている。フラグレジスタ２１０〜２
１３が各クラスタ２００〜２０３にもそれぞれ接続され
ているのは、各クラスタ２００〜２０３におけるプログ
ラムモジュールの実行状態を互いに認識することができ
るようにするためである。

【００１２】コントローラ２２０は、フラグレジスタ２
１０〜２１３の値をフラグ信号線１１０〜１１３を介し
て参照して各クラスタ２００〜２０３のプログラムモジ
ュールの実行状況を監視し、最初のクラスタがプログラ
ムモジュールの実行を開始した時点でリセット信号線１
２０に負極性のパルスを送出してカウントレジスタ２３
２のカウント値を”０”クリアする。また、コントロー
ラ２２０は、最初のクラスタがプログラムモジュールの
実行を終了した時点で制御信号線１２１に値“０”を出
力し、最後のクラスタがプログラムモジュールの実行を
終了した時点で制御信号線１２１に値”１”を出力す
る。さらに、コントローラ２２０は、制御信号線１２１
に値”１”を出力した後に、バリア同期信号線１２２に
負極性のパルスを出力する。

【００１３】セレクタ２３１は、制御信号線１２１が
値”１”の場合にカウントレジスタ２３２の出力をスル
ーする状態を選択し、制御信号線１２１が値”０”の場
合にカウントレジスタ２３２のカウント値にアダー２３
０で”１”を加えた値を出力する状態を選択する。

【００１４】表１は、カウントレジスタ２３２の状態遷
移を示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】図２は、図１に示したマルチクラスタ型コ
ンピュータシステムの動作例を示すタイミングチャート
図である。

【００１７】次に、このように構成された第１の実施の
形態に係るパフォーマンスモニタ方式が適用されたマル
チクラスタ型コンピュータシステムの動作について説明
する。

【００１８】クラスタ２００〜２０３は、待ち合わせを
必要とするプログラムモジュールの実行を開始する時点
で、正極性のパルスを開始／終了パルス信号線１００〜
１０３にそれぞれに送出する。

【００１９】フラグレジスタ２１０〜２１３は、開始／
終了パルス信号線１００〜１０３を介して正極性のパル
スを受けると、対応するクラスタがプログラムモジュー
ルを実行中であることを示す値”０”となる。

【００２０】コントローラ２２０は、フラグレジスタ２
１０〜２１３の値をフラグ信号線１１０〜１１３を介し
て参照し、クラスタ２００〜２０３のいずれかがプログ
ラムモジュールの実行を開始した時点で、すなわちフラ
グ信号１１０〜１１３のいずれかが値”０”となった時
点で、リセット信号線１２０に負極性のパルスを送出す
る。

【００２１】カウントレジスタ２３２は、リセット信号
線１２０を介して負極性のパルスを受けると、カウント
値が”０”にリセットされる。

【００２２】例えば、図２に示すタイミングチャートで
は、フラグ信号線１１０が最初に値”０”となってクラ
スタ２００が最初にプログラムモジュールの実行を開始
したことを示しており、フラグ信号線１１０が値”０”
になった次のシステムクロックで、リセット信号線１２
０に負極性のパルスを与え、カウントレジスタ２３２の
カウント値を”０”にリセットしている。

【００２３】すべてのクラスタ２００〜２０３がプログ
ラムモジュールの実行を開始した後、最初のクラスタが
プログラムモジュールの実行を終了すると、このクラス
タは、正極性のパルスを対応する開始／終了パルス信号
線を介して対応するフラグレジスタに送出する。

【００２４】対応するフラグレジスタは、開始／終了パ
ルス信号線を介して正極性のパルスを受けると、対応す
るクラスタがプログラムモジュールの実行を終了したこ
とを示す値”１”となる。

【００２５】コントローラ２２０は、最初のクラスタが
プログラムモジュールの実行を終了した時点で、すなわ
ちフラグ信号線１１０〜１１３のいずれかが値”１”と
なった時点で、制御信号線１２１を値”０”とする。

【００２６】セレクタ２３１は、制御信号線１２１が
値”０”となったことを受けて、カウントレジスタ２３
２のカウント値にアダー２３０で”１”を加えた値を選
択する状態に切り替わり、カウントレジスタ２３２は、
システムクロック毎にカウントアップして待ち合わせ時
間の計測を開始する。

【００２７】例えば、図２では、クラスタ２００が最初
にプログラムモジュールの実行を終了し、対応するフラ
グレジスタ２１０の値が”１”になった次のクロック
で、制御信号線１２１は値”０”に変化し、これを受け
て、カウントレジスタ２３２のカウント値は１システム
クロックにつき１ずつカウントアップされている。

【００２８】カウントレジスタ２３２のカウント値がシ
ステムクロック毎に１ずつカウントアップされている状
態で、最後のクラスタがプログラムモジュールの実行を
終了すると、このクラスタは、対応する開始／終了パル
ス信号線に正極性のパルスを送出する。

【００２９】対応するフラグレジスタは、開始／終了パ
ルス信号線を介して正極性のパルスを受けると、対応す
るクラスタがプログラムモジュールの実行を終了したこ
とを示す値”１”となる。

【００３０】コントローラ２２０は、最後のクラスタが
プログラムモジュールの実行を終了した時点で、すなわ
ちフラグ信号線１１０〜１１３のすべてが値”１”とな
った時点で、制御信号線１２１を値”１”とする。

【００３１】セレクタ２３１は、制御信号線１２１が
値”１”となったことを受けて、カウントレジスタ２３
２のカウント値をスルーする状態に切り替わり、カウン
トレジスタ２３２がカウント値をホールドする状態とな
って待ち合わせ時間の計測が終了される。

