JPH11306149A

JPH11306149A - 並列演算処理装置およびその方法

Info

Publication number: JPH11306149A
Application number: JP10106755A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Imamura; 義彦今村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のタスクを発生した場合の同期待ちを高
速かつ柔軟に解決できる並列演算処理装置を提供する。【解決手段】プロセッサエレメントＰＥ１２がＰＥ１
３〜１５に対してパイプカウンタを特定して複数のタス
クを呼び出し、同期待ち命令で同期待ちを行う。アービ
タ５５６は、タスク呼び出しが発生すると、当該タスク
呼び出しを発生したプロセッサエレメントの番号とパイ
プカウンタの番号とから、タスク管理テーブルのエント
リィを特定し、当該エントリィのカウント値を増加し、
そのタスクが終了すると当該エントリィのカウント値を
減少させる。プロセッサエレメントＰＥ１２は、同期待
ち命令に含まれるカウント値と、アービタ１５６の対応
するエントリィのカウント値とが一致した場合に同期待
ちを解除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のタスクを発
生した場合の同期待ちを高速かつ柔軟に解決できる並列
演算処理装置およびその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、複数のプロセッサエレメント
（Processor Element:ＰＥ）が独立したプログラムカウ
ンタを持ち、共通バスを介して相互に通信を行いながら
処理を実行するＭＩＭＤ(Multiple Instruction Multip
le Datastream)型のマルチプロセッサシステムが知られ
ている。このようなマルチプロセッサシステムは、コン
カレント（並行）マルチタスクを行うことを前提として
おり、タスクを生成しようとしているメインプログラム
を実行しているプロセッサエレメントと、新たなタスク
が生成されるプロセッサエレメントとの間で通信を行
う。このとき、タスクを呼んだ（生成した）プログラム
が、呼ばれた（生成された）タスクが終了するまで同期
待ちを行う場合がある。

【０００３】図２３は、一般的なマルチプロセッサシス
テム１の全体構成図である。図２３に示すように、マル
チプロセッサシステム１は、４つのプロセッサエレメン
トＰＥ１２，ＰＥ１３，ＰＥ１４，ＰＥ１５と、タスク
の同期を管理するアービタ１６とが共通バス１１を介し
て接続されている。共通バス１１は、プロセッサエレメ
ントＰＥ１２〜１５の相互間でコマンドなどの制御信号
を送受信するための制御線として機能する。

【０００４】また、マルチプロセッサシステム１では、
プロセッサエレメントＰＥ１２，ＰＥ１３，ＰＥ１４，
ＰＥ１５と共有メモリ１７とがメインバス１９を介して
接続されている。共有メモリ１７は、外部端子１８を介
して、外部メモリ（メインメモリ）に接続されている。
なお、マルチタスクの同期を実現するマルチプロセッサ
システムの構成としては、図２３に示す構成以外にも種
々のものがある。例えば、図２３に示す例では、アービ
タ１６でタスクの同期が集中管理される場合を示した
が、例えば、アービタ１６を設けずに、個々のプロセッ
サエレメントＰＥ１２〜１５にタスクの同期を管理する
機能を持たせてもよい。

【０００５】図２４は、タスクを生成するプログラム
（メインプログラム２５）が同期待ちを行う手法を説明
するための図である。図２４に示す例では、プロセッサ
エレメントＰＥ１２上で動作するメインプログラム２５
が、プロセッサエレメントＰＥ１３上にタスク２６を生
成している。プロセッサエレメントＰＥ１２および１３
は、個々のプロセッサ固有のマシン語（機械語）で記述
された命令を実行して動作する。なお、タスクの生成な
らびに同期の解決は、ハードウエアによる順序回路を用
いても可能である。なお、本明細書では、命令によって
同期機能の実現する場合を主に説明する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のマル
チプロセッサシステムでは、以下に示す理由により、図
２４に示すメインプログラム２５から複数のタスクを任
意の数だけ生成することが困難であった。すなわち、マ
ルチプロセッサシステムは、コンカレントマルチタスク
を実行するが、このマルチタスク方式では、複数のプロ
グラム（タスク）を複数のプロセッサエレメントＰＥに
割り当てる必要がある。ここで、シングルプロセッサを
前提としたマルチタスクでは、ＴＳＳ（Time Sharing S
ystem ）方式のように、一つのプロセッサエレメントＰ
Ｅに対して時分割で複数のタスクを割り当てることが最
も一般的である。従って、一つのプロセッサエレメント
ＰＥを中心としてタスク管理テーブルを一組だけ用意す
ればよい。このＴＳＳ方式を採用する多くの場合、それ
らタスクの切り替え機構を持つＵｎｉｘ（商標名）など
のＯＳ(Operating System)を用いることになる。

【０００７】通常、プロセッサエレメントＰＥは、マル
チタスクを特に意識した同期命令を用意していないこと
が多い。同期命令を用いるよりも、タイマなどの外部割
り込みイベントを通じて例外処理を発生させ、その結
果、タスクの切り替えを行う方式を採用することが多
い。また、タスクの切り替えをより高速に実行するため
に、プロセッサエレメントＰＥ内でハードウエアによる
サポートを行っていることが多いが、基本的にはソフト
ウエアによってタスク切り替え機能が実現される。

【０００８】これに対して、マルチプロセッサシステム
では、前述したＴＳＳ方式を採用する場合、複数のタス
ク管理テーブルを用意することが必要になる。また、そ
れら複数のタスク管理テーブルを総合的に管理するプロ
グラムを、個々のプロセッサエレメントＰＥを管理する
プログラムの一階層上に用意する必要があり、かなり複
雑なＯＳになる。そのため、従来のマルチプロセッサシ
ステムでは、図２４に示すメインプログラム２５から複
数のタスクを任意の数だけ生成することが困難であっ
た。なお、マルチプロセッサシステムに実装するＯＳ
は、通常、そのマルチプロセッサシステムを使うサイド
（ユーザ）が決定する。

【０００９】ところで、マルチタスクの実現方法は、Ｔ
ＳＳ方式の他にも存在する。例えば、特定のプロセッサ
エレメントＰＥをコプロセッサとして用いるなどのやや
特殊用途への応用が考えられる。その他にも、特定のプ
ロセッサエレメントＰＥをコプロセッサとして固定しな
いまでも、コプロセッサで実行するプログラムを常駐さ
せることも、ある分野では非常に有効である。いずれに
しても、マルチプロセッサシステムには、タスクの同期
機構が必要である。

【００１０】研究試作段階のマルチプロセッサシステム
では、一般的に、個々のプロセッサエレメントＰＥ毎に
シングルプロセッサと同じＯＳを搭載している。そし
て、これらプロセッサエレメントＰＥ間の通信を行うこ
とにより、全体としてマルチタスクを達成していること
が多い。この場合、プロセッサエレメントＰＥ相互の通
信の機能の一部に同期機構が用いられる。あるいは、セ
マフォアなどのメモリを介した同期機構も採用可能であ
る。

【００１１】しかしながら、タスクの生成とそのタスク
の同期待ちに関しては、いずれの場合にも最終的にはソ
フトウエアによる処理を行っているのでレスポンスが悪
く、せいぜい粗粒度並列プログラムを実行する場合に応
用されるのが現状である。また、仮に、複数のタスクを
生成することが十分可能なシステムであっても、それら
のタスクの終了を待つ（同期待ち）方式に決定的な解決
手段がない。

【００１２】メインプログラムから生成された複数のタ
スクのうちどのタスクを待つかなどの条件設定は、ソフ
トウエアによるプログラム記述によれば全ての組み合わ
せが可能であるが、それらの条件判定に費やす時間のオ
ーバーヘッドもかなり大きくなり、高速に同期をとるこ
とができない。一方、このような設定条件を、ハードウ
エアによって決定するものがある。例えば、米国のイン
テル社が開発したマイクロプロセッサ８０８６とそのプ
ロセッサ専用に設計されたコプロセッサ８０８７との間
では、ハンドシェークによる同期待ちシステムが確立さ
れている。プロセッサ８０８６上のメインプログラムの
数値演算用の命令を実行すると、自動的にコプロセッサ
８０８７はその命令を解釈して演算を始める。通常、数
値演算の実行には複数のクロックサイクルが必要とされ
ていた。従って、その間、プロセッサ８０８６では当該
命令の次の命令を順次実行する。

