JPS59114665A - 並列計算機システム - Google Patents

並列計算機システム

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Publication number
JPS59114665A
JPS59114665A JP57223821A JP22382182A JPS59114665A JP S59114665 A JPS59114665 A JP S59114665A JP 57223821 A JP57223821 A JP 57223821A JP 22382182 A JP22382182 A JP 22382182A JP S59114665 A JPS59114665 A JP S59114665A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
processor
matrix
input
central controller
Prior art date
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Pending
Application number
JP57223821A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Muramatsu
晃 村松
Teruji Sekozawa
瀬古沢 照治
「ふな」橋 誠寿
Seijiyu Funabashi
Koichi Ihara
廣一 井原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP57223821A priority Critical patent/JPS59114665A/ja
Publication of JPS59114665A publication Critical patent/JPS59114665A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F15/00Digital computers in general; Data processing equipment in general
    • G06F15/76Architectures of general purpose stored program computers
    • G06F15/80Architectures of general purpose stored program computers comprising an array of processing units with common control, e.g. single instruction multiple data processors
    • G06F15/8007Architectures of general purpose stored program computers comprising an array of processing units with common control, e.g. single instruction multiple data processors single instruction multiple data [SIMD] multiprocessors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、並列計算機7ステムに関し、特に複合マイク
ロコンピュータ・システムとしても、1次元のプロセッ
サ・パイプライン型計算機システムとしても、2次元の
プロセッサ・ノくイブライン型計算機システムとしても
、利用できる並列計算機システムに関するものである。
〔従来技術〕
従来よシ、プロセッサ・パイプライン型計算機による行
列計算の実行方法は知られている(例えば、Mead 
& Conway [:[ntroduction  
t。
VISI  Systems J Addison−W
esley 、 1980参照)。
例えば、半導体製造プロセスのような分布定数系は空間
的床が9を有しているが、この、系の制御に必要なシミ
ュレーション、および最適化計算を行う場合、系を幾つ
かの小部分に分割して、複合マイクロコンピュータ・シ
ステムによシ並列計算を行う方法と、超スパース(疎)
な行列のパイプライン処理による並列計算を行う方法と
がある。
問題の型式に応じて、これら両者を併用することが望ま
しい。しかし従来の複合マイクロコンピュータ・プロセ
ッサ・パイプライン型計算機のアーキテクチャでは不可
能である。すなわち、行列計算専用の計算機では、それ
以外の処理を行わせることはできない。さらに、行列計
算の種類によって、プロセッサ・パイプラインの結合形
式を変える必要がある。一方、従来の可変結合の複合マ
イクロコンピュータ・システムをこの目的に使用する場
合、各プロセッサが自身のメモリ中のプログラムを取出
し、解読してから実行に移しているため、行列計算の基
本となる定型的な内積演算の速度を向上させることが阻
害されていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、このような従来の問題点を解消するた
め、通常は複数個のマイクロコンピュータの集合体とし
て各自のプログラムにしだがって各種の処理を行うが、
定型的な行列計算を行う場合には、行列計算専用装置を
