JPH1063510A - コード展開方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変数Ｂで参照されるデータ実体を変数Aで参
照可能にする処理を含む手続きを、Ａ、Ｂをポインタに
せずに高速に実現する。 【解決手段】 コード展開部１０３は、辞書１１２及び
中間語１１３を入力して展開すべき中間語の中の変数の
辞書に設定された属性をallocatable属性に変更する割
付属性変更部１０５、中間語１１３を入力して一方の変
数Ｂが参照するデータ実体の先頭アドレスを他方の変数
Ａが参照するようにし、Ａを割付状態、Ｂを未割付状態
にする他言語で書かれた手続きを呼び出す処理を生成す
る割付代入コード生成部１０６から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】高級言語を入力して中間言語
ないしオブジェクトプログラムを出力するコンパイラ
や、ある高級言語を入力して同じまたは別の高級言語を
出力するトランスレータなどの言語処理ソフトウエアに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｂで参照されるデータ実体をＡで
参照可能にする処理は、マイケル メトカーフ、ジョー
ン レイド、”フォートラン９０ エクスプレイン
ド”、オックスフォード ユニヴァーシティ プレス、
１９９０。（Michael Metcalf, John Reid. "Fortran90
Explained", Oxford University Press, 1990.）に記
載されているように、Ａをpointer属性、Ｂをtarget属
性で宣言し、ポインタ代入を用いて、Ａ=>Ｂとしてき
た。

【０００３】この第１の従来技術による言語処理ソフト
ウエアの構成を図３に示す。１００は言語処理ソフトウ
エアであり、入力プログラム１０１を入力して辞書１１
２及び中間語１１３を出力する構文解析部１０２、辞書
１１２及び中間語１１３を入力して、ある変数で参照さ
れるデータ実体を別の変数から参照可能にする処理を含
む組み込み関数などを中間語に展開するコード展開部１
０３、辞書１１２及び中間語１１３を入力してデータフ
ローを解析するデータフロー解析部１０７、中間語１１
３を入力して中間語を最適な中間語に変換する最適化部
１０９、辞書１１２及び中間語１１３を入力して出力プ
ログラム１１１を生成するコード生成部１１０から構成
される。

【０００４】さらに、コード展開部１０３は、変数の属
性をポインタに変更するポインタ属性変更部１０５、ポ
インタ代入を含む一連の中間語を生成するポインタ代入
コード生成部１０６から構成される。

【０００５】次に、第１の従来技術による生成コードを
説明するための、入力プログラムを説明する。図５は、
High Performance Fortran(ＨＰＦ)の仕様によるソース
プログラムの一部である。詳細はハイ パフォーマンス
フォートラン フォーラム、”ハイパフォーマンス
フォートラン ランゲージ スペシフィケーション バ
ージョン１。０”、シー アール ピー シー、ライス
ユニヴァーシティ、メイ、１９９３（High Performan
ce Fortran Forum, "High Performance Fortran Langua
ge Specification Version 1.0", CRPC, Rice Universi
ty, May, 1993.）にあるがここで簡単に説明する。

【０００６】５０１は仮想プロセッサ群の配置を宣言し
た文である。仮想プロセッサ群にｐという名前を付け、
それらが３台、直線的に配置されている事を表わしてい
る。即ち、３台の仮想プロセッサは、それぞれ、ｐ
（１）、ｐ（２）、ｐ（３）で参照される。

【０００７】５０２は配列ａのデータ分割方法と分割デ
ータの仮想プロセッサ群への割り付け方法を指示した文
である。”ｂｌｏｃｋ”は配列ａの２次元目を添字が連
続する部分配列へ分割することを表わす。”＊”は配列
ａの１次元目を分割しないことを表わす。”ｏｎｔｏ
ｐ”は分割された部分配列を仮想プロセッサｐへ割り付
けることを表わす。即ち、ａ(1:3,1:2)をｐ（１）へ、
ａ(1:3, 3:4)をｐ（２）へ、ａ(1:3, 5)をｐ（３）へ割
り付けることを表わす。