【００１３】メインプログラムには、タスクの発生命令
から適当な命令数を経た後に同期命令が記述される。そ
して、その同期命令が実行される前に当該数値演算が終
了していれば、プロセッサ８０８６は数値演算が同期さ
れているものとみなしそのまま命令実行を進める。ま
た、その同期命令が実行される前に当該数値演算が終了
していなければ、コプロセッサ８０８７の演算が終了す
るまで同期待ちをする。この同期待ちシステムは、簡単
なプロトコルによるハンドシェーク信号を用いており、
きわめて簡単な構成で高速に同期をとることができる。
しかしながら、複数のコプロセッサ８０８７をひとつの
プロセッサ８０８６に接続することができず、複数のタ
スクを生成した場合の同期待ちを解決できないという問
題がある。

【００１４】また、近年、プログラムの大規模化に伴
い、プログラムを複数のモジュールに分割してモジュー
ル単位で開発を行うことが多い。このとき場合に、プロ
グラム相互間で用いられるシステムのリソースに制約が
課せられると、プログラマは当該制約を意識してプログ
ラムを記述する必要があり、プログラマの負担が大きい
と共に、プログラムにバグが発生する可能性が高くな
る。

【００１５】本発明は上述した従来技術に鑑みてなさ
れ、複数のタスクを発生した場合の同期待ちを高速かつ
柔軟に解決できる並列演算処理装置およびその方法を提
供することを目的とする。また、本発明は、プログラム
を複数のモジュールに分けて開発した場合におけるプロ
グラマの負担を軽減し、プログラムに発生するバグを抑
制できる並列演算処理装置およびその方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の並列
演算処理装置は、カウント手段を特定するカウント手段
特定データをそれぞれ含む単数または複数のタスク呼び
出し命令を実行した後に、カウント手段特定データと同
期解除条件を満たすカウント値とを含む同期待ち命令で
必要に応じて同期待ちを行う単数または複数の第１の演
算処理手段と、前記第１の演算処理手段から呼び出され
たタスクを実行し、当該呼び出されたタスクが終了した
ときにタスク終了命令を実行する単数または複数の第２
の演算処理手段と、前記カウント手段の識別子と前記第
１の演算手段の識別子とで特定されるエントリィにカウ
ント値を記憶する同期管理手段とを有する。

【００１７】ここで、前記第１の演算処理手段による前
記タスク呼び出し命令の実行に応じて、当該タスク呼び
出し命令に含まれるカウント手段特定データが示す前記
カウント手段の識別子と、当該タスク呼び出し命令を実
行した第１の演算処理手段の識別子とから前記同期管理
手段のエントリィを特定し、当該特定したエントリィの
カウント値を増加し、前記第２の演算処理手段の前記タ
スク終了命令の実行に応じて、その終了したタスクを呼
び出したタスク呼び出し命令のカウント手段特定データ
が示す前記カウント手段の識別子と、当該タスク呼び出
し命令を実行した第１の演算処理手段の識別子とから、
前記同期管理手段のエントリィを特定し、当該特定した
エントリィのカウント値を減少する。また、前記第１の
演算処理手段は、前記同期待ち命令に含まれるカウント
値と、当該同期待ち命令に含まれるカウント手段特定デ
ータが示す前記カウント手段の識別子と当該同期待ち命
令を実行した第１の演算処理手段の識別子とから特定し
た前記同期管理手段のエントリィのカウント値とを比較
し、当該比較の結果に応じて同期待ちを解除するか否か
を決定する。

【００１８】本発明の並列演算処理装置は、好ましく
は、前記第１の演算処理手段は、前記同期待ち命令に含
まれるカウント値と、当該同期待ち命令に含まれるカウ
ント手段特定データが示す前記カウント手段の識別子と
当該同期待ち命令を実行した第１の演算処理手段の識別
子とから特定した前記同期管理手段のエントリィのカウ
ント値とが一致したときに、同期待ちを解除する。

【００１９】また、本発明の並列演算処理装置は、好ま
しくは、前記同期待ち命令に含まれるカウント値は、当
該同期待ち命令と同じカウント手段特定データを含むタ
スク呼び出し命令によって呼び出されたタスクの数に比
べて小さい。

【００２０】また、本発明の並列演算処理装置は、好ま
しくは、前記単数または複数の第１の演算処理手段にお
ける処理および前記単数または複数の第２の演算処理手
段における処理とは相互に独立して行われる。

【００２１】また、本発明の並列演算処理装置は、好ま
しくは、前記同期管理手段の各エントリィには、当該エ
ントリィのカウント値が有効であるか否かを示す有効ビ
ットが設けられている。

【００２２】また、本発明の並列演算処理装置は、好ま
しくは、前記同期管理手段は、前記カウント手段の識別
子として、前記タスク呼び出し命令のカウント手段特定
データによって特定可能なカウント手段の数に相当する
ビット数を有し、各ビットが所定のカウント手段に対応
したデータを保持し、前記第１の演算処理手段の識別子
として、前記第１の演算処理手段の数に相当するビット
数を有し、各ビットが所定の第１の演算処理手段に対応
したデータを保持する。

【００２３】また、本発明の並列演算処理装置は、好ま
しくは、前記同期管理手段は、前記カウント手段の識別
子として、前記タスク呼び出し命令のカウント手段特定
データによって特定可能なカウント手段の数に相当する
ビット数を有すると共に各ビットが所定のカウント手段
に対応したデータをエンコードしたデータを保持し、前
記第１の演算処理手段の識別子として、前記第１の演算
処理手段の数に相当するビット数を有すると共に各ビッ
トが所定の第１の演算処理手段に対応したデータをエコ
ードしたデータを保持する。

【００２４】さらに、本発明の並列演算処理方法は、単
数または複数の第１の演算処理手段において、複数のカ
ウント手段のうち一のカウント手段を特定するカウント
手段特定データをそれぞれ含む単数または複数のタスク
呼び出し命令を実行し、カウント手段特定データと同期
解除条件を満たすカウント値とを含む同期待ち命令で必
要に応じて同期待ちを行い、単数または複数の第２の演
算処理手段において、前記第１の演算処理から呼び出さ
れたタスクを実行し、当該呼び出されたタスクが終了し
たときにタスク終了命令を実行し、前記第１の演算処理
手段による前記タスク呼び出し命令の実行に応じて、当
該タスク呼び出し命令に含まれるカウント手段特定デー
タが示す前記カウント手段の識別子と、当該タスク呼び
出し命令を実行した第１の演算処理手段の識別子とから
同期管理テーブルのエントリィを特定し、当該特定した
エントリィのカウント値を増加し、前記第２の演算処理
手段の前記タスク終了命令の実行に応じて、その終了し
たタスクを呼び出したタスク呼び出し命令のカウント手
段特定データが示す前記カウント手段の識別子と、当該
タスク呼び出し命令を実行した第１の演算処理手段の識
別子とから、前記同期管理テーブルのエントリィを特定
し、当該特定したエントリィのカウント値を減少し、前
記同期待ち命令に含まれるカウント値と、当該同期待ち
命令に含まれるカウント手段特定データが示す前記カウ
ント手段の識別子と当該同期待ち命令を実行した第１の
演算処理手段の識別子とから特定した前記同期管理テー
ブルのエントリィのカウント値との比較結果に応じて、
前記第１の演算処理手段が同期待ちを解除するか否かを
決定する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる
マルチプロセッサシステムを説明する。第１実施形態図１は、本実施形態のマルチプロセッサシステム５１の
構成図である。図１に示すように、マルチプロセッサシ
ステム５１は、４つのプロセッサエレメントＰＥ１２，
ＰＥ１３，ＰＥ１４，ＰＥ１５と、タスクの同期を管理
するアービタ５６とが共通バス１１を介して接続されて
いる。また、マルチプロセッサシステム５１では、プロ
セッサエレメントＰＥ１２，ＰＥ１３，ＰＥ１４，ＰＥ
１５と共有メモリ１７とがメインバス１９を介して接続
されている。共有メモリ１７は、外部端子１８を介し
て、外部メモリ（メインメモリ）に接続されている。

【００２６】図１において、図２３と同じ符号を付した
プロセッサエレメントＰＥ１２，ＰＥ１３，ＰＥ１４，
ＰＥ１５、共通バス１１、メインバス１９、共有メモリ
１７および外部端子１８は、前述した図２３に示す構成
要素と同じである。すなわち、マルチプロセッサシステ
ム５１は、アービタ５６におけるタスク同期の管理方法
に特徴を有する。アービタ５６は、カウンタを備え、例
えば、プロセッサエレメントＰＥ１２が子タスクの生成
を伴う命令を実行したときに、カウンタのカウント値を
１だけ増加し、子タスクが終了したときにカウントのカ
ウント値を１だけ減少させる。

