JPH118547A - 再構成可能演算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実行時にロジックを再構成することが可能な
演算装置において、構成用データ容量を減らす。 【解決手段】 構成用圧縮データ記憶手段２は、複数組
の構成用圧縮データと構成用データ自体の容量情報とを
記憶している。再構成制御手段３１の再構成資源割り当
て手段３０は、構成用圧縮データ記憶手段２から所望の
構成用データの容量を読み出し、データ容量に見合った
再構成可能な演算装置部１のハードウェア資源を確保
し、割り当てた資源のアドレスを再構成手段３２に渡
す。構成用圧縮データ伸長手段３１は、構成用圧縮デー
タ記憶手段２から所望の構成用圧縮データを読み出し
て、元の構成用データに可逆的に伸長する。再構成手段
３２は、演算装置部１のハードウェア資源のアドレス
と、構成用データとを用いて、割り当てられたハードウ
ェア資源を処理手段に再構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実行時にロジック
を再構成することが可能な演算装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＣＰＵ（中央演算処理装置）やＡ
ＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）などの演算装置では、その
動作を決定しているロジックはハードワイアード、つま
り固定的であり、製造時に決定されたロジックを後に変
更することは不可能であった。そこで、汎用的なロジッ
クを組み込んでおき、そこで動作するソフトウェアを変
更することで、処理内容の変更を行っていた。汎用的な
ロジックにおけるソフトウェア処理では、処理内容を変
更することができ、この結果、柔軟性が高い。しかしな
がら、この手法は、高速性が要求される処理には向かな
いという問題があった。

【０００３】これに対し、実行時にロジックを再構成す
ることが可能な演算装置が近年実用化されつつある。こ
の演算装置は、処理内容に応じたロジック構成用のデー
タを外部記憶装置に記憶しておき、必要なときに、これ
を読み出し、このデータに基づいてロジックを動的に再
構成するものである。この演算装置では、ハードウェア
処理による高速性と、ソフトウェア処理による処理内容
の変更という柔軟性とを両立させることができ、高速性
が要求されるような多数の処理を実行することが可能で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術では、多数の処理内容に適合した構成用データを各々
持つため、処理数が多くなればなるほど、また、処理に
必要なロジック規模が大きくなればなるほど、構成用デ
ータの容量が増大してしまうという問題があった。

【０００５】また、高速処理のためにはロジックを高速
に書き換えなければならないが、そのためには、構成用
データをＳＲＡＭなどの高速な読み出し可能な記憶装置
に記憶させておく必要がある。一般に、これらの高速な
読み出しが可能な記憶装置は低速なものに比べてコスト
が高いため、構成用データ容量の増加は、再構成可能な
処理装置全体としてのコストを非常に高くしてしまうと
いう問題があった。

【０００６】本発明は以上のような点を考慮してなされ
たものであり、再構成可能な演算装置において、構成用
データ容量の増加を抑えることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成するために成された再構成可能な演算装置に関する
ものである。即ち、本発明によれば、再構成可能演算装
置に、処理実行時に処理内容に応じてロジックを再構成
する演算装置部と、処理内容に応じた構成用データを可
逆的に圧縮した構成用圧縮データと、前記構成用圧縮デ
ータに対応した前記構成用データの容量とを記憶する構
成用圧縮データ記憶手段と、前記構成用圧縮データ記憶
手段から前記構成用データの容量を読み出し、読み出さ
れた前記構成用データの容量に応じて前記演算装置部の
ハードウェア資源を割り当てる再構成資源割り当て手段
と、前記構成用圧縮データ記憶手段から前記構成用圧縮
データを読み出し、前記構成用データに可逆的に伸長す
る構成用圧縮データ伸長手段と、前記再構成資源割り当
て手段によって割り当てられたハードウェア資源のアド
レスと、前記構成用圧縮データ伸長手段によって伸長さ
れた前記構成用データとを用いて前記演算装置部のロジ
ックを再構成する再構成手段とを設けるようにしてい
る。

【０００８】この構成においては、処理手段を構成する
ための構成用データをデータ圧縮した形式で記憶してお
き、圧縮された構成用データを伸長しながら処理手段を
構成することによって、構成用データ容量を減らすこと
が可能になる。

