JPS60140456A - 並列処理装置 - Google Patents

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、情報処理を高速に実行するための並列処理装
置に係り、特に画像図形などの２次元状のデータを複数
個の計算手段（以降プロセッサと呼ぶ）を用いて処理す
る画像処理に好適な並列処理装置に関する。

〔発明の背景〕

画像処理の高速化方式の一つに従来からプロセッサを格
子状に配列し、各プロセッサに画像データを同時に供給
し、並列的に演算を実行させる方式があった。その代表
例として米国で開発されたＩＬＬＩＡＣＩ　Ｖ　（元岡
達著［計算機システム技術」オーム社ｐＨ９）があるが
、その基本的構成は第１図に示すようなものである。図
中、１−１は制御部、１−２はメモリ、１−３−１．１
−３−２〜１−３−　ｎはプロセッサ群である。この方
式は、画像データの２次元配列と同様にプロセッサ群が
２次元的に配置されているため、画像処理で多用される
２値化や画像間加減算などのいわゆる画素単位処理で、
極めて高い並列処理効果を持つ。

またこの効果を、空間微分などいわゆる局所領域処理で
も発揮させるために、この従来方式では。

格子状に配置されたプロセッサ間で上下左右の４方向、
又は、第１図には示していないがそれに斜めの４方向、
右上、右下、左上、左下も加えた８方向の接続線を持っ
ている。この接続の場合、格子配列の周辺部で、対応す
るプロセッサが存在しないことがある。そこで周辺部で
は、メモリ１−２とデータ転送が可能となっている。今
、第１図中糸から右へ、プロセッサ間でデータ転送する
場合を例にとってこのプロセッサ間通信の手順を示す。

まず、第１図中行方向データ入出力制御１−４．１−５
、列方向データ入出力制御１−６．１−７に対して、制
御部１−１から右方向データ転送制御信号が出力される
。この転送制御信号は、信号線１−１４を使って転送さ
れる。これによって、行方向データ入出力制御１−４は
メモリ１−２からの画像データをプロセッサに送り込む
モードとなる。すなわちデータ線１−１５から、１−４
を経てプロセッサ行列の左端の各プロセッサへ信号を転
送するよう信号線の入出力制御を行なう３プロセツサへ
の入力線は第１図中の１−１６である。一方、その反対
側の行方向データ入出力制御１−５は、プロセッサ群か
らの信号１−１７を信号線１−１８へ送るように制御す
る。また、その時、列方向データ入出力制御１−６．’
１−７は、稼動しない。以上が左から右へのデータ転送
例であるが、右から左の場合は全くこの逆となる。また
上から下、下から上の場合は、上述の説明上、行と列を
入れ換えたと同じ方法をとる。なお、このデータシフト
は、各プロセッサ所定の値をメモリから入力する場合に
も使用される。また、周囲において、画像メモリを何ら
参照する必要のない場合は、行方向データ入出力制御、
列方向データ入出力制御はそれぞれ予め指定された境界
値、例えばＩＩ　Ｏ＃ｌを設定し、プロセラ８、力する
。また、プロセッサ行列の左端と右端、又は、上端と下
端をそれぞれ結合したリング状の形でのプロセッサ接続
をしたい場合は、各方行データ入出力制御とメモリ１−
２間とのデータ転送を制御する１−１９の中で、その結
合したい線同志を接続すればよい。この接続の指示は制
御部１−１からの信号線１−２０を通じて行なわれる。

なお、この１−１９への入出力線が非常に多くなる場合
は、この回路１−１９と、行、列方向データ入出力制御
ｌ−４〜１−７をまとめた回路にすると良い。その場合
でも制御の方法は上述の説明の内容とほぼ同じである。

また、このプロセッサ間転送で、それに同期してメモリ
データ転送が必要の場合は、信号線１−２１を使ってメ
モリ１−２が制御される。

以上の方法によってプロセッサ間転送を実現していた。

また、必ずしも全プロセッサを稼動させる必要のない場
合や特定のプロセッサのみを動がしたい場合のように、
各プロセッサの動きを制御するために各プロセッサに物
理的な行アドレス、列アドレスを持たせている。以下こ
の動きを説明する。