【００２７】マルチプロセッサシステム５１は、プロセ
ッサエレメントＰＥ１２〜１５が、他のプロセッサエレ
メントＰＥに対して任意に子タスクを生成することがで
きる。子タスクはそのプログラムの終了時に、当該子タ
スクを呼び出した親のプログラムに対して、子タスクの
終了を示すメッセージを送信する。このメッセージは、
図１の共通バス１１を用いて行われるものとするが、そ
の形態はいかなるものであってもよい。プロセッサ間通
信を厳密に規定してもよいし、単に信号線を通じて知ら
せてもよい。

【００２８】なお、説明の都合上、子タスクとして生成
されるプログラムのアドレス（メインメモリ上の番地）
は予めメインプログラムの記述のなかで設定されている
ものとする。また、子タスクは、プロセッサエレメント
ＰＥ１２以外のプロセッサエレメントＰＥ１３〜１５上
に生成されるものとする。具体的にどのプロセッサエレ
メントＰＥに生成するかは図１に示すアービタ５６が自
動的に決定する。本実施形態では、子タスクの割り当て
方法について触れない。

【００２９】子タスクを生成する命令（タスク呼び出し
命令）としては、例えば、「ｇｅｎ」命令を用いるが、
その名前は任意である。従って、「ｇｅｎ」命令がプリ
ミティブなマシン語ではなく、アセンブラ言語のマクロ
命令であっても良い。子タスクのプログラムの中で、タ
スク生成やその同期、終了に関するもの以外の通常の命
令を「ｉｎｓｔ１」、「ｉｎｓｔ２」と記述する。これ
も前記と同様に、それら命令の名前や構成方法は任意で
ある。また、子タスクの終了命令を「ｅｎｄ」とする。
この命令によって、子タスクを呼んだプロセッサエレメ
ントＰＥに対して、タスクの終了を示すメッセージを自
動的に送る。子タスクで作成したデータその他の情報
は、適当に処理するものとする。また、メインプログラ
ムにおいて、同期待ち命令を「ｗａｉｔ」とする。後述
するが、この「ｗａｉｔ」命令には引数を設定する事が
できる。

【００３０】以下、マルチプロセッサシステム５１の動
作を説明する。単数の子タスクのみを生成する場合図２はマルチプロセッサシステム５１において一つの子
タスクを生成する場合のプロセッサエレメントＰＥ上で
動作するプログラムを説明するための図、図３は図２に
示す場合におけるタスク発生および同期待ち解除のタイ
ミングを説明するための図である。ここで、メインプロ
グラム２５の「ｗａｉｔ」命令は、アービタ５６のカウ
ンタのカウント値が「０」になることを同期解除条件と
している。例えば、図３に示すタイミング「ｒ１」で、
プロセッサエレメントＰＥ１２において、図２に示すメ
インプログラム２５に含まれる「ｇｅｎ」命令が実行さ
れ、タイミング「ｎ１」でプロセッサエレメントＰＥ１
３上にタスク２６が生成される。このとき、アービタ５
６のカウント値が「１」に設定される。そして、プロセ
ッサエレメントＰＥ１３において、タスク２６の「ｉｎ
ｓｔ１」および「ｉｎｓｔ２」などの命令が実行され
る。また、プロセッサエレメントＰＥ１２において、メ
インプログラム２５の「ｇｅｎ」命令以降の命令が実行
される。そして、図３に示すタイミング「ｓ１」で、プ
ロセッサエレメントＰＥ１２において、図２に示す「ｗ
ａｉｔ」命令が実行される。このとき、アービタ５６の
カウント値が「１」であるため、プロセッサエレメント
ＰＥ１２は、同期条件が満たされていないと判断し、同
期待ち状態になる。

【００３１】そして、図３に示すタイミング「ｓ２」
で、プロセッサエレメントＰＥ１３においてタスク２６
の「ｅｎｄ」命令が実行されると、タスク２６が終了す
ると共に、アービタ５６がカウント値が１だけ減算され
て「０」になる。これにより、同期条件が成立し、プロ
セッサエレメントＰＥ１２は、メインプログラム２５の
「ｗａｉｔ」命令以降の命令を実行する。なお、図２お
よび図３に示す場合において、プロセッサエレメントＰ
Ｅ１２が、メインプログラム２５に含まれる「ｗａｉ
ｔ」命令が実行される前に、プロセッサエレメントＰＥ
がタスク２６の「ｅｎｄ」命令を実行した場合には、プ
ロセッサエレメントＰＥ１２は同期待ち状態にならな
い。

【００３２】複数の子タスクを生成する場合（その１）図４はマルチプロセッサシステム５１において複数のタ
スクを生成し、全てのタスクの終了を同期待ちの条件と
した場合の各プロセッサエレメントＰＥ上で動作するプ
ログラムを説明するための図、図５は図４に示す場合に
おけるタスク発生および同期待ち解除のタイミングを説
明するための図である。図４および図５に示す例では、
図４に示すメインプログラム７５の「ｗａｉｔ」命令が
示す同期待ち解除条件がカウント値「０」となってい
る。この場合には、図５に示すタイミング「ｒ１」で、
プロセッサエレメントＰＥ１２において、図４に示すメ
インプログラム７５に含まれる「ｇｅｎ１」命令が実行
され、タイミング「ｒ２」でプロセッサエレメントＰＥ
１３上にタスク７６が生成される。このとき、アービタ
５６のカウント値が「１」に設定される。また、図５に
示すタイミング「ｒ２」で、プロセッサエレメントＰＥ
１２において、図４に示すメインプログラム７５に含ま
れる「ｇｅｎ２」命令が実行され、タイミング「ｒ３」
でプロセッサエレメントＰＥ１４上にタスク７７が生成
される。このとき、アービタ５６のカウント値が「２」
に設定される。また、図５に示すタイミング「ｒ３」
で、プロセッサエレメントＰＥ１２において、図４に示
すメインプログラム７５に含まれる「ｇｅｎ３」命令が
実行され、タイミング「ｎ１」でプロセッサエレメント
ＰＥ１５上にタスク７８が生成される。このとき、アー
ビタ５６のカウント値が「３」に設定される。

【００３３】そして、プロセッサエレメントＰＥ１３に
おいて、タイミング「ｒ２」から、タスク７６に含まれ
る「ｉｎｓｔ１」および「ｉｎｓｔ２」などの命令が実
行される。また、プロセッサエレメントＰＥ１４におい
て、タイミング「ｒ３」から、タスク７７に含まれる
「ｉｎｓｔ１」および「ｉｎｓｔ２」などの命令が実行
される。また、プロセッサエレメントＰＥ１５におい
て、タイミング「ｎ１」から、タスク７８に含まれる
「ｉｎｓｔ１」および「ｉｎｓｔ２」などの命令が実行
される。

【００３４】そして、図５に示すタイミング「ｅ１」
で、プロセッサエレメントＰＥ１３においてタスク７６
の「ｅｎｄ」命令が実行されると、タスク７６が終了す
ると共に、アービタ５６のカウント値が１だけ減算され
て「２」になる次に、図５に示すタイミング「ｓ１」
で、プロセッサエレメントＰＥ１２において、図４に示
す「ｗａｉｔ」命令が実行される。このとき、アービタ
５６のカウント値が「２」であることから、同期待ち解
除条件を満たさず、プロセッサエレメントＰＥ１２は同
期待ち状態になる。

【００３５】次に、図５に示すタイミング「ｅ２」で、
プロセッサエレメントＰＥ１５においてタスク７８の
「ｅｎｄ」命令が実行されると、タスク７８が終了する
と共に、アービタ５６がカウント値が１だけ減算されて
「１」になる次に、図５に示すタイミング「ｓ２」で、
プロセッサエレメントＰＥ１４においてタスク７７の
「ｅｎｄ」命令が実行されると、タスク７７が終了する
と共に、アービタ５６がカウント値が１だけ減算されて
「０」になるこれにより、メインプログラム７５の「ｗ
ａｉｔ」命令が示す同期待ち解除条件が満たされ、プロ
セッサエレメントＰＥ１２の同期待ちが解除される。