【０００９】また、この構成において、前記演算装置部
の中に、前記再構成資源割り当て手段と、前記構成用圧
縮データ伸長手段と、前記再構成手段とを固定的に備え
るようにしてもよい。また、前記演算装置部の中に、前
記再構成資源割り当て手段と、前記再構成手段とを固定
的に備え、更に、前記構成用圧縮データ伸長手段を構成
するための構成用圧縮データ伸長手段用構成用データを
前記構成用データ記憶手段に記憶しておき、必要に応じ
て前記構成用圧縮データ伸長手段用構成用データを用い
て前記構成用圧縮データ伸長手段を構成するようにして
もよい。

【００１０】また、本発明によれば、再構成可能演算装
置に、構成用データに応じて機能が決定される演算装置
部と、前記構成用データを可逆的に圧縮してなる構成用
圧縮データを記憶する手段と、前記構成用圧縮データを
伸長する手段と、前記伸長する手段により伸長された構
成用データを前記演算装置部に供給して前記演算装置部
の機能を設定する手段とを設けるようにしている。

【００１１】この構成においても、圧縮された構成用デ
ータを伸長しながら処理手段を構成することによって、
構成用データ容量を減らすことが可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明に係わ
る再構成可能な演算装置の実施の形態について説明す
る。 ［実施例１］図１は本発明による実施例１の構成を表す
ブロック図である。図１において、演算装置は、再構成
可能な演算装置部１と、構成用圧縮データ記憶手段２
と、再構成制御手段３と、記憶手段４と、バス５とから
構成されている。さらに、再構成制御手段３は、再構成
資源割り当て手段３０と、構成用圧縮データ伸長手段３
１と、再構成手段３２とから構成されている。

【００１３】再構成可能な演算装置部１は、ＦＰＧＡ
（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）など
の、動的にロジックを書き換えることが可能な演算装置
であり、典型的には、ＸＩＬＩＮＸ社のＸＣ６２００シ
リーズＦＰＧＡあるいは同等の構成要素によって構成さ
れる。演算装置部１は、処理内容を表す処理コードと０
個以上の引数データとからなる処理命令を解釈して、処
理コードに対応する演算装置部１内に構成された処理手
段を呼び出すことにより処理する機能を備えている。ま
た、演算装置部１は、処理コードに対応した処理手段の
演算装置部１内でのアドレスを調べるアドレス取得手段
１０を含んでいる。

【００１４】構成用圧縮データ記憶手段２は、複数組の
構成用圧縮データを記憶する機能を備えたものである。
１組の構成用圧縮データは演算装置部１の処理コードに
対応しており、１組の構成用圧縮データを可逆的に伸長
して１組の構成用データを生成し、この１組の構成用デ
ータを用いて、再構成可能な演算装置部１内に処理コー
ドに対応した処理手段を構成することができる。構成用
圧縮データ記憶手段２は、一般的にはＲＯＭ、ＤＲＡＭ
やハードディスクなどで構成され、高速な再構成が要求
される場合にはＳＲＡＭなどで構成される。なお、デー
タ圧縮方法は可逆的に復元可能な方法であればよく、例
えば、ラン・レングス圧縮やＬＺＷ（Ｌｅｍｐｅｌ−Ｚ
ｉｖ−Ｗｅｌｃｈ）圧縮を用いることができる。更に、
構成用圧縮データ記憶手段２は、記憶している構成用圧
縮データに対応した構成用データのデータ容量も記憶す
る機能を備えている。なお、前記データ容量と前記構成
用圧縮データとをまとめて一つのデータとして記憶して
おくこともできる。また、記憶しているデータを書き換
え、あるいは追加することによって、バグ対応、あるい
は新機能追加が可能である。

【００１５】再構成制御手段３は、構成用圧縮データ記
憶手段２から使用すべき構成用圧縮データを読み出し
て、再構成可能な演算装置部１を再構成する機能を備え
ている。再構成制御手段３は、再構成資源割り当て手段
３０と、構成用圧縮データ伸長手段３１と、再構成手段
３２とから構成されている。

【００１６】再構成資源割り当て手段３０は、構成用圧
縮データ記憶手段２から使用すべき構成用圧縮データに
対応した構成用データの容量、つまり、使用すべき構成
用圧縮データを伸長した後のデータの容量を読み出し、
データ容量に見合った再構成可能な演算装置部１のハー
ドウェア資源を確保し、割り当てた資源のアドレスを再
構成手段３２に渡す機能を備えている。

