JPH11306150A - コンパイル処理方式、その方法およびコンパイラプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プログラムの実行効率を向上させてプログラ
ムの高速化を実現することができるコンパイル処理方式
等を提供する。 【解決手段】 コンパイラ２のプログラム解析部３によ
りソースプログラム１の各行の字句および構文が解析さ
れた後、並列性抽出部４の入出力処理検出部５におい
て、入力されたプログラム行に入出力処理が含まれるか
否かが判断される。プログラム行に入出力処理が含まれ
る場合には、並列性抽出部４の依存関係解析部６によ
り、入出力処理の対象データとこの入出力処理に続く後
続の処理の対象データとの依存関係が解析される。その
結果、入出力処理とデータの依存関係がないと判断され
た後続の処理が存在していた場合には、コード生成部７
により、入出力処理と、この入出力処理とデータの依存
関係がないと判断された後続の処理とをオペレーティン
グシステム上で提供されるスレッド機能を利用して並列
的に実行させるためのオブジェクトコードを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はソースプログラムを
入力としてオブジェクトプログラムを生成するコンパイ
ラに係り、とりわけ複数のプロセッサを有する並列コン
ピュータ向けのオブジェクトプログラムを生成するコン
パイル処理方式、その方法およびコンパイラプログラム
を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、処理速度を向上させるための
一般的なハードウェア技術として、並列動作可能な複数
のプロセッサを有する並列コンピュータが知られてい
る。このような並列コンピュータは、ソースプログラム
内に含まれる並列実行可能な部分を各プロセッサに割り
当てて並列的に実行させることにより、単一のプロセッ
サを有するコンピュータに比べて処理速度を大幅に向上
させるものである。

【０００３】ところで、このような並列コンピュータ上
で実行されるオブジェクトプログラムは、並列処理言語
等により作成されたソースプログラムから生成される
他、単一のプロセッサを有するコンピュータ向けに作成
された既存のソースプログラムからも生成されている。
ここで、既存のソースプログラムから並列コンピュータ
向けのオブジェクトプログラムを生成する場合には、ソ
ースプログラムを入力としてオブジェクトプログラムを
生成するコンパイラ（並列化コンパイラ）において、入
力されたソースプログラムを解析して並列実行可能な部
分を抽出するとともに、このようにして抽出された並列
実行可能な部分に基づいて並列処理構造を含むオブジェ
クトプログラムを生成している。なお、このような並列
化コンパイラとしては従来、主として繰返しループ等に
内在する並列性を利用するものが開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の並列化コンパイラにおいては、主として繰返しループ
等に内在する並列性を利用して並列処理構造を含むオブ
ジェクトプログラムを生成している。

【０００５】しかしながら、従来の並列化コンパイラで
は、主として繰返しループ等に内在する並列性のみを利
用しているので、ソースプログラム内に内在された繰返
しループ以外の処理に内在する並列性を十分に利用する
ことができず、このためプログラムの実行効率を十分に
向上させることができなかった。

【０００６】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、入出力処理（ＲＥＡＤ文またはＷＲＩＴＥ
文等）を実行するときに、これらの入出力処理の対象デ
ータとこれらの入出力処理に続く後続の処理の対象デー
タとの間に全く依存関係がない場合であっても入出力処
理が完了するまで後続の処理が待たされている点に着目
し、入出力処理とこれに続く後続の処理とを並列的に実
行させるオブジェクトプログラムを生成することによ
り、プログラムの実行効率を向上させてプログラムの高
速化を実現することができるコンパイル処理方式、その
方法およびコンパイラプログラムを記録したコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴は、
ソースプログラムを入力としてオブジェクトプログラム
を生成するコンパイル処理方式において、ソースプログ
ラム内に記述された各行の字句および構文を解析するプ
ログラム解析部と、前記プログラム解析部による解析結
果に基づいて前記ソースプログラムの並列性を抽出する
並列性抽出部と、前記並列性抽出部により抽出された並
列性に基づいて前記ソースプログラムの各行に対応する
オブジェクトコードを生成するコード生成部とを備え、
前記並列性抽出部は、前記ソースプログラム内に含まれ
る入出力処理を検出する入出力処理検出部と、前記入出
力処理検出部により検出された入出力処理とこの入出力
処理に続く後続の処理との間のデータの依存関係を解析
する依存関係解析部とを有し、前記コード生成部は、前
記並列性抽出部の前記入出力処理検出部により検出され
た入出力処理と、前記並列性抽出部の前記依存関係解析
部により前記入出力処理とデータの依存関係がないと判
断された後続の処理とを並列的に実行させるためのオブ
ジェクトコードを生成することを特徴とするコンパイル
処理方式である。なお本発明の第１の特徴においては、
前記コード生成部により生成されたオブジェクトコード
は、前記入出力処理と、前記入出力処理とデータの依存
関係がないと判断された後続の処理とをオペレーティン
グシステム上で提供されるスレッド機能を利用して並列
的に実行させるものであることが好ましい。