【００３６】複数の子タスクを生成する場合（その２）図６はマルチプロセッサシステム５１において複数のタ
スクを生成し、２つのタスクの終了を同期待ちの条件と
した場合の各プロセッサエレメントＰＥ上で動作するプ
ログラムを説明するための図、図７は図６に示す場合に
おけるタスク発生および同期待ち解除のタイミングを説
明するための図である。図６および図７に示す例では、
図６に示すメインプログラム８５の「ｗａｉｔ」命令が
示す同期待ち解除条件がカウント値「１」となってい
る。この場合には、図７に示すタイミング「ｒ１」で、
プロセッサエレメントＰＥ１２において、図６に示すメ
インプログラム８５に含まれる「ｇｅｎ１」命令が実行
され、タイミング「ｒ２」でプロセッサエレメントＰＥ
１３上にタスク８６が生成される。このとき、アービタ
５６のカウント値が「１」に設定される。また、図７に
示すタイミング「ｒ２」で、プロセッサエレメントＰＥ
１２において、図６に示すメインプログラム８５に含ま
れる「ｇｅｎ２」命令が実行され、タイミング「ｒ３」
でプロセッサエレメントＰＥ１４上にタスク８７が生成
される。このとき、アービタ５６のカウント値が「２」
に設定される。また、図７に示すタイミング「ｒ３」
で、プロセッサエレメントＰＥ１２において、図６に示
すメインプログラム８５に含まれる「ｇｅｎ３」命令が
実行され、タイミング「ｎ１」でプロセッサエレメント
ＰＥ１５上にタスク８８が生成される。このとき、アー
ビタ５６のカウント値が「３」に設定される。

【００３７】そして、プロセッサエレメントＰＥ１３に
おいて、タイミング「ｒ２」から、タスク８６に含まれ
る「ｉｎｓｔ１」および「ｉｎｓｔ２」などの命令が実
行される。また、プロセッサエレメントＰＥ１４におい
て、タイミング「ｒ３」から、タスク８７に含まれる
「ｉｎｓｔ１」および「ｉｎｓｔ２」などの命令が実行
される。また、プロセッサエレメントＰＥ１４におい
て、タイミング「ｎ１」から、タスク８８に含まれる
「ｉｎｓｔ１」および「ｉｎｓｔ２」などの命令が実行
される。

【００３８】そして、図７に示すタイミング「ｅ１」
で、プロセッサエレメントＰＥ１３においてタスク８６
の「ｅｎｄ」命令が実行されると、タスク８６が終了す
ると共に、アービタ５６のカウント値が１だけ減算され
て「２」になる次に、図７に示すタイミング「ｓ１」
で、プロセッサエレメントＰＥ１２において、図６に示
す「ｗａｉｔ」命令が実行される。このとき、アービタ
５６のカウント値が「２」であることから、同期待ち解
除条件を満たさず、プロセッサエレメントＰＥ１２は同
期待ち状態になる。

【００３９】次に、図５に示すタイミング「ｅ２」で、
プロセッサエレメントＰＥ１５においてタスク８８の
「ｅｎｄ」命令が実行されると、タスク８８が終了する
と共に、アービタ５６がカウント値が１だけ減算されて
「１」になる。これにより、メインプログラム７５の
「ｗａｉｔ」命令が示す同期待ち解除条件が満たされ、
プロセッサエレメントＰＥ１２の同期待ちが解除され
る。

【００４０】このように、図６および図７に示す例で
は、図６に示すメインプログラム８５が生成した３つの
子タスク８６，８７，８８のうち２つの子タスクの終了
を「ｗａｉｔ」命令の引数に記述する。その結果、タス
ク８６および８８が終了すると、タスク８７の終了を待
たずに同期待ち状態が解除できる。ここで、タスク８７
としては、例えば、仮想記憶をサポートするタスクなど
の長期的に存在するタスクが適用される。

【００４１】以上説明したように、マルチプロセッサシ
ステム５１によれば、マルチタスクを実現する場合で
も、ＯＳなどによる複雑な管理を行うことなく、複数の
タスクを発生したプログラムの同期待ちを解決すること
ができる。

【００４２】しかしながら、上述したマルチプロセッサ
システム５１では、例えば、図６に示すように、タスク
８７の終了を待たずに、タスク８６および８８が終了し
た時点でメインプログラム８５の「ｗａｉｔ」命令によ
る同期待ちを解除したい場合に、プログラマは、「ｗａ
ｉｔ」命令の引数となるカウント値を設定するために、
タスク８６および８８の双方が終了した時点でタスク８
７が終了しているか否かを知らなければならない。その
ため、メインプログラム８５を開発する際のプログラマ
の負担が大きく、開発期間が長期化するという問題があ
る。また、「ｗａｉｔ」命令の引数となるカウント値の
設定するために複数のタスクの終了タイミングを判断す
る作業は煩雑であり、間違えも発生しやすいという問題
がある。特に、特にタスクの数が多い場合や、複数のタ
スクの相互間で特性が異なる場合には、当該終了タイミ
ングの判断は非常に困難である。

【００４３】第２実施形態本実施形態のマルチプロセッサシステムは、上述した第
１実施形態のマルチプロセッサシステム５１の問題点を
解決するものであり、アービタを除いて、基本的に、前
述した図１に示すマルチプロセッサシステム５１と同じ
構成をしている。図８は、本実施形態のマルチプロセッ
サシステム１５１の構成図である。図８に示すように、
マルチプロセッサシステム１５１は、４つのプロセッサ
エレメントＰＥ１２，ＰＥ１３，ＰＥ１４，ＰＥ１５
と、タスクの同期を管理するアービタ１５６とが共通バ
ス１１を介して接続されている。また、マルチプロセッ
サシステム１５１では、プロセッサエレメントＰＥ１
２，ＰＥ１３，ＰＥ１４，ＰＥ１５と共有メモリ１７と
がメインバス１９を介して接続されている。共有メモリ
１７は、外部端子１８を介して、外部メモリ（メインメ
モリ）に接続されている。

【００４４】図８において、図１と同じ符号を付したプ
ロセッサエレメントＰＥ１２，ＰＥ１３，ＰＥ１４，Ｐ
Ｅ１５、共通バス１１、メインバス１９、共有メモリ１
７および外部端子１８は、前述した図１に示す構成要素
と同じである。すなわち、マルチプロセッサシステム１
５１は、アービタ１５６におけるタスク同期の管理方法
に特徴を有する。アービタ１５６は、図９に示すよう
に、ｍ（ｍは２以上の整数）個のパイプカウンタｐ₀〜
ｐ_m-1を備えている。各パイプカウンタｐ₀〜ｐ_m-1の
機能は、基本的に、前述した第１実施形態のアービタ５
６のカウンタ機能と同じである。ここで、メインプログ
ラムのタスク生成命令「ｇｅｎ」は、パイプカウンタｐ
₀〜ｐ_m-1を指定する識別子を含んでいる。

【００４５】各パイプカウンタｐ₀〜ｐ_m-1は、例え
ば、図１０に示すように、メインプログラム１６０のタ
スク生成命令「ｇｅｎ」が実行され、当該タスク生成命
令「ｇｅｎ」が自分自身を指定している場合に、カウン
ト値を１だけ増加し、当該タスク生成命令「ｇｅｎ」に
よって生成された子タスク１６１が終了したときにカウ
ント値を１だけ減少させる。また、各パイプカウンタｐ
₀〜ｐ_m-1は、メインプログラム１６０が初期化命令を
実行したときに、カウント値をリセットする。また、各
パイプカウンタｐ₀〜ｐ_m-1は、カウント値を戻り値と
してメインプログラム１６０に出力する。

【００４６】また、メインプログラムに記述される同期
命令である「ｗａｉｔ」命令は、同期条件を満たすカウ
ント値の他に、パイプカウンタを指定する識別子を含ん
でいる。プロセッサエレメントＰＥは、「ｗａｉｔ」命
令を実行したときに、当該「ｗａｉｔ」命令で指定され
るパイプカウンタｐ₀〜ｐ_m-1のカウント値を戻り値と
して入力し、当該入力したカウント値と、当該「ｗａｉ
ｔ」命令に含まれるカウント値とが一致したときに同期
条件が満たされたと判断する。

【００４７】以下、図８に示すマルチプロセッサシステ
ム１５１の動作について説明する。図１１はマルチプロ
セッサシステム１５１におけるプロセッサエレメントＰ
Ｅ１２上で動作するメインプログラム２１０およびプロ
セッサエレメントＰＥ１３〜１５上で動作するタスク２
１１〜２１３を説明するための図、図１２は図１１に示
す場合におけるタスク発生および同期待ち解除のタイミ
ングを説明するための図である。図１１において、プロ
セッサエレメントＰＥ１２で実行されるメインプログラ
ム２１０には、タスク生成命令「ｇｅｎ１」，「ｇｅｎ
２」，「ｇｅｎ３」および同期待ち命令「ｗａｉｔ」が
記述されている。ここで、タスク生成命令「ｇｅｎ１」
は、プロセッサエレメントＰＥ１３にタスク２１１を発
生させる命令であり、パイプカウンタｐ₀を指定してい
る。また、タスク生成命令「ｇｅｎ２」は、プロセッサ
エレメントＰＥ１４にタスク２１２を発生させる命令で
あり、パイプカウンタｐ₁を指定している。また、タス
ク生成命令「ｇｅｎ３」は、プロセッサエレメントＰＥ
１５にタスク２１３を発生させる命令であり、パイプカ
ウンタｐ₀を指定している。また、「ｗａｉｔ」命令
は、パイプカウンタｐ₀のカウント値が「０」になるこ
とを同期解除条件として指定している。