【０００８】５０３は配列ａがプログラムの実行途中
で、動的に別の分割に再分割され得ることを宣言する。
５０４は、プログラムの実行がこの位置に達したとき、
配列ａを１次元目をｂｌｏｃｋ分割、２次元目を分割し
ないように、配列ａの分割の方法を動的に変更すること
を表す。この場合は、ａ(1,1:5)をｐ（１）へ、ａ(2,
1:5)をｐ（２）へ、ａ(3, 1:5)をｐ（３）へ割り付ける
ことを表わす。

【０００９】次に、第１の従来技術による、図５の変換
結果を説明する。図６は、第１の従来技術による図５の
プログラムの変換結果である。配列ｔは、再分割した配
列ａのデータを一時的に格納する配列である。

【００１０】６００はポインタ属性変更部１０５によ
り、配列ａ、ｔともにポインタに属性が変更されたこと
を示す。６０１は５０２が表す配列ａの分割情報を格納
する構造体ｄ_ａの各成分の値を設定する文の集まりで
ある。６０２は分割された配列ａに領域を確保する文で
ある。

【００１１】６０３は５０４が表す配列ａの分割情報と
同じ情報を格納する配列ｔの構造体ｄ_ｔの各成分の値
を設定する文の集まりである。６０４は５０４による再
分割後の部分配列の大きさで配列ｔに領域を確保する文
である。６０５はｄ_ａが表す分割情報を持つ配列ａの
データを、ｄ_ｔが表す分割情報を持つ配列ｔへ代入す
ることを表す。異なるプロセッサ間での代入は、分散メ
モリ型計算機の場合は、プロセッサ間通信で実現され
る。

【００１２】６０６は配列ａが示す領域を解放すること
を表す。６０７は５０４が表すｄ_ｔの分割情報をｄ_ａ
へ代入することを表す。６０８は、配列ａを配列ｔが示
す領域を指すようにすることを表す。

【００１３】以上で、配列ａは５０４が表す分割情報に
従って分割され、ｄ_ａは５０４が表す分割情報を持
つ。ある変数で参照されるデータ実体を別の変数で参照
可能にする処理は６０８のポインタ代入で実現される。

【００１４】次に第２の従来技術について説明する。一
つのデータ実体は一つの手続き内では一つの変数名のみ
で参照され、このデータ実体への領域の割付け・解放が
可能で、このデータ実体は割付状態か未割付状態を持
つ、という性質を満たすデータ実体の属性（以下、単一
割付属性と呼ぶ）の例としては、Fortran90言語におい
て、allocatable属性を指定し、かつ、target属性を指
定しない場合がある。

【００１５】従来、Ｂで参照されるデータ実体をＡで参
照可能にする処理は、Ａ、Ｂをallocatable属性で宣言
した場合、Ａへの領域の割付け、ＢからＡへのデータの
コピー、Ｂの領域の解放、からなる一連の処理を行なっ
ていた。

【００１６】この第２の従来技術による言語処理ソフト
ウエアの構成を図４に示す。１０５、１０６以外は図３
と同様である。

【００１７】コード展開部１０３は、変数の属性をallo
catable属性に変更する割付属性変更部１０５、ポイン
タ代入などを使用せず、配列間のコピー、配列の割付・
解放のみから成る一連の中間語を生成する割付コード生
成部１０６から構成される。

【００１８】次に、第２の従来技術による、図５の変換
結果を説明する。図７は、第２の従来技術による図５の
プログラムの変換結果である。７００は割付属性変更部
１０５により、配列ａ、ｔともにallocatable属性に変
更されたことを示す。

【００１９】７０１から７０７までは図６と同じであ
る。７０８から７１０が６０８に対応する部分である。
７０８は５０４による再分割後の部分配列の大きさで配
列ａに領域を確保する文である。

【００２０】７０９は配列ｔに格納されたデータをすべ
て配列ａに代入する文である。７１０は配列ｔが示す領
域を解放することを表す。以上で、配列ａは５０４が表
す分割情報に従って分割され、ｄ_ａは５０４が表す分
割情報を持つ。