付加することなく、高速処理を行い、全体の処理時間を
短縮できる並列計算機システムを提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の並列計算機システムは、乗算器と加算器の各1
個を2本のバス・ラインに結合し、各プロセッサの入出
力端子と端子自身と、上記パス・ラインを選択的に結合
するスイッチを設け、制御部にこれら乗算器、加算器と
スイッチの動作を制御する回路を付加して、中央制御装
置からの割込信号によシ上記制御回路の動作を開始また
は停止させることに特徴がある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を、図面により説明する。
第1図は、本発明の実施例を示す1個のプロセッサのブ
ロック図である。
第1図では、プロセッサの入出力端子1を10本とする
が、これに限定されない。入出力端子1は、スイッチ2
を介して2本のパスライン3,4および補助伝送路24
に接続される。スイッチ2は、制御部19から信号線2
2を介して伝達される制御信号により、上記パスライン
3,4および伝送路24と、10本の入出力端子1のう
ちの3本とを接続する役目を持つ。パスライン3,4に
は、演算部18、制御部19、ワーキング・レジスタ2
0およびメモリ21が接続されている。演算部18は、
加算器16と乗算器17七を含むが、勿論これ以外に論
理演算ユニットやアドレス演算ユニット等を含んでも差
し支えない。演算部18、fft[制御部19、ワーキ
ング・レジスタ20.およびメモリ21は集合して1つ
のマイクロコンピュータとして機能する。
次に、プログラム制御によらずに内積演算y←y+aX
xを行う場合の動作を説明する。この動作は、中央制御
装置から信号線23を介して伝達される割込信号により
開始される。割込信号を受けると、制御部19はアキュ
ムレータ12、アキュムレータ・ラッチ13およびレジ
スタ14゜15をクリアし、信号線23を介して中央制
御装置から送られてくる同期信号に同期して動作する回
路(図示省略)を起動させる。同期信号には、次の3種
類の動作を行わせる信号r、p、Sの区別がある。
(イ)動作1(受信動作)・・・・・・信号rが入力さ
れると、制御部19はあらかじめ決められた入出力端子
1のうちの3本と、パスライン3,4および補助伝送路
24とをスイッチ2により結合する。また、ゲート6を
開いて、アキュムレータ12にデータyを、ゲート9を
開いてレジスタ14にデータXを、それぞれセットする
。レジスタ15にはデータaが入力される。他のグー)
 (5,7,8゜10.11)は閉じたままである。ア
キュムレータ・ラッチ13にもデータyが入力される。
(ロ)動作2(演算動作)・・・・・・信号pが入力さ
れると、制御部19はグー)10.11を開いて乗算器
17にデータXとaを入力し、積3 X Xを計算する
。次に、ゲート7.8を開いて、データyおよび積3X
xを加算器16に入力して加算し、加算結果(3’十a
Xx)をゲート5を開いてアキュムレータ12にセット
する。他のゲートは閉じたままでアシ、またスイッチ2
もすべてオフにしておく。
(ハ)動作3(送信動作)・・・・・・信号Sが入力さ
れると、制御部19はあらかじめ決められた入出力端子
1のうちの3本と、パスライン3.4および補助伝送路
24とをスイッチ2によシ結合する。同時にゲート6を
開いて演算結果(y + a x x )を補助伝送路
24上に、ゲート9を開いてデータXをパスライン4上
に、それぞれ出力する。データaは、パスライン3上に
出力されている。他のゲートは閉じておく。このように
信号rでデータy。
x、Bを取p入れ、信号pでy十aXxを計算し、信号
Sで演算結果(3’+aXx)およびx、Bを出力する
。各プロセッサは、停止を要求する割込信号が来るまで
、この同期信号にしたがって動作する。
次に、可変結合のプロセッサ・パイプライン・システム
として異なる種類の行列計算(行列とベクトルの乗算、
および行列と行列の乗算)を処理させる方法について述
べる。
プロセッサは、第2図に示すような10本の入出力端子
(L1〜LIG )を持つ。プロセッサの固定的な結合
関係は、第3図に示すとおりであるが、スイッチ2のオ
ン・オフによシこの固定的な結合関係の許す範囲で種々
の接続を実現できる。以下、第3図に示す結合体をアレ
イと呼ぶ。アレイの境界部分は、入出力端子が自由にな
っているが、これらは適当な接続装置(中央制御装置に
制御されるものとする)によシ、端子相互または外部の
データ供給装置と接続されるものとする。
中央制御装置からの同期信号は、第4図に示すように、
左下から右上にかけての対角線方向に独立に送ることが
できるものとする。第4図では、11本の信号線(1)
〜(11)が示されている。番号が異なる信号線には、
異なる信号を送ることができる。
次に、行列とベクトルの乗算器として、この装置を用い
る場合を説明する。
第5図は、各プロセッサのスイッチの動作を示す図であ
シ、第6図は各プロセッサの結合関係を示す図でおる。
なお、第5図中、上半部、下半部とは、第6図に示すア
レイの上3層と下3層に位置するプロセッサに関するも
のであることを意味している。
アレイの境界部分のうち、プロセッサの端子L4 、L
sとL101L9とは結合されて、全体が1次元の配列
と見なせるようになっている。1次元配列の内積演算を
行うプロセッサの結合体に対しては、第7図に示すよう