【００１７】構成用圧縮データ伸長手段３１は、構成用
圧縮データ記憶手段２から使用すべき構成用圧縮データ
を読み出して、元の構成用データに可逆的に伸長する機
能を備えている。

【００１８】再構成手段３２は、再構成資源割り当て手
段３０により割り当てられた再構成可能な演算装置部１
のハードウェア資源のアドレスと、構成用圧縮データ伸
長手段３１によって圧縮前の状態に復元された構成用デ
ータとを用いて、割り当てられたハードウェア資源を処
理手段に再構成する機能を備えている。

【００１９】記憶手段４は、再構成可能な演算装置部１
で処理を行う場合に使う命令やデータを随時読み書きす
る機能を備えている。一般的には、記憶手段４はＤＲＡ
Ｍなどで構成される。

【００２０】バス５は、再構成可能な演算装置部１や記
憶手段４などが相互アクセスするための経路である。

【００２１】次に図１およびフローチャートを表す図２
を用いて、処理手順を簡単に説明する。図２のステップ
Ｓ０１において、再構成可能な演算装置部１は、処理Ｐ
ｉ（ただし、ｉ＝０〜ｎ）を行う旨の処理コードＣｉ
を、記憶手段４からフェッチする。あるいは演算装置部
１は、処理コードＣｉを、バス５に直接またはネットワ
ークを介して接続された他の演算装置（図示しない）か
ら、バス５を経由して読み取る。

【００２２】次のステップＳ０２では、再構成可能な演
算装置部１が、受け取った処理コードＣｉを実行するた
めに必要な処理手段Ｑｉの演算装置部１での内部アドレ
スを調べるために、アドレス取得手段１０を呼び出す。
アドレス取得手段１０は、例えば図３に示すように、演
算装置部１で処理することができる全ての処理コードＣ
０〜Ｃｎと、その処理コードに対応した処理手段の処理
装置１内部での先頭アドレスＡ０〜Ａｎとからなる対応
表を持っていて、処理コードＣｉをキーとして対応表を
引いた結果Ａｉを返すようになっている。結果Ａｉが０
以外であれば目的の処理手段Ｑｉは既に構成されてお
り、得られた結果が処理手段Ｑｉの先頭アドレスを表
す。また、結果Ａｉが０であれば目的の処理手段Ｑｉは
構成されていないことを表す。図３の例では、処理コー
ドＣ０とＣｎ−１については対応する処理手段Ｑ０とＱ
ｎ−１が既に構成されているが、処理コードＣ１とＣｎ
については対応する処理手段Ｑ１とＱｎが構成されてい
ないことを表している。

【００２３】次のステップＳ０３では、アドレス取得手
段１０からの結果Ａｉが０かどうか判定する。結果Ａｉ
が０以外であれば処理手段Ｑｉを呼び出すために次のス
テップＳ０８に進む。結果Ａｉが０であれば、処理手段
Ｑｉを構成するためのステップＳ０４に進む。

【００２４】ステップＳ０４では、再構成資源割り当て
手段３０が、構成用圧縮データ記憶手段２から処理コー
ドＣｉに対応した構成用データのデータ容量Ｖｉを読み
出す。

【００２５】次のステップＳ０５では、構成用圧縮デー
タ記憶手段２から読み出したデータ容量Ｖｉ分のハード
ウェア資源を確保可能かどうかを調べ、確保可能であれ
ば確保し、そうでなければ古い処理手段を解放してから
確保する。これは、例えば、次のような手順で行う。ア
ドレス取得手段１０内部の前記対応表の先頭アドレス値
が小さい方から順次アクセスし、容量がＶｉ以上の最初
に見つかった空き領域の先頭アドレスを返し、もし見つ
からなければ、対応表の先頭アドレス値が小さい方から
順に、つまり古い順に処理手段を解放していく。解放す
るには解放する処理コードに対応した前記対応表の先頭
アドレス値を０にするだけでよい。そして、空き容量が
Ｖｉ以上になった時点で解放をやめて解放された領域の
先頭アドレスを返すようにする。そして、前記対応表の
先頭アドレスＡｉに確保された領域の先頭アドレスを設
定する。

【００２６】次のステップＳ０６では、構成用圧縮デー
タ伸長手段３１が、処理コードＣｉに対応した構成用圧
縮データＥｉを構成用圧縮データ記憶手段２から読み出
し、可逆的に伸長し元の構成用データＤｉに復元する。