【００２１】このように、ある変数で参照されるデータ
実体を別の変数で参照可能にする処理は７０８、７０
９、７１０の一連の処理で実現される。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来技術で
はポインタを利用するので、データフロー解析が精密に
できず、言語処理ソフトウエアの最適化が適用しにく
い、という問題点がある。ポインタを含むプログラムに
対するデータフロー解析は、ポインタが指すことが出来
る変数の情報がなければ、精密にできないことは、アル
フレッド エイホ、ジェフリー ウルマン、”プリンシ
プルズ オブ コンパイラ デザイン”、アディソンー
ウェスレー、１９７７。第４９９頁 （Alfred Aho, Jef
frey Ullman."Principles of Compiler Design", Addis
on-Wesley, 1977. p.499）で論じられている。

【００２３】Fortran90では、ポインタで指される変数
はtarget宣言する必要があるため、データフロー解析が
まったく精密にできないことはないが、target宣言され
た変数が多数存在するときは、ポインタはどれでも指す
可能性があるため、データフロー解析を精密に行うこと
は困難である。

【００２４】上記第２の従来技術では、ポインタではア
ドレスの代入だけで済む処理が、データ領域の割付け、
解放、データ領域間のコピーを必要とし、これらの処理
に時間がかかる、という問題点がある。

【００２５】本発明の第１の目的は、ポインタを利用し
ないことにより、データフロー解析の精度を上げ、言語
処理ソフトウエアの最適化が適用されやすいプログラム
を生成することである。

【００２６】本発明の第２の目的は、余分な、データ領
域の割付け、解放、ならびにデータ領域間のコピーを必
要としない高速なプログラムを生成することである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の最適プログラム生成方法は、Ｂで参照され
るデータ実体をＡで参照可能にする処理を含む手続き
を、Ａ、Ｂを単一割付属性で宣言し、Ａを未割付状態、
Ｂを割付状態とし、Ｂで参照されるデータ実体の先頭ア
ドレスをＡが参照するようにし、Ａを割付状態、Ｂを未
割付状態にする、他言語で書かれた手続きを呼び出す処
理を含む手続きに変換するものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例を図
１、図５、図７、図８から図１０を用いて説明する。

【００２９】図１は、本発明による言語処理ソフトウエ
アの構成を示したものである。１００は言語処理ソフト
ウエアであり、入力プログラム１０１を入力して辞書１
１２及び中間語１１３を出力する構文解析部１０２、辞
書１１２及び中間語１１３を入力して、ある変数で参照
されるデータ実体を別の変数から参照可能にする処理を
含む組み込み関数などを中間語に展開するコード展開部
１０３、辞書１１２及び中間語１１３を入力してデータ
フローを解析するデータフロー解析部１０７、中間語１
１３を入力して中間語を最適な中間語に変換する最適化
部１０９、辞書１１２及び中間語１１３を入力して出力
プログラム１１１を生成するコード生成部１１０より成
る。

【００３０】コード展開部１０３は、辞書１１２及び中
間語１１３を入力して展開すべき中間語の中の変数の辞
書に設定された属性をallocatable属性に変更する割付
属性変更部１０５、中間語１１３を入力して一方の変数
Ｂが参照するデータ実体の先頭アドレスを他方の変数Ａ
が参照するようにし、Ａを割付状態、Ｂを未割付状態に
する他言語で書かれた手続きを呼び出す処理を生成する
割付代入コード生成部１０６より成る。

【００３１】データフロー解析部１０７は、従来のデー
タフロー解析部の中に、さらに、最適コード生成部１０
３で生成された他言語で書かれた手続き呼び出しを検出
して、この呼び出し点において、変数Ａに領域が割り付
けられ、変数Ｂの値が変数Ａに代入され、変数Ｂの領域
が解放されたコードが存在した時と同じ処理を行う割付
代入用処理部１０８を含む。