に、データX、)’、Aを流すことにより、行列とベク
トルの乗算が可能であることが知られている(前記参照
文献を再び参照)。本実施例ではX、yは第6図に示す
ように、それぞれ左下、右上のプロセッサに入力し、右
上、左下のプロセッサから出力させる。また、行列Aの
要素aKついては、プレイの上側、下側の境界から、第
6図に示すように与えられる。アレイの内部のプロセッ
サに対しては、図中の点線で示す径路によY)aが入力
される。ただし、この方法では、アレイは上下方向に6
層までという制限を受ける。各プロセッサの動作は、中
央制御装置からの同期信号r、p、sをこの順序で受け
るが、プレイ全体としては、第8図および第9図に示す
ようになる。第8図は、プロセッサが1つ置きに演算動
作を行っている状態を示しておシ、プロセッサ内の空白
部はr、p、sのbずれでもよいことを示している。第
9図は、次の時刻の状態を示している。すなわち、演算
が終了したプロセッサは、信号Sを受けて送信動作を行
い、隣接するプロセッサは信号rを受けて受信動作を行
う。
次の時刻においては、いま受信動作を行ったプロセッサ
(演算動作を行ったプロセッサの隣接プロセッサ)が信
号pを受けて演算動作を行う。このような動作系列が可
能であるためには、アレイの横方向の配列の大きさが奇
数でなくてはならず、結局アレイ全体は太きく (6,
2n+1)という制約を満足する必要がある(nは整数
)。
次に、行列と行列の乗算器として、この装置を用いる場
合について説明する。この場合の各プロセッサのスイッ
チの動作は、第10図に示すとおシである。また、第1
1図は、その場合のプロセッサの結合関係を示す図であ
る。
行列と行列の乗算をプロセッサ・パイプライン方式で行
う場合の原理は、第12図に示すとおシである。第11
図のシステム配置全体を45°だけ右方向に回転させる
と、第12図の配置となシ、斜め方向から行列Aの要素
aを、他方の斜め方向から行列Bの要素すを、それぞれ
入力することにより、各プロセッサから上方向に行列C
の要素Cが出力される。
第13図は、行列と行列の乗算をプロセッサ・パイプラ
イン方式で行うための中央制御装置からの同期信号を示
す図である。第13図に示すように、信号はj −+ 
p −+ 8の順序で流す必要がbるが、この状態は右
下から左上に向って波を立てる動作と似ている。
第14図、第15図および第16図は、行列の乗算の3
うのステップを示す状態図である。
ここで、C51=C1x+attXbttの計算過程を
見ると、左から3行目で、上から3行目のプロセッサに
注目したとき、その左隣)のプロセッサがallを出力
し、その上隣シのプロセッサがbitを出力し、−その
右下隣シのプロセッサがC1lを出力している(第14
図)。次のステップ(第15図)では、上記各プロセッ
サから注目のプロセッサに対してall+ I)11+
 011が転送され、ここで(C11+aHXbo  
)の演算が行われる。次のステップ(第16図)では、
注目のプロセッサで演算結果c’t tが得られ、左上
隣シのプロセッサに転送される。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、通常は複数個の
マイクロコンピュータの集合体トシて、各自のプログラ
ムにしたがい各種の処理を行う装置が、定型的な行列計
算(行列とベクトルの乗算、行列と行列の乗算等)にお
いては、プログラムによらず、中央制御装置からの同期
信号にもとづいて高速に処理を行うことができる。この
結果、分布定数系のような大規模なシステムのシミュレ
ーションや最適化計算に頻出する連立−次方程式の求解
等の行列計算を高速に実行することができ、各種の行列
計算専用装置を付加せずに、全体の処理時間を短縮する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す1台のプロセッサのブロ
ック構成図、第2図は第1図のプロセッサの入出力端子
の説明図、第3図はプロセッサの結合図、第4図はプロ
セッサ結合体(アレイ)への中央制御装置からの信号送
信系統図、第5図は行列とベクトルの乗算実行時のプロ
セッサのスイッチの動作状態図、第6図は行列とベクト
ルの乗算時のプロセッサの結合図、第7図は行列とベク
トルの乗算を1次元アレイ上で行う方法の説明図、第8
図、第9図は行列とベクトルの乗算時のプロセッサの動
作状態図、第10図は行列と行列の乗算実行時のプロセ
ッサのスイッチの動作状態図、第11図は行列と行列の
乗算時のプロセッサの結合図、第12図は行列と行列の
乗算を2次元アレイ上で行う方法の説明図、第13図は
行列と行列の乗算時のプロセッサの動作状態を示す図、
第14図、第15図および第16図はそれぞれ行列と行
列の乗算を行う3つのステップを時刻順に示した説明図
である。 r・・・プロセッサが受信動作状態にある同期信号、p
・・・プロセッサが演算動作状態にある同期信号、S・
・・プロセッサが送信動作状態にある同期信号、1・・
・入出力端子、2・・・スイッチ、3,4.24・・・
パスラインと補助伝送路、5〜11・・・ゲート、12
・・・アキュムレータ、13・・・アキュムレータ・ラ
ッチ、14.15・・・レジスタ、16・・・加算器、
17・・・乗算器、18・・・演算部、19・・・制御
部、20・・・ワーキング・レジスタ、21・・・メモ
1ハ22・・・制御信号線、23・・・中央制御装置か
らの信葛1図 茅 z 図 %/f図 第  12  図 ツバ(