【００４８】図１１に示すメインプログラム２１０をプ
ロセッサエレメントＰＥ１２上で実行すると、図１２に
示すタイミング「ｒ１」で、プロセッサエレメントＰＥ
１２において、図１１に示すメインプログラム２１０の
「ｇｅｎ１」命令が実行され、タイミング「ｒ２」でプ
ロセッサエレメントＰＥ１３上にタスク２１１が生成さ
れる。このとき、「ｇｅｎ１」命令がパイプカウンタｐ
₀を指定していることから、パイプカウンタｐ₀のカウ
ント値が増加されて「１」に設定される。また、図１２
に示すタイミング「ｒ２」で、プロセッサエレメントＰ
Ｅ１２において、図１１に示すメインプログラム２１０
に含まれる「ｇｅｎ２」命令が実行され、タイミング
「ｒ３」でプロセッサエレメントＰＥ１４上にタスク２
１２が生成される。このとき、「ｇｅｎ２」命令がパイ
プカウンタｐ₁を指定していることから、アービタ１５
６のパイプカウンタｐ₁のカウント値が増加されて
「１」に設定される。

【００４９】また、図１２に示すタイミング「ｒ３」
で、プロセッサエレメントＰＥ１２において、図１１に
示すメインプログラム２１０に含まれる「ｇｅｎ３」命
令が実行され、タイミング「ｎ１」でプロセッサエレメ
ントＰＥ１５上にタスク２１３が生成される。このと
き、「ｇｅｎ３」命令がパイプカウンタｐ₀を指定して
いることから、アービタ１５６のパイプカウンタｐ₀の
カウント値が増加されて「２」に設定される。

【００５０】そして、プロセッサエレメントＰＥ１３に
おいて、タイミング「ｒ２」から、タスク２１１に含ま
れる「ｉｎｓｔ１」および「ｉｎｓｔ２」などの命令が
実行される。また、プロセッサエレメントＰＥ１４にお
いて、タイミング「ｒ３」から、タスク２１２に含まれ
る「ｉｎｓｔ１」および「ｉｎｓｔ２」などの命令が実
行される。また、プロセッサエレメントＰＥ１５におい
て、タイミング「ｎ１」から、タスク２１３に含まれる
「ｉｎｓｔ１」および「ｉｎｓｔ２」などの命令が実行
される。

【００５１】そして、図１２に示すタイミング「ｅ１」
で、プロセッサエレメントＰＥ１３においてタスク２１
１の「ｅｎｄ」命令が実行されると、タスク２１１が終
了すると共に、パイプカウンタｐ₀のカウント値が１だ
け減算されて「１」になる。次に、図１２に示すタイミ
ング「ｓ１」で、プロセッサエレメントＰＥ１２におい
て、図１１に示す「ｗａｉｔ」命令が実行される。この
とき、アービタ１５６のパイプカウンタｐ₀のカウント
値が「１」であり、「ｗａｉｔ」命令の同期解除条件で
あるパイプカウンタｐ₀のカウント値「０」を満たして
いないため、プロセッサエレメントＰＥ１２は同期待ち
状態になる。

【００５２】次に、図５に示すタイミング「ｅ２」で、
プロセッサエレメントＰＥ１５においてタスク２１３の
「ｅｎｄ」命令が実行されると、タスク２１３が終了す
ると共に、パイプカウンタｐ₀のカウント値が１だけ減
算されて「０」になる。これにより、メインプログラム
２１０の「ｗａｉｔ」命令が示す同期待ち解除条件が満
たされ、プロセッサエレメントＰＥ１２の同期待ちが解
除される。

【００５３】このように、図１１および図１２に示す例
では、タスク２１１および２１３が終了すると、タスク
２１２の終了を待たずにメインプログラム２１０の同期
待ち状態が解除できる。

【００５４】また、マルチプロセッサシステム１５１
は、図１２に示す動作と同じ動作を行うために、例え
ば、図１３に示すように、タスク生成命令「ｇｅｎ
１」，「ｇｅｎ２」および「ｇｅｎ３」の全てがパイプ
カウンタｐ₀を指定し、同期命令「ｗａｉｔ」における
同期解除条件をパイプカウンタｐ₀のカウント値「１」
に設定してもよい。

【００５５】以上説明したように、マルチプロセッサシ
ステム１５１によれば、例えば、図１１に示すメインプ
ログラム２１０の「ｇｅｎ１」および「ｇｅｎ３」が発
生したタスク２１１および２１３が終了したときに、
「ｇｅｎ３」によって生成されたタスク２１２の終了を
待たずに、メインプログラム２１０の同期命令「ｗａｉ
ｔ」による同期待ちを解除したい場合に、「ｇｅｎ１」
および「ｇｅｎ３」においてパイプカウンタｐ₀を指定
し、同期命令「ｗａｉｔ」においてパイプカウンタｐ₀
のカウント値が「０」になることを同期解除条件とすれ
ば良く、タスク２１２の終了タイミングを考慮せずに、
同期命令「ｗａｉｔ」を記述できる。そのため、マルチ
プロセッサシステム１５１によれば、プログラマがメイ
ンプログラム２１０を記述する際の負担を軽減でき、プ
ログラム開発期間を短縮できると共に、ミスの少ない高
品質なプログラムを開発できる。

【００５６】上述したマルチプロセッサシステム１５１
では、例えば、図１４に示すように、一人のプログラマ
が記述したメインプログラム４００のタスク生成命令
が、パイプカウンタｐ₀〜ｐ_m-1を用いて複数の子タス
ク４０１を生成する場合には問題はない。しかしなが
ら、マルチプロセッサシステム１５１では、例えば、図
１５に示すように、メインプログラム４０５および４０
６が異なるプログラマによって記述された場合に、プロ
グラマ相互間でパイプカウンタの割り当てを行っていな
い場合には、メインプログラム４０５および４０６のタ
スク呼び出し命令が共通のパイプカウンタｐ₀を用いて
子タスク４０７を生成する場合がある。なお、マルチプ
ロセッサシステム１５１では、パイプカウンタｐ₀〜ｐ
_m-1のカウント値は、例えば、図１６に示すように、メ
モリの記憶領域におけるパイプカウンタｐ₀〜ｐ_m-1の
それぞれに対応するエントリにカウント値のみが記憶さ
れている。

【００５７】さらに具体例を挙げると、例えば、図１７
に示すような場合が考えられる。すなわち、プロセッサ
エレメントＰＥ４５０上で動作するメインプログラム４
６０がプログラマＡによって作成され、プロセッサエレ
メントＰＥ４５３上で動作するメインプログラム４６３
がプログラマＢによって作成されている。大規模なプロ
グラムは、このように、プログラムを複数のモジュール
に分けて、各モジュールが異なるプログラマによって作
成されることが多い。しかしながら、図１６に示す例で
は、メインプログラム４６０のタスク生成命令「ｇｅｎ
１」と、メインプログラム４５３のタスク生成命令「ｇ
ｅｎ４」とが共にパイプカウンタｐ₀を用いている。こ
の場合には、メインプログラム４６０および４６３にバ
グが存在することとなり、メインプログラム４６０およ
び４６３におけるパイプカウンタｐ₀を用いた同期待ち
を適切に実行することができない。

【００５８】すなわち、プログラムを複数のモジュール
に分けて開発する場合には、同期命令に上述したような
共通リソースであるパイプカウンタを特定する記述を含
めると、上述したようなバグの原因になる可能性が高く
なる。このような問題を解決するために、各プログラマ
に使用可能なパイプカウンタを予め割り当てる方法も考
えられるが、その場合には、メインプログラム（プログ
ラムモジュール）の数に応じた多数のパイプカウンタを
設ける必要があり、プログラムを大規模化させてしま
う。また、プログラマは、自らに割り当てられたパイプ
カウンタを意識してプログラムを作成する必要があり、
バグの発生原因ともなり得る。