【００３２】次に本発明の並列化コンパイラの動作を、
図１を基に、図５、図７、図８から図１０まで、具体例
を用いて説明する。図５は入力プログラム１０１の具体
例の、データ分割指示付きソースプログラムである。図
５の説明は従来技術ですでに行った。

【００３３】図８は図５の入力プログラムを図１の言語
処理ソフトウエア１００で処理した結果出力された出力
プログラム１１１である。８００から８０７までは図７
と同じである。

【００３４】８０８が図７の７０８から７１０、図６の
６０８に対応する部分である。８０８は、Ｃなどの他言
語で記述された関数であり、配列ｔが指す領域を配列ａ
が指すようにし、配列ａを割付状態、配列ｔを未割付状
態にするものである。

【００３５】図９は、８０２直後における３つのプロセ
ッサに分散された配列ａの要素を表す。ａｉｊは配列ａ
のｉ行ｊ列目の要素値を表す。

【００３６】（Ａ）はｐ１に分散された部分配列を、
（Ｂ）はｐ２に分散された部分配列を、（Ｃ）はｐ３に
分散された部分配列を示す。配列ａの２次元目がｂｌｏ
ｃｋ分割されているので、ｐ１にはａ(1:2, 1:3)撃ェｐ
２にはａ(2:3, 1:3)が、ｐ３にはａ(5, 1:3)が割り当て
られる。

【００３７】図１０は、８０５により２次元目がｂｌｏ
ｃｋ分割された図９の配列ａの配列要素値が、１次元目
がｂｌｏｃｋ分割された配列ｔに代入され、３つのプロ
セッサに分散された時の、配列ｔの要素を表す。

【００３８】（Ａ）はｐ１に分散された部分配列を、
（Ｂ）はｐ２に分散された部分配列を、（Ｃ）はｐ３に
分散された部分配列を示す。配列ａの１次元目がｂｌｏ
ｃｋ分割されているので、ｐ１にはａ(1, 1:5)が、ｐ２
にはａ 2, 1:5)が、ｐ３にはａ(3, 1:5)が割り当てられ
る。

【００３９】図１１は、８０８直後における３つのプロ
セッサに分散された配列ａの要素を表す。

【００４０】（Ａ）はｐ１に分散された部分配列を、
（Ｂ）はｐ２に分散された部分配列を、（Ｃ）はｐ３に
分散された部分配列を示す。８０８により、これは図１
０が表す各プロセッサ中の配列ｔの先頭アドレスを配列
ａが指すようにするだけなので、図１０が表す各プロセ
ッサ中の配列ｔの先頭アドレスと図１１が表す各プロセ
ッサ中の配列ａの先頭アドレスとは等しい。

【００４１】以上で、図５のプログラムに対する本発明
の第１の実施例の説明を終了する。

【００４２】次に、本発明の第２の実施例を図２を用い
て説明する。図２は、本発明による言語処理ソフトウエ
アの構成を示したものである。データフロー解析部１０
７以外の構成要素は図１と同じである。

【００４３】図２におけるデータフロー解析部１０７
は、コード展開部１０３より先に処理を行うため、図１
のような割付代入用処理部１０８を含まない。１０７の
処理中で、組み込み関数などに対する解析を、通常のユ
ーザ関数と同じ扱いにすると、解析精度が悪くなる。

【００４４】また、各組み込み関数などに対して個別に
処理を行うと、図１の構成と同じ解析精度が得られる。
この構成に対する、図５のプログラムの変換結果は、図
８になる。

【００４５】図１２は、本実施例の言語処理ソフトウエ
アが対象とする並列計算機システム構成の一例を示した
ものである。

【００４６】１はローカルメモリ、２はプロセッサエレ
メント、３はネットワーク、４は入出力用プロセッサエ
レメント、５は入出力用コンソールまたはワークステー
ションを示している。