【００２７】次のステップＳ０７では、再構成手段３２
が、ステップＳ０６で復元された構成用データＤｉ内部
のアドレスデータを、ステップＳ０５で得られた先頭ア
ドレスＡｉをオフセット値とするように変換すること
で、先頭アドレスＡｉから処理が実行できるようにな
る。そして、演算装置部１内に処理手段Ｑｉを構成す
る。

【００２８】なお、構成用圧縮データ伸長手段３１（ス
テップＳ０６）および再構成手段３２（ステップＳ０
７）は、構成用データ全体をまとめて処理するのではな
く、部分データをパイプライン的に処理するような構成
にしても構わない。

【００２９】最後のステップＳ０８では、演算装置部１
内に構成された処理手段Ｑｉの先頭アドレスＡｉを引数
とともに呼び出し、処理Ｐｉを実行する。

【００３０】［実施例２］図４は本発明による第２の実
施例の構成を表すブロック図である。図４において図１
と対応する個所には対応する符号を付して詳細な説明を
省略する。この第２の実施例においては、第１の実施例
（図１）における再構成制御手段３が、再構成制御手段
６として再構成可能な演算装置部１に含まれている。

【００３１】再構成制御手段６の機能および動作は第１
の実施例における再構成制御手段３と同じであるが、再
構成制御手段６は演算装置部１内の固定領域に常時存在
している点が異なる。

【００３２】また、第２の実施例の動作は第１の実施例
（図２）の動作とほぼ同様である。ただし、第１の実施
例では、資源確保のため処理手段を開放するようにして
いるが（図２のステップＳ０５）、第２の実施例におい
ては、再構成制御手段６の領域が解放されないようにな
っている。

【００３３】［実施例３］図５は本発明による第３の実
施例の構成を表すブロック図である。図５において図４
と対応する個所には対応する符号を付して詳細な説明を
省略する。第３の実施例においては、第２の実施例の構
成用圧縮データ伸長手段６１（図４）を用いずに、これ
に代えて、構成用圧縮データ伸長手段の構成用データ７
１を構成用データ記憶手段７に記憶するようにしてい
る。この構成用圧縮データ伸長手段の構成用データ７１
を用いて、再構成可能な演算装置部１内に構成用圧縮デ
ータ伸長手段を動的に構成することができるようになっ
ている。

【００３４】構成用圧縮データ伸長手段の構成用データ
７１は、これ以外の構成用圧縮データを伸長する場合
に、構成用データ記憶手段７から読み出され、演算装置
部１内の変動的な領域に構成用圧縮データ伸長手段とし
て構成される。構成される構成用圧縮データ伸長手段の
機能および動作は第２の実施例における構成用圧縮デー
タ伸長手段６１と同じであるが、空いている領域に必要
な時にだけ構成されるという点が異なる。構成用圧縮デ
ータ伸長手段の構成用データ７１は、構成用データ記憶
手段７に記憶されている他の構成用圧縮データとは異な
り、データ圧縮されていない。

【００３５】構成用データ記憶手段７は、図４の構成用
圧縮データ記憶手段２の機能に加え、データ圧縮されて
いない前記構成用データ７１を記憶する機能を備えてい
る。

【００３６】次に図５、図６および図７を用いて、処理
手順を簡単に説明する。図６は第１の実施例における図
２に相当するフローチャートなので、図２との差分のみ
を説明する。図７は図６の一部分を詳細に説明するため
のフローチャートである。

【００３７】図６において、ステップＳ０３とステップ
Ｓ０４との間に挿入されたステップＳ０９は、処理コー
ドＣｉに対応した処理手段Ｑｉが演算装置部１内に構成
されていない場合、つまり処理手段Ｑｉの先頭アドレス
Ａｉが０であった場合に実行される。次のステップＳ０
４で処理コードＣｉに対応した構成用圧縮データＥｉを
伸長するためには、ステップＳ０４以前に構成用圧縮デ
ータ伸長手段Ｑｎ＋１が構成されている必要がある。そ
れを構成するのがステップＳ０９である。

【００３８】次にステップＳ０９について、図７を用い
てもう少し説明する。ステップＳ０９は、図６の処理の
流れとほぼ同じであるが、図６のステップＳ０１の代わ
りにステップＳ１０がある点と、ステップＳ０９自身と
圧縮データ伸長ステップＳ０６とが無い点とが異なって
いる。