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 2重パスラインに結合された乗算器と加算器、入出力端
    子相互間および該入出力端子と上記2重パスライン間を
    選択的に結合するスイッチ、ならびに中央制御装置から
    の同期信号を、上記乗算器、加算器およびスイッチの制
    御信号に変換する制御部を有するマイクロコンピュータ
    を、複数個、格子状に上記入出力端子によ多接続し、可
    変結合の一複合マイクロコンピュータ・システムまたは
    行列計算を行う可変納会のプロセッサ・ノくイブライ/
    ・システムとして動作することを特徴とする並列計算機
    システム。
JP57223821A 1982-12-22 1982-12-22 並列計算機システム Pending JPS59114665A (ja)

Priority Applications (1)

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JP57223821A JPS59114665A (ja) 1982-12-22 1982-12-22 並列計算機システム

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JP57223821A JPS59114665A (ja) 1982-12-22 1982-12-22 並列計算機システム

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JPS59114665A true JPS59114665A (ja) 1984-07-02

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ID=16804248

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JP57223821A Pending JPS59114665A (ja) 1982-12-22 1982-12-22 並列計算機システム

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3527300A1 (de) * 1984-07-31 1986-02-13 Canon K.K., Tokio/Tokyo Bildlesevorrichtung
JPS61184946A (ja) * 1985-02-12 1986-08-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd デ−タ送信装置
JPS61184945A (ja) * 1985-02-12 1986-08-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd デ−タ送信装置
JPS63208083A (ja) * 1987-02-25 1988-08-29 三菱電機株式会社 保護装置の動作模擬装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3527300A1 (de) * 1984-07-31 1986-02-13 Canon K.K., Tokio/Tokyo Bildlesevorrichtung
DE3527300C2 (ja) * 1984-07-31 1992-09-17 Canon K.K., Tokio/Tokyo, Jp
JPS61184946A (ja) * 1985-02-12 1986-08-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd デ−タ送信装置
JPS61184945A (ja) * 1985-02-12 1986-08-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd デ−タ送信装置
JPS63208083A (ja) * 1987-02-25 1988-08-29 三菱電機株式会社 保護装置の動作模擬装置

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