【００４７】本実施例の言語処理ソフトウエアは、入出
力用コンソールまたはワークステーション５において実
行され、通信を含むソースプログラムまたはオブジェク
トプログラムに変換される。前者のソースプログラム
は、さらに、各プロセッサエレメント２向けのコンパイ
ラによってオブジェクトプログラムに変換される。上記
オブジェクトプログラムはリンカーによりロードモジュ
ールに変換され、入出力用プロセッサエレメント４を通
じて各プロセッサエレメント２のローカルメモリ１に配
置され、各プロセッサエレメント２により実行され、ネ
ットワーク３を通じて通信を行なう。

【００４８】本実施例の言語処理ソフトウエアは上記並
列計算機システムを高速化してハードウエアを有効利用
するものである。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、ポインタを利用しない
ことによりデータフロー解析の精度を上げられるので、
言語処理ソフトウエアの最適化が適用されやすいプログ
ラムを生成できる。

【００５０】また、本発明によれば、他言語で書かれた
プログラムでallocatable配列に対するアドレスの代入
に相当する処理を実行するので、データ領域の割付け、
解放、データ領域間のコピーといった処理を必要としな
い高速なプログラムを生成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による言語処理ソフトウエアの構成であ
る。

【図２】本発明による言語処理ソフトウエアの第２の構
成である。

【図３】第１の従来技術による言語処理ソフトウエアの
構成である。

【図４】第２の従来技術による言語処理ソフトウエアの
構成である。

【図５】本発明を説明するためのデータ分割指示入りソ
ースプログラムである。

【図６】図５を第１の従来技術で変換した結果である。

【図７】図５を第２の従来技術で変換した結果である。

【図８】図５を本発明による言語処理ソフトウエアで変
換した結果である。

【図９】プログラム実行直後で各プロセッサに分散され
た配列ａである。

【図１０】再分散により各プロセッサの配列ｔに代入さ
れた配列ａの要素である。

【図１１】割付代入により各プロセッサの配列ａに代入
された要素である。

【図１２】本発明の言語処理ソフトウエアが対象とする
並列計算機システムの構成の一例である。

【符号の説明】

１００：言語処理ソフトウエア、１０１：入力プログラ
ム、１０２：構文解析部、１０３：コード展開部、１０
４：最適コード生成部、１０５：割付属性変更部、１０
６：割付代入コード生成部、１０７：データフロー解析
部、１０８：割付代入用処理部、１０９：最適化部、１
１０：コード生成部、１１１：出力プログラム、１１
２：辞書、１１３：中間語

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一つのデータ実体は一つの手続き内では一
   つの変数名のみで参照され、このデータ実体への領域の
   割付け・解放が可能で、このデータ実体は割付状態か未
   割付状態を持つ、という性質を満たすデータ実体の属性
   と、他言語で書かれた手続きを呼び出す手段と、を持つ
   言語で書かれたプログラムにおいて、Ｂで参照されるデ
   ータ実体をＡで参照可能にする処理を含む当言語固有の
   手続きを、当言語のコンパイラないしトランスレータで
   中間語ないしコードに展開する際のコード展開方法であ
   って、Ａ、Ｂを上記属性で宣言し、Ａを未割付状態、Ｂ
   を割付状態とし、Ｂで参照されるデータ実体の先頭アド
   レスをＡが参照するようにし、Ａを割付状態、Ｂを未割
   付状態にする、他言語で書かれた手続きを呼び出す処理
   を含む手続きに変換する、ことを特徴とするコード展開
   方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の言語で記述されるべき、複
   数の配列に対する配列内および配列間の配列要素値入れ
   替え処理を、上記各配列Ａi (i=1,...,n)の属性、およ
   びＡ1, ..., Ａnの要素を入れ替えた値の一時保存用デ
   ータ実体Ｂi (i=1,...,n)の属性を請求項１記載の属性
   で宣言し、Ａ1, ..., Ａnの配列要素値を入れ替えかえ
   たものをＢi (i=1,...,n)に一時的に保存し、Ａi (i=
   1,...,n)を未割付状態、Ｂi (i=1,...,n)を割付状態に
   し、Ａi、Ｂi (i=1,...,n) に対して請求項１記載の処
   理を行う、コード展開方法。