【００５９】第３実施形態本実施形態は、上述した第２実施形態のマルチプロセッ
サシステム１５１の問題点を解決するものであり、プロ
グラムを複数のプログラマがモジュール単位で開発した
場合でも、パイプカウンタを共用することに伴うバグの
発生をシステムが自動的に回避する。図１８は、本実施
形態のマルチプロセッサシステム５５１の構成図であ
る。図１８に示すように、マルチプロセッサシステム５
５１は、６つのプロセッサエレメントＰＥ５１２，ＰＥ
５１３，ＰＥ５１４，ＰＥ５１５，ＰＥ５１６，ＰＥ５
１７と、タスクの同期を管理するアービタ５５６とが共
通バス１１を介して接続されている。また、マルチプロ
セッサシステム１５１では、プロセッサエレメントＰＥ
５１２，ＰＥ５１３，ＰＥ５１４，ＰＥ５１５，ＰＥ５
１６，ＰＥ５１７と共有メモリ１７とがメインバス１９
を介して接続されている。共有メモリ１７は、外部端子
１８を介して、外部メモリ（メインメモリ）に接続され
ている。

【００６０】すなわち、マルチプロセッサシステム５５
１は、アービタ５５６におけるタスク同期の管理方法に
特徴を有する。アービタ５５６は、図１９に示すタスク
管理テーブル５６０を有し、メインプログラムとタスク
との間の同期を解決する。タスク管理テーブル５６０
は、複数のメインプログラムからのタスク呼び出し命令
において、同一の番号のパイプカウンタが同一の期間内
に重複して使用された場合でも、同期待ちが適切に実行
されることを保証する。

【００６１】本実施形態でも、前述した第２実施形態の
場合と同様に、メインプログラムのタスク生成命令「ｇ
ｅｎ」は、パイプカウンタｐ₀〜ｐ_m-1を指定する識別
子を含んでいる。また、メインプログラムに記述される
同期命令である「ｗａｉｔ」命令は、同期条件を満たす
カウント値の他に、パイプカウンタを指定する識別子を
含んでいる。プロセッサエレメントＰＥは、「ｗａｉ
ｔ」命令を実行したときに、当該プロセッサエレメント
ＰＥの番号と当該「ｗａｉｔ」命令で指定されるパイプ
カウンタの番号を用いて、タスク管理テーブル５６０か
ら対応するカウント値を戻り値として入力し、当該入力
したカウント値と、当該「ｗａｉｔ」命令に含まれるカ
ウント値とが一致したとき、あるいは、当該入力したカ
ウント値の方が小さいときに同期条件が満たされたと判
断する。図１９に示すように、タスク管理テーブル５６
０は、「０」〜「ｍ−１」のｍ個のエントリィを持ち、
各エントリィは、有効ビット５６１、親プロセッサ番号
５６２、パイプカウンタ番号５６３およびカウント値５
６４を持つ。有効ビット５６１は、対応するエントリィ
が現在使用されているか否かを示す。具体的には、使用
されている場合には「１」になっており、使用されてい
ない場合には「０」になっている。

【００６２】親プロセッサ番号５６２は、タスク生成命
令を発生したメインプログラムが動作するプロセッサエ
レメントＰＥの番号を示すエンコードされたデータであ
る。パイプカウンタ番号５６３は、タスク生成命令で指
定したパイプカウンタの番号を示すエンコードされたデ
ータである。カウント値５６４は、対応する親プロセッ
サ番号５６２が示すプロセッサエレメントＰＥが、対応
するパイプカウンタ番号５６３が示すパイプカウンタを
指定したタスク生成命令「ｇｅｎ」を実行したときに１
だけ増加し、当該タスク生成命令「ｇｅｎ」によって生
成したタスクが終了したときに１だけ減少するカウント
値を示している。なお、カウント値５６４の初期値は
「０」である。

【００６３】タスク管理テーブル５６０は、プロセッサ
エレメントＰＥでメインプログラムに含まれるタスク生
成命令「ｇｅｎ」が実行されたときに、有効ビット５６
１が有効（「１」）を示し、親プロセッサ番号５６２が
当該タスク生成命令「ｇｅｎ」を出したプロセッサエレ
メントＰＥの番号を示し、パイプカウンタ番号５６３が
当該タスク生成命令「ｇｅｎ」が指定したパイプカウン
タの番号を示すエントリィが存在するか否かを判断す
る。そして、このようなエントリィが存在する場合に
は、そのエントリィのカウント値５６４を１だけ増加す
る。一方、このようなエントリィが存在しない場合に
は、有効ビット５６１が無効（「０」）を示すエントリ
ィのうち一のエントリィを選択し、この選択したエント
リィの有効ビット５６１を有効（「１」）に設定し、親
プロセッサ番号５６２を当該タスク生成命令「ｇｅｎ」
を出したプロセッサエレメントＰＥの番号に設定し、パ
イプカウンタ番号５６３を当該タスク生成命令「ｇｅ
ｎ」が指定したパイプカウンタの番号に設定する。この
とき、カウント値５６４は初期値「０」になる。

【００６４】また、タスク管理テーブル５６０は、プロ
セッサエレメントＰＥにおいて、命令「ｅｎｄ」が実行
され、呼び出されたタスクが終了したときに、当該タス
クを呼び出したプロセッサエレメントＰＥの番号と、当
該タスクを呼び出したタスク生成命令「ｇｅｎ」が示す
パイプカウンタの番号とから対応するエントリィを特定
し、この特定したエントリィののカウント値５６４を１
だけ減算する。なお、カウント値５６４が「０」になっ
たとき、そのエントリィの有効ビット５６１を「０」に
設定する。

【００６５】以下、図１８に示すマルチプロセッサシス
テム５５１の動作について説明する。ここでは、図２０
に示すように、プロセッサエレメントＰＥ４５０上で動
作するメインプログラム４６０でタスク生成命令「ｇｅ
ｎ１」および「ｇｅｎ２」が実行され、プロセッサエレ
メントＰＥ４５３上で動作するメインプログラム４６３
でタスク生成命令「ｇｅｎ３」および「ｇｅｎ４」が実
行される場合について説明する。

【００６６】先ず、図２０に示すメインプログラム５７
２のタスク生成命令「ｇｅｎ１」がプロセッサエレメン
トＰＥ５１２上で実行される。このとき、タスク生成命
令「ｇｅｎ１」は、パイプカウンタｐ₀を指定してい
る。当該タスク生成命令「ｇｅｎ１」が実行されると、
図２１に示すタスク管理テーブル５６０のエントリィ
「０」が選択され、エントリィ「０」の有効ビット５６
１が「１」に設定され、親プロセッサ番号５６２がプロ
セッサエレメントＰＥ５１２を示す「０」に設定され、
パイプカウンタ番号５６３がパイプカウンタｐ₀を示す
「０」に設定され、カウント値５６４が「１」に設定さ
れる。

【００６７】次に、図２０に示すメインプログラム５７
２のタスク生成命令「ｇｅｎ２」がプロセッサエレメン
トＰＥ５１２上で実行される。このとき、タスク生成命
令「ｇｅｎ２」は、パイプカウンタｐ₁を指定してい
る。当該タスク生成命令「ｇｅｎ２」が実行されると、
図２１に示すタスク管理テーブル５６０のエントリィ
「１」が選択され、エントリィ「１」の有効ビット５６
１が「１」に設定され、親プロセッサ番号５６２がプロ
セッサエレメントＰＥ５１２を示す「０」に設定され、
パイプカウンタ番号５６３がパイプカウンタｐ₁を示す
「１」に設定され、カウント値５６４が「１」に設定さ
れる。

【００６８】次に、図２０に示すメインプログラム５７
５のタスク生成命令「ｇｅｎ３」がプロセッサエレメン
トＰＥ５１５上で実行される。このとき、タスク生成命
令「ｇｅｎ３」は、パイプカウンタｐ₂を指定してい
る。当該タスク生成命令「ｇｅｎ３」が実行されると、
図２１に示すタスク管理テーブル５６０のエントリィ
「２」が選択され、エントリィ「２」の有効ビット５６
１が「１」に設定され、親プロセッサ番号５６２がプロ
セッサエレメントＰＥ５１５を示す「３」に設定され、
パイプカウンタ番号５６３がパイプカウンタｐ₂を示す
「２」に設定され、カウント値５６４が「１」に設定さ
れる。

【００６９】次に、図２０に示すメインプログラム５７
５のタスク生成命令「ｇｅｎ４」がプロセッサエレメン
トＰＥ５１５上で実行される。このとき、タスク生成命
令「ｇｅｎ４」は、パイプカウンタｐ₂を指定してい
る。当該タスク生成命令「ｇｅｎ４」が実行されると、
図２１に示すタスク管理テーブル５６０のエントリィ
「３」が選択され、エントリィ「３」の有効ビット５６
１が「１」に設定され、親プロセッサ番号５６２がプロ
セッサエレメントＰＥ５１５を示す「３」に設定され、
パイプカウンタ番号５６３がパイプカウンタｐ₀を示す
「０」に設定され、カウント値５６４が「１」に設定さ
れる。

