JPS5843778B2 - マルチ・プロセッサ・システム制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マルチ・プロセッサ・システム制御方式、特
に例えばベクトル演算処理などを複数のプロセッサによ
って実行するマルチ・プロセッサ・システムにおいて、
論理的にマスクとなるマスク・プロセッサがスレーブ−
プロセッサに自己の処理すべきプログラムを強制的ｌこ
分担させるようにして処理を実行するよう構成し、更ｌ
こ当該分担して行なう処理の間にも割込みを許し得るよ
う構成したマルチ・プロセッサ・システム制御方式に関
するものである。

本願発明者は、ベクトル演算などを複数のプロセッサｌ
こよって分担して実行させるためｌこ、先に、オペレー
ターコマンドもしくはジョブ投入時に待状態ｌこ置かれ
たプロセッサをつくって処理に参加させることを提案し
た（特願昭５２−１３３２８７号参照）。

しかし、該先の提案のものの場合、待状態に置かれるプ
ロセッサをつくることから、ＣＰＵ稼動率を高める上で
はなお問題が残っている。

本発明は、上記問題を、（１）ベクトル処理に伴なって
生じるインタラクトについては別として出来る限り現状
の処理環境に影響を与えない、（ｉｉ） ＯＳの変更を
出来るだけ小さくする、６１１）将来考慮されるであろ
うベクトル・プロセッサへの連続的な発展ができるよう
にする、ことなど意図し、論理的にスレーブとなるスレ
ーブ・プロセッサの現実行中の処理を強制的に中断せし
めて、当該スレーブプロセッサに対して処理分担を行な
わせ得るようｌこし、また分担処理の間にも入出力割込
みを含む割込みを許し得るようにすることを目的として
いる。

そしてそのために、本発明のマルチ・プロセッサ・シス
テム制御方式は、夫々独立のプログラムを実行し得る少
なくとも２つのｎ台のプロセッサをそなえ、該いずれか
一方のプロセッサを論理（ｆＪｃ−マスク・プロセッサ
とし他のプロセラサラ論理的にスレーブ−プロセッサと
して、上記マスク・プロセッサが上記スレーブ・プロセ
ッサに対して自己の処理すべきプログラムＰ１を分担さ
せて実行させるようにしたマルチ・プロセッサ・システ
ムｔこおいて、上記マスク・プロセッサがパラメータを
セットした上で予め定めたフォーク命令を実行スること
ｌこよって上記スレーブ・プロセッサｔこ通知するよう
構成すると共に、上記スレーブ・プロセッサは当該通知
に対応して現に実行中のプログラムＰ２〜Ｐｎに関する
情報をセーブした上で上記マスク・プロセッサから転送
された情報にもとづいて上記分担すべきプログラムＰ１
を強制的に実行せしめられるよう構成され、上記スレー
ブ１プロセツサは上記分担すべきプログラムＰ１を実行
し終ったときこの旨を上記マスク・プロセッサ側ｌこ報
告しておいて上記元のプログラムＰ２〜Ｐｎを再開し、
上記マスク・プロセッサは予め定めたジョイン命令を実
行することｌこよって上記スレーブ・プロセッサの実行
完了信号を吸上げるようにしたことを特徴としている。

以下図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明による処理分担の概念を説明する説明図
、第２図は本発明の制御をファームウェアによって実行
する状態を説明する説明図、第３図は本発明の制御をフ
ローチャートの形で表わした一実施例を示す。

本発明の場合、例えば２つのプロセッサを物理的に必ら
ずしもマスク・プロセッサとスレーブ・プロセッサとに
区別することを要しないものであるが、説明を簡単化す
るためｔこ、論理的ｌこ一方がマスク・プロセッサとな
り、他方がスレーブ・プロセッサとなるものとして説明
する。

さら（こスレーブ・プロセッサは２台以上でもよいが簡
単のため１台の場合で説明する。

第１図図示の場合、今マスク・プロセッサがプログラム
（ＰＭ）を実行しスレーツープロセッサが他のプログラ
ム（ＰＡ）を実行しつつあり、マスク・プロセッサがプ
ログラム（ＰＭ）の一部をスレーブ・プロセッサＩと対
して強制的に分担させる状態を表わしている。