【００３２】また、コントローラ２２０は、制御信号線
１２１を値”１”にした次のシステムクロックで、バリ
ア同期信号線１２２に負極性のパルスを送出する。この
負極性のパルスは、カウントレジスタ２３２のカウント
値を制御するためのタイミングを示すものであり、制御
プロセッサ２５０は、このパルスを受けてカウントレジ
スタ２３２のカウント値をカウント信号線１３０を介し
て読み出し、待ち合わせ時間として格納する。

【００３３】したがって、これ以降、計測結果を必要と
する場合は、制御プロセッサ２５０にアクセスすること
により、待ち合わせ時間の統計的データを得ることがで
きる。

【００３４】図３は、本発明の第２の実施の形態に係る
パフォーマンスモニタ方式が適用されたマルチクラスタ
型コンピュータシステムの構成を示すブロック図であ
る。本実施の形態に係るパフォーマンスモニタ方式は、
マルチクラスタ型コンピュータシステムを構成するクラ
スタ２００を用いて計測結果としての待ち合わせ時間を
格納する場合の構成例を示す。すなわち、図１に示した
第１の実施の形態に係るパフォーマンスモニタ方式で
は、待ち合わせ時間の計測結果を格納するデータ格納手
段として制御プロセッサ２５０を用いていたが、システ
ム全体の制御をクラスタを用いて行っているマルチクラ
スタ型コンピュータシステムでは、同システムを構成す
るクラスタを用いて計測結果を格納することにより、本
発明の適用が可能となる。

【００３５】このように構成された第２の実施の形態に
係るパフォーマンスモニタ方式が適用されたマルチクラ
スタ型コンピュータシステムでも、第１の実施の形態に
係るパフォーマンスモニタ方式が適用されたマルチクラ
スタ型コンピュータシステムとほぼ同様の動作が行われ
ることはいうまでもない。

【００３６】図４は、本発明の第３の実施の形態に係る
パフォーマンスモニタ方式が適用されたマルチクラスタ
型コンピュータシステムの構成を示すブロック図であ
る。本実施の形態に係るパフォーマンスモニタ方式は、
データ格納手段としてシステムから独立した小型コンピ
ュータ２６０を用いた場合の例である。

【００３７】このように構成された第２の実施の形態に
係るパフォーマンスモニタ方式が適用されたマルチクラ
スタ型コンピュータシステムでも、第１の実施の形態に
係るパフォーマンスモニタ方式が適用されたマルチクラ
スタ型コンピュータシステムとほぼ同様の動作が行われ
ることはいうまでもないが、さらに、計測結果の待ち合
わせ時間を取得して格納する小型コンピュータ２６０が
マルチクラスタ型コンピュータシステムの外部に独立し
ているため、待ち合わせ時間を計測するマルチクラスタ
型コンピュータシステムの状態に関係なく、待ち合わせ
時間の参照等を行うことができるという利点がある。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のマルチクラスタ型コンピュータシステムにおいて
クラスタの演算処理装置でソフトウェアにより行われて
いた待ち合わせ時間の測定処理を専用ハードウェアに移
すことにより、演算処理装置の負荷によるジョブの性能
の低下を防ぐことができるという効果がある。

【００３９】また、待ち合わせ時間を専用ハードウェア
を用いて測定することにより、従来のソフトウェアによ
り測定する場合に比べて測定精度（数ｎｓ程度）が向上
するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るパフォーマン
スモニタ方式が適用されたマルチクラスタ型コンピュー
タシステムの構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示したマルチクラスタ型コンピュータシ
ステムの動作例を示すタイミングチャートである。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るパフォーマン
スモニタ方式が適用されたマルチクラスタ型コンピュー
タシステムの構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係るパフォーマン
スモニタ方式が適用されたマルチクラスタ型コンピュー
タシステムの構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１００〜１０３ 開始／終了パルス信号線 １１０〜１１３ フラグ信号線 １２０ リセット信号線 １２１ 制御信号線 １２２ バリア同期信号線 １３０ カウント信号線 １４０〜１４３ 回線 １５０ 回線 ２００〜２０３ クラスタ ２１０〜２１３ フラグレジスタ ２２０ コントローラ ２３０ アダー ２３１ セレクタ ２３２ カウントレジスタ ２４０ クロスバスイッチ ２５０ 制御プロセッサ ２６０ 小型コンピュータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マルチクラスタ型コンピュータシステム
   において、 全てのクラスタからプログラムモジュールの実行開始お
   よび実行終了の状態が設定される状態保持手段と、 システムクロックに同期してカウントを行うカウント機
   構と、 前記状態保持手段を参照して最初のクラスタによるプロ
   グラムモジュールの実行終了を示すタイミングで前記カ
   ウント機構にカウントを開始させ、最後のクラスタによ
   るプログラムモジュールの実行終了を示すタイミングで
   前記カウント機構にカウントを終了させる制御手段と、 前記カウント機構のカウント値を待ち合わせ時間として
   読み出して保存するデータ格納手段とを有することを特
   徴とするパフォーマンスモニタ方式。
2. 【請求項２】 前記カウント機構が、アダーと、セレク
   タと、レジスタとから構成されている請求項１記載のパ
   フォーマンスモニタ方式。
3. 【請求項３】 前記データ格納手段として、システムに
   組み込まれている制御プロセッサを用いる請求項１記載
   のパフォーマンスモニタ方式。
4. 【請求項４】 前記データ格納手段として、システムを
   構成しているクラスタを用いる請求項１記載のパフォー
   マンスモニタ方式。
5. 【請求項５】 前記データ格納手段として、独立動作可
   能な小型コンピュータを用いる請求項１記載のパフォー
   マンスモニタ方式。