【００７０】次に、プロセッサエレメントＰＥ５１３上
で実行されている図２０に示すタスク５７３が終了し、
「ｅｎｄ」命令が実行されると、タスク５７３を呼び出
したプロセッサエレメントＰＥ５１２の番号と、タスク
生成命令「ｇｅｎ」が指定したパイプカウンタｐ₀の番
号とを用いて、タスク管理テーブル５６０のエントリィ
「０」が特定され、エントリィ「０」のカウント値５６
４が１だけ減算されて「０」になる。

【００７１】次に、図２０に示すメインプログラム５７
５の同期命令「ｗａｉｔ」がプロセッサエレメントＰＥ
５１５上で実行される。このとき、同期命令「ｗａｉ
ｔ」は、パイプカウンタｐ₀が「０」であることを同期
待ち解除条件としている。図２０に示すメインプログラ
ム５７５の同期命令「ｗａｉｔ」が実行されると、当該
同期命令「ｗａｉｔ」に含まれるパイプカウンタｐ₀の
番号と、プロセッサエレメントＰＥ５１２の番号とを用
いて、タスク管理テーブル５６０のエントリィ「０」が
特定され、プロセッサエレメントＰＥ５１２はエントリ
ィ「０」のカウント値５６４である「０」が得られる。
このとき、プロセッサエレメントＰＥ５１２によって、
同期命令「ｗａｉｔ」の同期待ち条件が満たされている
と判断され、同期待ちが解除される。

【００７２】以上説明したように、マルチプロセッサシ
ステム５５１によれば、メインプログラム５７２と５７
５とが異なるプログラマによって作成され、メインプロ
グラム５７２と５７５とで同一のパイプカウンタが使用
されている場合でも、パイプカウンタを適切に機能させ
て、メインプログラムとタスクとの間の同期を適切に解
決できる。

【００７３】また、マルチプロセッサシステム５５１に
よれば、メインプログラム５７２および５７５を作成す
る際に、各プログラマにパイプカウンタを割り当てない
ことから、プログラマにプログラム記述上の制限が無く
なり、プログラマの負担を軽減できると共に、バグの発
生を効果的に抑制できる。

【００７４】また、あるシステムで開発したメインプロ
グラムを、さらに機能拡張したシステムに転用する場合
などにおいて、メインプログラムの上位互換性を保つこ
とが要求されることがある。マルチプロセッサシステム
５５１によれば、例えば、少ない数のパイプカウンタを
前提として記述されたメインプログラムを、パイプカウ
ンタの数が増えた新しいシステム上で駆動する場合に、
メインプログラムの記述を変更する必要がない。

【００７５】また、マルチプロセッサシステム５５１に
よれば、同期待ち命令である「ｗａｉｔ」命令に引数を
記述することにより、メインプログラムと、当該メイン
プログラムが生成した子タスクとの間の同期条件を柔軟
に設定できる。

【００７６】本発明は上述した実施形態には限定されな
い。上述した第３実施形態では、図１８に示すように、
６個のプロセッサエレメントＰＥを設けた場合を例示し
たが、プロセッサエレメントＰＥの数は任意である。

【００７７】上述した第３実施形態では、図１８に示す
アービタ５５６にタスク同期機能を持たせた場合を例示
したが、タスク同期機能をその他の構成要素に持たせて
もよい。

【００７８】また、上述した第３実施形態では、タスク
管理テーブル５６０の親プロセッサ番号５６２およびパ
イプカウンタ番号５６３としてエンコードした値を用い
た場合を例示したが、親プロセッサ番号５６２のフィー
ルドに例えばプロセッサエレメントＰＥ５１２〜５１７
の個数に相当する６ビットを割り当て、各ビットがそれ
ぞれプロセッサエレメントＰＥ５１２〜５１７を示すよ
うにしてもよい。また、パイプカウンタ番号５６３のフ
ィールドに、例えばシステムが提供するパイプカウンタ
の数に相当するビット数を割り当て、各ビットがそれぞ
れ特定のパイプカウンタを示すようにしてもよい。この
ようにすることで、タスク管理テーブル５６０へのアク
セスに伴うエンコードおよびデコードを不要とし、高速
性が実現できる。

【００７９】また、本発明は、例えば、図２２に示すよ
うに、コンピュータ１０２，１０３，１０４，１０５を
ネットワーク１０１を介して接続して分散処理を行う並
列分散処理システムにも適用できる。この場合に、例え
ば、コンピュータ１０２がメインプログラムを実行する
場合には、コンピュータ１０２内にアービタ１０６が設
けられる。アービタ１０６の機能は、前述した図１８に
示すアービタ５５６と同じである。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の並列演算
処理装置によれば、第１の演算処理手段が複数のタスク
を呼び出した場合の同期待ちを高速かつ柔軟に解決でき
る。また、本発明の並列演算処理装置によれば、第１の
演算処理手段で実行されるプログラムを作成する際のプ
ログラの負担を軽減でき、ミスの少ない高品質なプログ
ラムの作成を可能にする。また、本発明の並列演算処理
方法によれば、第１の演算処理が複数のタスクを呼び出
した場合の同期待ちを高速かつ柔軟に解決できる。ま
た、本発明の並列演算処理方法によれば、第１の演算処
理のプログラムを作成する際のプログラの負担を軽減で
き、ミスの少ない高品質なプログラムの作成を可能にす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施形態のマルチプロセ
ッサシステムの構成図である。

【図２】図２は、図１に示すマルチプロセッサシステム
において一つの子タスクを生成する場合のプロセッサエ
レメントＰＥ上で動作するプログラムを説明するための
図である。

【図３】図３は、図２に示す場合におけるタスク発生お
よび同期待ち解除のタイミングを説明するための図であ
る。

【図４】図４は、図１に示すマルチプロセッサシステム
において複数のタスクを生成し、全てのタスクの終了を
同期待ちの条件とした場合の各プロセッサエレメントＰ
Ｅ上で動作するプログラムを説明するための図である。

【図５】図５は、図４に示す場合におけるタスク発生お
よび同期待ち解除のタイミングを説明するための図であ
る。

【図６】図６は、図１に示すマルチプロセッサシステム
において複数のタスクを生成し、２つのタスクの終了を
同期待ちの条件とした場合の各プロセッサエレメントＰ
Ｅ上で動作するプログラムを説明するための図である。

【図７】図７は、図６に示す場合におけるタスク発生お
よび同期待ち解除のタイミングを説明するための図であ
る。

【図８】図８は、本発明の第２実施形態のマルチプロセ
ッサシステムの構成図である。

【図９】図９は、図８に示すアービタの構成図である。

【図１０】図１０は、図９に示すパイプカウンタの機能
を説明するための図である。

【図１１】図１１は、図８に示すマルチプロセッサシス
テムにおけるプロセッサエレメントＰＥ上で動作するメ
インプログラムおよびタスクを説明するための図であ
る。

【図１２】図１２は、図１１に示す場合におけるタスク
発生および同期待ち解除のタイミングを説明するための
図である。

【図１３】図１３は、図８に示すマルチプロセッサシス
テムにおけるプロセッサエレメントＰＥ上で動作するメ
インプログラムおよびタスクのその他の例を説明するた
めの図である。