即ち、マスク・プロセッサ側に、フォーク命令（ＦＯＲ
Ｋ）と呼ぶ分担処理のための命令とジョイン命令（ＪＯ
ｉＮ）と呼ぶ分担処理させた結果を吸上げるための命令
とを用意する。

そして図示２重カッコで表わしたプログラム（ＰＭ）を
ファームウェアによって実行させるようにしている。

マスク・プロセッサがフォーク命令を実行することｌこ
よって、第２図および第３図を参照して後述する如く、
スレーブ・プロセッサにプログラム（ＰＭ）の１部を強
制的に分担させるようにする。

このときサフ゛・プロセッサは自己のプログラム（ＰＡ
）を一時中断して、指示されたプログラム（ＰＭ）を実
行してその結果を得て、再び自己のプログラム（ＰＡ）
に自動的に復帰する。

マスク・プロセッサは上記分担させた以外の処理をプロ
グラム（ＰＭ））として実行した上で上記ジョイン命令
を実行する。

これ１こよって、スレーブ・プロセンサが分担した処理
の結果を吸上げてゆく。

このときスレーブ・プロセッサが分担した処理を終了し
ていない場合（こは、マスク・プロセッサは待状態に入
る（勿論他のプログラムを実行してもよい）。

以上第２図および第３図を参照して具体的に説明する。

なお図において１はマスク・プロセッサ、２はスレーブ
・プロセッサを表わしている。

今マスク・プロセッサ１がプログラム（ＰＭ）を実行し
、スレーブ・プロセッサ２がプログラム（ＰＭ）を実行
しているとし、マスク・プロセッサ１がプログラム（Ｐ
Ｍ）の一部を分担させるものとする。

その処理は次の如く行なわれる。（１）マスク・プロセ
ッサ１は、処理を分担せしめるべく、ループ回数やイン
デスク増分などを初期設定する。

（２）そして自己外およびスレーブ・プロセッサ２側が
夫々実行すべきパラメータを設定する。

（３）この状態で、マスク・プロセッサ１がフォーク命
令を実行すると、当該フォーク命令の実行がスレーブ・
プロセッサ２に通知される。

（４）スレーブ・プロセッサ２は、これｌこよってそれ
まで実行中のプログラム（ＰＡ）に関する情報（ＰＳＷ
）などを自己の退避レジスタなどにセーブ（第２図図示
■におけるセーブ）し、第２図図示ルート（０，１を通
ってリラン（ＲＥＲＵＮ）フラグ（後述）が立っている
か否かを調べる。

最初の場合リラン・フラグが立っていないことから、第
３図図示の如くマスク・プロセッサ１側からのセーブ・
エンドを受信する待機状態に入る。

（５） 一方マスク・プロセッサ１においては、上記フ
ォーク命令を実行したとき次にリラン・フラグが立って
いるか否かを調べる。

最初の場合リラン・フラグが立っていないことから、第
３図図示の如く、マスク・プロセッサ１は、どの範囲の
処理をどの段階からどのよう番こ分担させるかなどの分
担指示情報をレジスタにセーブした上で（第２図図示■
におけるセーブ）、セーブエンドを発する。

そして、プログラム（、ＰＭ）の実行に入る。

このときマスク・プロセッサ１は上記リラン・フラグを
自己内およびスレーブ・プロセッサ２内に立てて、プロ
グラム（ＰＭ）の処理に入ったことを保持させる。

（６）スレーブ・プロセッサ２においては、上記セーブ
・エンドにもとづいて、上記マスク・プロセッサが先に
セーブした上記分担指示情報を自己内Ｉｃ ＩＪストア
（第２図■のセーブ情報をリストア）し、プログラム（
ＰＭ）実行準備状態に入る。

そして、必要に応じてパラメータにもとづいて下駄をは
かせてプログラム実行に入る。

なおここで下駄をはかせるとは、例えばベクトル・エレ
メントａ１ないしａｔｏｏを演算するものとして、マス
ク・プロセッサ１がエレメントａ１ないしａ、。

について演算しかつスレーブ・プロセッサ２がエレメン
トａ、１ないしａ １００を演算するものとするとき、
マスク・プロセッサ１がセーブしたパラメータ値ｒＩＪ
（ａｘからａ、。