【０００８】本発明の第２の特徴は、ソースプログラム
を入力としてオブジェクトプログラムを生成するコンパ
イル処理方法において、ソースプログラム内に含まれる
入出力処理を検出するステップと、前記入出力処理とこ
の入出力処理に続く後続の処理との間のデータの依存関
係を解析するステップと、前記入出力処理と、前記入出
力処理とデータの依存関係がないと判断された後続の処
理とを並列的に実行させるためのオブジェクトコードを
生成するステップとを含むことを特徴とするコンパイル
処理方法である。

【０００９】本発明の第３の特徴は、ソースプログラム
内に含まれる入出力処理を検出する手順と、前記入出力
処理とこの入出力処理に続く後続の処理との間のデータ
の依存関係を解析する手順と、前記入出力処理と、前記
入出力処理とデータの依存関係がないと判断された後続
の処理とを並列的に実行させるためのオブジェクトコー
ドを生成する手順とを実行させることを特徴とするコン
パイラプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能
な記録媒体である。

【００１０】本発明の第１乃至第３の特徴によれば、ソ
ースプログラム内に含まれる入出力処理を検出するとと
もに、入出力処理とこの入出力処理に続く後続の処理と
の間のデータの依存関係を解析し、入出力処理と、この
入出力処理とデータの依存関係がないと判断された後続
の処理とを並列的に実行させるためのオブジェクトコー
ドを生成する。従って、このようにして生成されたオブ
ジェクトコードを含むオブジェクトプログラムを複数の
プロセッサを有する並列コンピュータ上で実行させるこ
とにより、入出力処理の待ち時間を有効に利用してプロ
グラムを並列的に実行させることができ、このためプロ
グラムの実行効率を向上させてプログラムの高速化を実
現することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１乃至図４は本発明によ
るコンパイル処理方式の一実施の形態を示す図である。

【００１２】まず、図１により、コンパイル処理方式の
構成について説明する。図１に示すように、コンパイラ
２は、ソースプログラム１を入力としてオブジェクトプ
ログラム８を生成するものであり、ソースプログラム１
内に記述された各行の字句および構文を解析するプログ
ラム解析部３と、プログラム解析部３による解析結果に
基づいてソースプログラム１の並列性を抽出する並列性
抽出部４と、並列性抽出部４により抽出された並列性に
基づいてソースプログラム１の各行に対応するオブジェ
クトコード（実行命令）を生成するコード生成部７とを
備えている。

【００１３】ここで並列性抽出部４は、ソースプログラ
ム１内に含まれる入出力処理（入力処理および／または
出力処理）を検出する入出力処理検出部５と、入出力処
理検出部５により検出された入出力処理とこの入出力処
理に続く後続の処理との間のデータの依存関係を解析す
る依存関係解析部６とを有している。またコード生成部
７は、並列性抽出部４の入出力処理検出部５により検出
された入出力処理と、並列性抽出部４の依存関係解析部
６により入出力処理とデータの依存関係がないと判断さ
れた後続の処理とを並列的に実行させるためのオブジェ
クトコードを生成するものである。なお、コード生成部
７により生成されたオブジェクトコードは、入出力処理
と、この入出力処理とデータの依存関係がないと判断さ
れた後続の処理とをオペレーティングシステム上で提供
されるスレッド機能を利用して並列的に実行させるもの
である。ここでスレッド機能とは、一つのプロセスをひ
とまとまりのオブジェクトコードからなる複数のスレッ
ドに分割し、この分割された各スレッドをコンピュータ
上で多重的または並列的に実行させる機能である。