【図１４】図１４は、単数のメインプログラムから複数
のパイプカウンタを用いて複数の子タスクを呼び出す場
合を説明するための図である。

【図１５】図１５は、複数のメインプログラムにおい
て、パイプカウンタを重複して使用しながら子タスクを
呼び出す場合を説明するための図である。

【図１６】図１６は、図８に示すアービタにおけるパイ
プカウンタのカウント値の記憶状態を説明するための図
である。

【図１７】図１７は、複数のメインプログラムにおい
て、パイプカウンタを重複して使用しながら子タスクを
呼び出すその他の場合を説明するための図である。

【図１８】図１８は、本発明の第３実施形態のマルチプ
ロセッサシステムの構成図である。

【図１９】図１９は、図１８に示すアービタに備えられ
たタスク管理テーブルを説明するための図である。

【図２０】図２０は、図１８に示すマルチプロセッサシ
ステムの動作を説明するための図である。

【図２１】図２１は、図１９に示すタスク管理テーブル
の使用例を説明するための図である。

【図２２】図２１は、本発明を適用した並列分散処理シ
ステムの構成図である。

【図２３】図２３は、一般的なマルチプロセッサシステ
ムの全体構成図である。

【図２４】図２４は、タスクを生成するプログラムが同
期待ちを行う手法を説明するための図である。

【符号の説明】

１，５１，５５１…マルチプロセッサシステム、１１…
共通バス、１６，５６，１５６，５５６…アービタ、１
７…共有メモリ、１９…メインバス、１２〜１５…プロ
セッサエレメントＰＥ、１８…外部端子、ｐ₀〜ｐ_m-1
…パイプカウンタ、１００…並列分散処理システム、１
０２〜１０５…コンピュータ、５６０…タスク管理テー
ブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カウント手段を特定するカウント手段特定
データをそれぞれ含む単数または複数のタスク呼び出し
命令を実行した後に、カウント手段特定データと同期解
除条件を満たすカウント値とを含む同期待ち命令で必要
に応じて同期待ちを行う単数または複数の第１の演算処
理手段と、前記第１の演算処理手段から呼び出されたタスクを実行
し、当該呼び出されたタスクが終了したときにタスク終
了命令を実行する単数または複数の第２の演算処理手段
と、前記カウント手段の識別子と前記第１の演算手段の識別
子とで特定されるエントリィにカウント値を記憶する同
期管理手段とを有し、前記第１の演算処理手段による前記タスク呼び出し命令
の実行に応じて、当該タスク呼び出し命令に含まれるカ
ウント手段特定データが示す前記カウント手段の識別子
と、当該タスク呼び出し命令を実行した第１の演算処理
手段の識別子とから前記同期管理手段のエントリィを特
定し、当該特定したエントリィのカウント値を増加し、
前記第２の演算処理手段の前記タスク終了命令の実行に
応じて、その終了したタスクを呼び出したタスク呼び出
し命令のカウント手段特定データが示す前記カウント手
段の識別子と、当該タスク呼び出し命令を実行した第１
の演算処理手段の識別子とから、前記同期管理手段のエ
ントリィを特定し、当該特定したエントリィのカウント
値を減少し、前記第１の演算処理手段は、前記同期待ち命令に含まれ
るカウント値と、当該同期待ち命令に含まれるカウント
手段特定データが示す前記カウント手段の識別子と当該
同期待ち命令を実行した第１の演算処理手段の識別子と
から特定した前記同期管理手段のエントリィのカウント
値とを比較し、当該比較の結果に応じて同期待ちを解除
するか否かを決定する並列演算処理装置。
【請求項２】前記第１の演算処理手段は、前記同期待ち
命令に含まれるカウント値と、当該同期待ち命令に含ま
れるカウント手段特定データが示す前記カウント手段の
識別子と当該同期待ち命令を実行した第１の演算処理手
段の識別子とから特定した前記同期管理手段のエントリ
ィのカウント値とが一致したときに、同期待ちを解除す
る請求項１に記載の並列演算処理装置。
【請求項３】前記同期待ち命令に含まれるカウント値
は、当該同期待ち命令と同じカウント手段特定データを
含むタスク呼び出し命令によって呼び出されたタスクの
数に比べて小さい請求項２に記載の並列演算処理装置。
【請求項４】前記単数または複数の第１の演算処理手段
における処理および前記単数または複数の第２の演算処
理手段における処理とは相互に独立して行われる請求項
１に記載の並列演算処理装置。
【請求項５】前記同期待ち命令は、カウント手段特定デ
ータと同期解除条件を満たすカウント値とを引数として
持つ請求項１に記載の並列演算処理装置。
【請求項６】前記同期管理手段の各エントリィには、当
該エントリィのカウント値が有効であるか否かを示す有
効ビットが設けられている請求項１に記載の並列演算処
理装置。
【請求項７】前記同期管理手段は、前記カウント手段の
識別子として、前記タスク呼び出し命令のカウント手段
特定データによって特定可能なカウント手段の数に相当
するビット数を有し、各ビットが所定のカウント手段に
対応したデータを保持し、前記第１の演算処理手段の識
別子として、前記第１の演算処理手段の数に相当するビ
ット数を有し、各ビットが所定の第１の演算処理手段に
対応したデータを保持する請求項１に記載の並列演算処
理装置。
【請求項８】前記同期管理手段は、前記カウント手段の
識別子として、前記タスク呼び出し命令のカウント手段
特定データによって特定可能なカウント手段の数に相当
するビット数を有すると共に各ビットが所定のカウント
手段に対応したデータをエンコードしたデータを保持
し、前記第１の演算処理手段の識別子として、前記第１
の演算処理手段の数に相当するビット数を有すると共に
各ビットが所定の第１の演算処理手段に対応したデータ
をエコードしたデータを保持する請求項１に記載の並列
演算処理装置。
【請求項９】前記第１の演算処理手段および前記単数ま
たは複数の第２の演算処理手段は、共通のバスを介して
接続されている請求項１に記載の並列演算処理装置。
【請求項１０】単数または複数の第１の演算処理手段に
おいて、複数のカウント手段のうち一のカウント手段を
特定するカウント手段特定データをそれぞれ含む単数ま
たは複数のタスク呼び出し命令を実行し、カウント手段
特定データと同期解除条件を満たすカウント値とを含む
同期待ち命令で必要に応じて同期待ちを行い、単数または複数の第２の演算処理手段において、前記第
１の演算処理から呼び出されたタスクを実行し、当該呼
び出されたタスクが終了したときにタスク終了命令を実
行し、前記第１の演算処理手段による前記タスク呼び出し命令
の実行に応じて、当該タスク呼び出し命令に含まれるカ
ウント手段特定データが示す前記カウント手段の識別子
と、当該タスク呼び出し命令を実行した第１の演算処理
手段の識別子とから同期管理テーブルのエントリィを特
定し、当該特定したエントリィのカウント値を増加し、
前記第２の演算処理手段の前記タスク終了命令の実行に
応じて、その終了したタスクを呼び出したタスク呼び出
し命令のカウント手段特定データが示す前記カウント手
段の識別子と、当該タスク呼び出し命令を実行した第１
の演算処理手段の識別子とから、前記同期管理テーブル
のエントリィを特定し、当該特定したエントリィのカウ
ント値を減少し、前記同期待ち命令に含まれるカウント値と、当該同期待
ち命令に含まれるカウント手段特定データが示す前記カ
ウント手段の識別子と当該同期待ち命令を実行した第１
の演算処理手段の識別子とから特定した前記同期管理テ
ーブルのエントリィのカウント値との比較結果に応じ
て、前記第１の演算処理手段が同期待ちを解除するか否
かを決定する並列演算処理方法。
【請求項１１】前記同期待ち命令に含まれるカウント値
と、当該同期待ち命令に含まれるカウント手段特定デー
タが示す前記カウント手段の識別子と当該同期待ち命令
を実行した第１の演算処理手段の識別子とから特定した
前記同期管理テーブルのエントリィのカウント値とが一
致したときに、前記第１の演算処理手段が同期待ちを解
除する請求項１０に記載の並列演算処理方法。
【請求項１２】前記同期待ち命令に含まれるカウント値
は、当該同期待ち命令と同じカウント手段特定データを
含むタスク呼び出し命令によって呼び出されたタスクの
数に比べて小さい請求項１１に記載の並列演算処理方
法。
【請求項１３】前記単数または複数の第１の演算処理手
段における処理および前記単数または複数の第２の演算
処理手段における処理とは相互に独立して行われる請求
項１０に記載の並列演算処理方法。
【請求項１４】前記同期待ち命令は、カウント手段特定
データと同期解除条件を満たすカウント値とを引数とし
て持つ請求項１０に記載の並列演算処理方法。
【請求項１５】前記同期管理テーブルの各エントリィに
は、当該エントリィのカウント値が有効であるか否かを
示す有効ビットが設けられている請求項１０に記載の並
列演算処理方法。
【請求項１６】前記同期管理テーブルは、前記カウント
手段の識別子として、前記タスク呼び出し命令のカウン
ト手段特定データによって特定可能なカウント手段の数
に相当するビット数を有し、各ビットが所定のカウント
手段に対応したデータを保持し、前記第１の演算処理手
段の識別子として、前記第１の演算処理手段の数に相当
するビット数を有し、各ビットが所定の第１の演算処理
手段に対応したデータを保持する請求項１０に記載の並
列演算処理方法。
【請求項１７】前記同期管理テーブルは、前記カウント
手段の識別子として、前記タスク呼び出し命令のカウン
ト手段特定データによって特定可能なカウント手段の数
に相当するビット数を有すると共に各ビットが所定のカ
ウント手段に対応したデータをエンコードしたデータを
保持し、前記第１の演算処理手段の識別子として、前記
第１の演算処理手段の数に相当するビット数を有すると
共に各ビットが所定の第１の演算処理手段に対応したデ
ータをエコードしたデータを保持する請求項１０に記載
の並列演算処理方法。