実行）ｌこ対応してスレーブ・プロセッサ２Ｉこはパラ
メータ値として値「５０」の下駄をはかせて値ｒ５１Ｊ
（ａ５ｔからａｌｏＯ実行）を指示するものと考えてよ
い。

（７）通常の場合、上記のもとてマスク・プロセッサ１
およびスレーブ・プロセッサ２が演算を実行し、スレー
ブ・プロセッサ２は分担した処理を完了する。

そして第２図図示ルート〔１〕を通って、先ｌこセーブ
した第２図図示■のセーブ情報をリストアして、元のプ
ログラム（ＰＡ）を実行する。

（８）マスク・プロセッサ１は、ジョイン命令を実行し
て、スレーブ・プロセッサ２の処理完了信号を吸上げて
自己のプログラム（ＰＭ）を続行する。

このとき自己内およびスレーブ・プロセッサ２内の上記
リラン・フラグを落す。

（９）上述の如く、本発明の場合上記プログラム（ＰＭ
）を実行している間にも割込みを許すよつｉこしている
。

このために、マスク・プロセッサ１およびスレーブ・プ
ロセッサ２のいずれかが第２図図示の如く割込みを検出
した場合、第３図Ｅこ示す如く、当該割込みの発生が相
手方プロセッサにも通知される。

即ち、マスク・プロセッサ１側に発生したとするとこの
旨がスレーブ−・プロセッサ２側に通知される。

その逆の場合も同様Ｉこ通知される。

００）スレーブ−プロセッサ２においては、上記割込発
生あるいは割込み発生通知を受取ると、第２図図示■の
時点の状態情報をレジスタなどｌこセーブしておき、第
２図図示ルート（Ｉｔ）を通って、第２図図示■のセー
ブ情報を用いて、プログラム（ＰＡ）に戻って実行する
。

ａυ一方マスク・プロセッサ１においては、上記割込発
生あるいは割込み発生通知を受取ると、マスク・プロセ
ッサ１のプログラム・ステータス・ワード（ｐｓｗ）を
上記フォーク命令の段階ｌこ戻した上で第２図図示■の
時点の状態情報をレジスタなどｌこセーブしておき、第
２図図示ルート〔■〕を通って割込み処理ルーチンに入
る。

即ち、マスク・プロセッサ１がスレーブ・プロセッサ２
において発生した割込みを含めてプログラムＰＭに関す
る割込みに対しては一括して割込み処理を行なう。

０２）マスク・プロセッサ１による割込み処理ルーチン
が終了すると、第２図図示ルート〔■〕を通って、マス
ク・プロセッサ１はフォーク命令の段階に戻って処理を
再開する。

０３）このとき、マスク・フ狛七ツサ１は上述のリラン
・フラグが立っていることから、第２図図示ルート〔■
〕を通って第２図図示■のセーブ情報を用いて、上記割
込発生また割込発生通知時点からプログラム（ＰＭ）の
処理を再開する。

（１４） 一方スレープ・プロセッサ２は、フォーク
命令が発せられたことをあらためて通知される。

そして、スレーブ・プロセッサ２は第２図図示■の段階
にあり、当該■の段階の状態情報をセーブし、第２図図
示ルート〔■〕を通って、次いでリラン・フラグが立っ
ているか否かを調べる。

０勺 この場合、リラン・フラグが立っていることから
、第２図図示ルート〔■〕を通って、第２図図示■の段
階のセーブ情報を用いて、先の割込み発生あるいは割込
み発生通知時点からプログラム（ＰＭ））を再開する。

住６）そしてスレーブ・プロセッサ２はプログラム（Ｐ
Ｍ）の処理を終了すると、第２図図示ルート〔■〕を通
って、第２図図示■の段階のセーフ情報を用いてプログ
ラム（ＰＭ）を実行する。

（１７） マスク・プロセッサ１は、上記処理（８）
と同様にジョイン命令を実行して、スレーブ・プロセッ
サ２の完了信号を吸上げて自己のプログラム（ＰＭ）の
後処理を実行する。