【００１４】次に、このような構成からなる本実施の形
態の作用について説明する。図１および図２に示すよう
に、コンパイラ２のプログラム解析部３によりソースプ
ログラム１内に記述された各行の字句および構文が解析
された後、このようにして解析されたプログラム行が一
行ずつコンパイラ２の並列性抽出部４に入力される（ス
テップ１０１）。そして、並列性抽出部４の入出力処理
検出部５において、入力されたプログラム行に入出力処
理（入出力文）が含まれるか否かが判断され（ステップ
１０２）、プログラム行に入出力処理が含まれる場合に
は、並列性抽出部４の依存関係解析部６により、入出力
処理の対象データとこの入出力処理に続く後続の処理の
対象データとの依存関係が解析される（ステップ１０
３）。

【００１５】ここで、図３により、図２に示すステップ
１０３の詳細について説明する。なお、ステップ１０３
で解析される依存関係とは、後続の処理の対象データの
内容が入出力処理の対象データの内容に対して影響を与
える関係、または後続の処理の対象データの内容が入出
力処理の対象データの内容から影響を受ける関係を意味
している。具体的には、例えば入力処理についていえ
ば、入力処理の対象データの内容の変更処理を含む後続
の処理は入力処理の対象データの内容に対して影響を与
え、また入力処理の対象データの内容の参照処理を含む
後続の処理は入力処理の対象データの内容から影響を受
けるので、このような後続の処理は入力処理と依存関係
がある処理である。また出力処理についていえば、出力
処理の対象データの内容の変更処理を含む後続の処理は
出力処理の対象データの内容に対して影響を与えるの
で、このような後続の処理は出力処理と依存関係がある
処理である。

【００１６】なお、出力処理の対象データの内容の参照
処理のみを含む後続の処理は出力処理の対象データの内
容から影響を受けないので、このような後続の処理は出
力処理と依存関係がない処理となる。また、入出力処理
の対象データの内容を直接変更または参照しなくとも、
例えばＧＯＴＯ文やサブルーチン呼出し等のような分岐
処理でその分岐先で変更または参照の可能性があるよう
な後続の処理は、その分岐処理以降のデータの範囲を特
定することができないので、このような後続の処理は入
出力処理と依存関係がある処理とする。

【００１７】図１および図３に示すように、並列性抽出
部４の依存関係解析部６においては、まず、入出力処理
検出部５により検出された入出力処理の対象データの範
囲が解析され（ステップ２０１）、次いで、このように
して解析された入出力処理に続くプログラム行が入力さ
れ（ステップ２０２）、この入力されたプログラム行の
対象データの範囲が解析される（ステップ２０３）。な
お、ステップ２０１および２０３においては、データが
スカラ変数である場合にはそのデータ全体が対象データ
の範囲とされ、データが配列である場合にはその配列の
添字で指定された部分配列が対象データの範囲とされ
る。ただし、配列の添字が変数で指定されている場合に
は、配列の一部を特定することができないので、配列全
体が対象データの範囲とされる。

【００１８】その後、このようにして解析された入出力
処理の対象データと後続の処理の対象データとの依存関
係が解析され（ステップ２０４）、入出力処理の対象デ
ータと後続の処理の対象データとが重複している場合
（ただし、後続の処理が出力処理の対象データの内容の
参照処理のみを含む処理である場合は除く）、または後
続の処理が分岐処理である場合には（ステップ２０
５）、両者の対象データ間に依存関係があるものとし
て、処理を終了する。

【００１９】一方、入出力処理の対象データと後続の処
理の対象データとが重複していない場合でかつ後続の処
理が分岐処理でない場合、または入出力処理の対象デー
タと後続の処理の対象データとが重複している場合でか
つ後続の処理が出力処理の対象データの内容の参照処理
のみを含む処理である場合には（ステップ２０５）、両
者の対象データ間に依存関係がないものとして、入出力
処理と依存関係がある後続の処理が現れるまで、上述し
たステップ２０２乃至２０５の処理を繰り返し行う。