【００３９】ステップＳ１０では、構成用圧縮データ伸
長処理を表す処理コードをＣｎ＋１とすると、これから
実行すべき処理として処理コードＣｎ＋１を設定する。
すると、以降のステップＳ０２からステップＳ０７まで
で、構成用圧縮データ伸長処理手段Ｑｎ＋１が構成され
るか、さもなくば、既に構成されているので、ステップ
Ｓ０９を終了し、図６のステップＳ０４に進み、ステッ
プＳ０９で構成された構成用圧縮データ伸長処理手段Ｑ
ｎ＋１を用いて、処理コードＣｉに対応した構成用圧縮
データＥｉを伸長する。

【００４０】このように本発明の第３の実施例では、構
成用圧縮データ伸長手段も再構成可能なものとしている
ため、構成用データ記憶手段７に記憶される構成用デー
タのデータ圧縮アルゴリズムが変更された場合でも、構
成用圧縮データ伸長手段の構成用データ７１を変更する
だけでよく、ハードウェアを変更する必要がない。この
ため、将来により圧縮率の高いデータ圧縮アルゴリズム
が開発された場合などにもそのまま対応することが可能
である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、実行時
にロジックを再構成することが可能な演算装置におい
て、処理手段を構成するための構成用データをデータ圧
縮した形式で記憶しておき、圧縮された構成用データを
伸長しながら処理手段を構成することによって、構成用
データ容量を減らすことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】 本発明の第１の実施例における処理の手順を
示すフローチャートである。

【図３】 処理コードと処理手段の先頭アドレスとの対
応表を示す図である。

【図４】 本発明の第２の実施例を示すブロック図であ
る。

【図５】 本発明の第３の実施例を示すブロック図であ
る。

【図６】 本発明の第３の実施例における処理の手順を
示すフローチャートである。

【図７】 本発明の第３の実施例における一部の処理の
手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 再構成可能な演算装置部 １０ アドレス取得手段 ２ 構成用圧縮データ記憶手段 ３，６ 再構成制御手段 ３０，６０ 再構成資源割り当て手段 ３１，６１ 構成用圧縮データ伸長手段 ３２，６２ 再構成手段 ４ 記憶手段 ５ バス ７ 構成用データ記憶手段 ７１ 構成用圧縮データ伸長手段の構成用データ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理実行時に処理内容に応じてロジック
   を再構成する演算装置部と、 処理内容に応じた構成用データを可逆的に圧縮した構成
   用圧縮データと、前記構成用圧縮データに対応した前記
   構成用データの容量とを記憶する構成用圧縮データ記憶
   手段と、 前記構成用圧縮データ記憶手段から前記構成用データの
   容量を読み出し、読み出された前記構成用データの容量
   に応じて前記演算装置部のハードウェア資源を割り当て
   る再構成資源割り当て手段と、 前記構成用圧縮データ記憶手段から前記構成用圧縮デー
   タを読み出し、前記構成用データに可逆的に伸長する構
   成用圧縮データ伸長手段と、 前記再構成資源割り当て手段によって割り当てられたハ
   ードウェア資源のアドレスと、前記構成用圧縮データ伸
   長手段によって伸長された前記構成用データとを用いて
   前記演算装置部のロジックを再構成する再構成手段とを
   有することを特徴とする再構成可能演算装置。
2. 【請求項２】 前記演算装置部の中に、前記再構成資源
   割り当て手段と、前記構成用圧縮データ伸長手段と、前
   記再構成手段とを固定的に備えたことを特徴とする請求
   項１に記載の再構成可能演算装置。
3. 【請求項３】 前記演算装置部の中に、前記再構成資源
   割り当て手段と、前記再構成手段とを固定的に備え、更
   に、前記構成用圧縮データ伸長手段を構成するための構
   成用圧縮データ伸長手段用構成用データを前記構成用デ
   ータ記憶手段に記憶しておき、必要に応じて前記構成用
   圧縮データ伸長手段用構成用データを用いて前記構成用
   圧縮データ伸長手段を構成することを特徴とする請求項
   １に記載の再構成可能演算装置。
4. 【請求項４】 構成用データに応じて機能が決定される
   演算装置部と、 前記構成用データを可逆的に圧縮してなる構成用圧縮デ
   ータを記憶する手段と、 前記構成用圧縮データを伸長する手段と、 前記伸長する手段により伸長された構成用データを前記
   演算装置部に供給して前記演算装置部の機能を設定する
   手段とを有することを特徴とする再構成可能演算装置。