そしてリラン・フラグを落す。

以上説明した如く、本発明によれば、マスク・プロセッ
サがスレーブ・プロセッサに対して処理分担を強制的に
実行させてその完了を吸上げることが可能となる。

またこのとき、スレーブ・プロセッサは現実に自己のプ
ログラムを実行しつつあってもよく、本発明者が先に提
案した発明にくらべてＣＰＵ稼動率が向上される。

また上記プログラム（ＰＭ）実行中に割込みを許すよう
にしており、割込み処理が非所望に遅滞してしまうこと
がない。

更ｌこ上記実施例の場合、割込みに対処する処理をマス
ク・プロセッサが一括して実行するようにしており、ス
レーブ・プロセッサは自己の処理すべきプログラム（Ｐ
Ａ）を可能な限り実行してゆくようにすることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による処理分担の概念を説明する説明図
、第２図は本発明の制御をファームウェアによって実行
する状態を説明する説明図、第３図は本発明の制御をフ
ローチャートの形で表わした一実施例を示す。 図中、１はマスク・プロセッサ、２はスレーブ・プロセ
ッサを表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 夫々独立のプログラムを実行し得る少なくとも２つ
   のｎ台のプロセッサをそなえ、該いずれか一方のプロセ
   ッサを論理的にマスク・プロセッサとし他のプロセッサ
   を論理的にスレーブ・プロセッサとして、上記マスク・
   プロセッサが上記スレーブ・プロセッサに対して自己の
   処理すべきプログラムＰ１を分担させて実行させるよう
   にしたマルチ・プロセッサ・システムにおいて、上記マ
   スク・プロセッサがパラメータをセットした上で予め定
   めたフォーク命令を実行することによって上記スレーブ
   ・プロセッサに通知するよう構成すると共に、上記スレ
   ーブ・プロセッサは当該通知に対応して現に実行中のプ
   ログラムＰ２〜Ｐｎに関する情報をセーブした上で上記
   マスク・プロセッサから転送された情報にもとづいて上
   記分担すべきプログラムＰ１を強制的に実行せしめられ
   るよう構成され、上記スレーブ・プロセッサは上記分担
   すべきプログラムＰ１を実行し終ったときこの旨を上記
   マスク・プロセッサ側に報告しておいて上記元のプログ
   ラムＰ２〜Ｐｎを再開し、上記マスク・プロセッサは予
   め定めたジョイン命令を実行することによって上記スレ
   ーブ・プロセッサの実行完了信号を吸上げるようにした
   ことを特徴とするマルチ・プロセッサ・システム制御方
   丸２ 上記マスク・プロセッサと上記スレーブ・プロセ
   ッサとは夫々、上記マスク・プロセッサに関して上記フ
   ォーク命令から上記ジョイン命令までの間の処理につい
   て、また上記スレーブ・プロセッサは上記分担すべきプ
   ログラムＰ１を実行する間の処理について、割込みを許
   すよう構成されてなり、上記処理の間に割込みが生じた
   とき当該割込みを生じたプロセッサが他プロセツサに対
   して通知することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のマルチ・プロセッサ・システム制御方式。 ３ 上記マスク・プロセッサは、上記割込み発生または
   割込み発生通知にもとづいて、当該割込みに対処する割
   込み処理を一括して実行するよう構成されてなり、上記
   スレーブ・プロセッサは、上記割込み発生および／また
   は割込み発生通知にもとづいて、上記元のプログラムＰ
   ２〜Ｐｎを再開するよう構成されることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載のマルチ・プロセッサ・システ
   ム制御方式。 ４ 上記マスク・プロセッサと上記スレーブ・プロセッ
   サとは夫々、上記マスク・プロセッサに関して上記フォ
   ーク命令から上記ジョイン命令までの間の処理Ｉこつい
   て、また上記スレーブ・プロセッサは上記分担すべきプ
   ログラムＰ１を実行する間の処理について、当該処理を
   実行中に割込みが生じた旨を保持するフラグをそなえ、
   当該割込みに対処する割込み処理が終了したときに上記
   フラグを参照して当該割込み発生時点の処理に復帰する
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項また
   は第３項記載のマルチ・プロセッサ・システム制御方式
   。