【００２０】このようにして、入出力処理とこの入出力
処理に続く後続の処理との間のデータの依存関係が解析
された結果（ステップ１０３）、入出力処理とデータの
依存関係がないと判断された後続の処理が存在していた
場合には（ステップ１０４）、コード生成部７により、
入出力処理と、この入出力処理とデータの依存関係がな
いと判断された後続の処理とをオペレーティングシステ
ム上で提供されるスレッド機能を利用して並列的に実行
させるためのオブジェクトコードを生成する（ステップ
１０５）。

【００２１】図４（ａ）（ｂ）はステップ１０５におけ
る処理を説明するための図である。ここで、図４（ａ）
はソースプログラム１の一例を示し、図４（ｂ）は図４
（ａ）に示すソースプログラム１をコンパイル処理して
得られたオブジェクトプログラム８の一例を示す図であ
る。なお、図４（ａ）に示すソースプログラム１はプロ
グラム言語の一つであるＦｏｒｔｒａｎで記述されてい
る。

【００２２】図４（ａ）に示すように、ソースプログラ
ム１は、宣言文部分（Ａ）、入力文部分（Ｂ）、繰返し
ループ部分（Ｃ）および演算部分（Ｄ）の４つの部分を
含み、入力文部分（Ｂ）と繰返しループ部分（Ｃ）との
間ではデータの依存関係がなく、入力文部分（Ｂ）と演
算部分（Ｄ）との間ではデータの依存関係がある。

【００２３】この場合には、図４（ｂ）に示すように、
第１スレッド８ａとして、宣言文部分（Ａ）、入力文部
分（Ｂ）、演算部分（Ｄ）に対応するオブジェクトコー
ド（，および）がそれぞれ生成されるとともに、
入力文部分（Ｂ）に対応するオブジェクトコード（）
の直前に入力文部分（Ｂ）と依存関係がない繰返しルー
プ部分（Ｃ）を新規スレッドとして実行するためのオブ
ジェクトコード（）が生成され（新規スレッド起動ル
ーチンの組込み）、また入力文部分（Ｂ）に対応するオ
ブジェクトコード（）の直後には新規スレッドとして
実行された繰返しループ部分（Ｃ）と同期をとるための
同期処理のオブジェクトコード（）が生成される（同
期処理用スレッドルーチンの組込み）。

【００２４】また、第２スレッド８ｂとしては、入力文
部分（Ｂ）と依存関係がない繰返しループ部分（Ｃ）が
新規スレッドとして実行可能なオブジェクトコード
（）として生成される。また、繰返しループ部分
（Ｃ）に対応するオブジェクトコード（）の直後には
入力文部分（Ｂ）と同期をとるための同期処理のオブジ
ェクトコード（）が生成される（同期処理用スレッド
ルーチンの組込み）。

【００２５】一方、入出力処理とデータの依存関係がな
いと判断された後続の処理が存在していなかった場合に
は（ステップ１０４）、入出力処理に対応する通常のオ
ブジェクトコードのみを生成する（ステップ１０６）。

【００２６】なお、上述したステップ１０１乃至１０６
の処理は、コンパイラ２の並列性抽出部４に入力された
全てのプログラム行が処理されるまで繰り返し行われる
（ステップ１０７）。

【００２７】このように本実施の形態によれば、並列性
抽出部４の入出力処理検出部５によりソースプログラム
１内に含まれる入出力処理を検出するとともに、依存関
係解析部６により入出力処理とこの入出力処理に続く後
続の処理との間のデータの依存関係を解析し、コード生
成部７により、入出力処理と、この入出力処理とデータ
の依存関係がないと判断された後続の処理とを並列的に
実行させるためのオブジェクトコードを生成する。従っ
て、このようにして生成されたオブジェクトコードを含
むオブジェクトプログラム８を複数のプロセッサを有す
る並列コンピュータ上で実行させることにより、入出力
処理の待ち時間を有効に利用してプログラムを並列的に
実行させることができ、このためプログラムの実行効率
を向上させてプログラムの高速化を実現することができ
る。

【００２８】また本実施の形態によれば、単一のプロセ
ッサを有するコンピュータ向けに作成されたソースプロ
グラムから並列コンピュータ向けのオブジェクトプログ
ラムを自動的に生成するので、並列処理言語等を用いた
複雑なプログラミングをしなくともプログラムの実行効
率を向上させることができる。また、現在までに蓄積さ
れた大量の既存のソースプログラムを流用することがで
きるので、プログラムの開発効率を向上させることがで
きる。

【００２９】なお上述した実施の形態において、コンパ
イラ２を構成するプログラム解析部３、並列性抽出部４
（入出力処理検出部５および依存関係解析部６）および
コード生成部７はいずれもコンピュータ上で稼働するプ
ログラムモジュールとして実現することができる。ここ
で、このようなプログラムモジュールを含むプログラム
は、コンピュータ上のメモリやハードディスク等の内部
記憶装置、およびフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ
等の外部記憶装置のようなコンピュータ読み取り可能な
各種の記録媒体に格納され、コンピュータ上のＣＰＵ
（中央演算処理装置）から逐次読み出されて実行される
ことにより上述したような機能を実現する。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
出力処理の待ち時間を有効に利用してプログラムを並列
的に実行させることができ、このためプログラムの実行
効率を向上させてプログラムの高速化を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコンパイル処理方式の一実施の形
態を示すブロック図。

【図２】図１に示すコンパイル処理方式の作用を説明す
るためのフローチャート。

【図３】図２に示すステップ１０３の詳細を説明するた
めのフローチャート。

【図４】ソースプログラムおよびこのソースプログラム
をコンパイル処理して得られたオブジェクトプログラム
の一例を示す図。

【符号の説明】

１ ソースプログラム ２ コンパイラ ３ プログラム解析部 ４ 並列性抽出部 ５ 入出力処理検出部 ６ 依存関係解析部 ７ コード生成部 ８ オブジェクトプログラム ８ａ，８ｂ スレッド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ソースプログラムを入力としてオブジェク
   トプログラムを生成するコンパイル処理方式において、 ソースプログラム内に記述された各行の字句および構文
   を解析するプログラム解析部と、 前記プログラム解析部による解析結果に基づいて前記ソ
   ースプログラムの並列性を抽出する並列性抽出部と、 前記並列性抽出部により抽出された並列性に基づいて前
   記ソースプログラムの各行に対応するオブジェクトコー
   ドを生成するコード生成部とを備え、 前記並列性抽出部は、前記ソースプログラム内に含まれ
   る入出力処理を検出する入出力処理検出部と、前記入出
   力処理検出部により検出された入出力処理とこの入出力
   処理に続く後続の処理との間のデータの依存関係を解析
   する依存関係解析部とを有し、 前記コード生成部は、前記並列性抽出部の前記入出力処
   理検出部により検出された入出力処理と、前記並列性抽
   出部の前記依存関係解析部により前記入出力処理とデー
   タの依存関係がないと判断された後続の処理とを並列的
   に実行させるためのオブジェクトコードを生成すること
   を特徴とするコンパイル処理方式。
2. 【請求項２】前記コード生成部により生成されたオブジ
   ェクトコードは、前記入出力処理と、前記入出力処理と
   データの依存関係がないと判断された後続の処理とをオ
   ペレーティングシステム上で提供されるスレッド機能を
   利用して並列的に実行させるものであることを特徴とす
   る請求項１記載のコンパイル処理方式。
3. 【請求項３】ソースプログラムを入力としてオブジェク
   トプログラムを生成するコンパイル処理方法において、 ソースプログラム内に含まれる入出力処理を検出するス
   テップと、 前記入出力処理とこの入出力処理に続く後続の処理との
   間のデータの依存関係を解析するステップと、 前記入出力処理と、前記入出力処理とデータの依存関係
   がないと判断された後続の処理とを並列的に実行させる
   ためのオブジェクトコードを生成するステップとを含む
   ことを特徴とするコンパイル処理方法。
4. 【請求項４】ソースプログラム内に含まれる入出力処理
   を検出する手順と、 前記入出力処理とこの入出力処理に続く後続の処理との
   間のデータの依存関係を解析する手順と、 前記入出力処理と、前記入出力処理とデータの依存関係
   がないと判断された後続の処理とを並列的に実行させる
   ためのオブジェクトコードを生成する手順とを実行させ
   ることを特徴とするコンパイラプログラムを記録したコ
   ンピュータ読み取り可能な記録媒体。