制御部１−１から送られるプロセッサアドレス線１−９
の情報は、行アドレス制御１−１０、列アドレス制御１
−１１でデコードされ、それぞれプロセッサ群の行数２
列数に応じた本数の行アドレス線１−１２、列アトＬ／
Ｘ線１−１３がＯＮ　１０ＦＦ制御される。このアドレ
ス線はその中の１本のみＯＮになったり、１本のみＯＦ
Ｆになったり、全部ＯＮになったりするよう各制御が働
く。そこで、その行アドレス線、列アドレス線の制御に
より、その交点となる特定のプロセッサを駆動させたり
、特定の行アドレスをもつ一行全部又は、列アドレスを
持つ１利金部の、あるいはすべてのプロセッサが駆動し
たりする。この駆動制御のもとに、駆動状態にあるプロ
セッサは、制御部１−１から送られるコマンド１−８を
解読し実行する。以上が従来例としてあげた第１図の動
作方法である。

これらの手段に゛より、この従来方式は、周囲画素を参
照する必要のある複雑な画像処理においても高速性を発
揮する長所を持っている。しかし、一方で、この周囲と
の接続機構のために、この従来方式は最初インプリメン
トされた行の数と列の数で配列が完全に固定してしまう
。例えば、距離変換などという画像処理で非常に多く使
用されている。伝播型の処理においては、配列上の１部
分しか１度に処理できず、並列処理の効果がないという
大きな欠点を持っていた。また、この接続機構に含まれ
る信号本数が多くなり、実装も大規模になるという欠点
も有していた。この欠点を第２図を用いて説明する。第
２図は、第１図中のプロセッサ群の中から、１つプロセ
ッサを取り出し、その概略構成を示したものである。今
この１つのプロセッサを一般的にｉ番目のプロセッサと
いう意味で記号１−３−ｉで示す。プロセッサは、制御
ユニット２−１、記憶演算ユニット２−２、他プロセツ
サとのデータ転送を行なうゲート群２−２０．２−２１
．２−２２．２−２３．２−２４゜２−２５．２−２６
．２−２７．および信号線群からなる。この記憶演算ユ
ニットは、記憶部として大容量のランダムアクセスメモ
リを含むこともある。プロセッサは、コマンドデータ１
−８を制御ユニット２−１で解読し、それが記憶、演算
コマンドの場合記憶演算ユニツ１〜でそのコマンドを実
行する。そのためデータが２−１６であるコマンドがリ
セット、スタートなどの制御コマンドの場合は、制御ユ
ニツ［・内で実行する。また、プロセッサ間データ転送
コマンドの場合は、信号２−３〜２−１０を使って、そ
れぞれゲート群２−２０〜２−２７を制御するとともに
、データ２−１６を使って、記憶演算ユニットのデータ
人力２−１５、データ出力２−１２の処理を行なう。プ
ロセッサ間の接続は、左方向が２−１３、右方向２−１
４、上方向２−２１、下方向２−２０を使ってそれぞれ
行なわれる。プロセッサ群の行列の周辺のプロセッサで
は、これらの信号の１つ、角のプロセッサでは２つが、
第１図中の行方向データ入出力制御１−４．又は１−５
のいずれか一方、又は列方向データ入出力制御１−６、
又は１−７のいずれか一方に接続される。この信号は、
通常ビット数が多いため、これらの信号を送る信号線や
ゲートの数が非常に多くなる。第２図の構成の動作を、
プロセッサ間でデータを右から左へ転送する゛場合を例
にして以下に説明を行なう。コマンドデータ１−８を左
方向転送コマンドてすると、制御ユニツＩ〜２−１は、
ゲート制御信号２−３゜２−６をＯＮ状態とし、他のす
べてをＯＦＦ状態とする。ゲート２−２０は、そのゲー
ト制御信号がＯＮ状態になることにより、記憶演算ユニ
ット２−２の出力データ２−１２を左方向プロセッサ間
接続データ２−１３へ送る。その際この出力データ２−
１２を右方向、上、下方向へ送るべきゲート２−２２．
２−’２４．２−２７はいずれも、そのゲート制御信号
が○ＦＦ状態により、データ転送が行なわれない。一方
、右方向のプロセッサからのデータ２−１４は、ゲート
２−２３を経て、記憶演算ユニット２−２の入力データ
２−１５へ接続される。その際入力データ２−１５と結
合されている、左方向、上方向、下方向からのデータ入
力２−１３．２−２１．２−２０のゲート２−２１．２
−２５．２−２６はいず′れも、その制御信号がＯＦＦ
状態にある。なお、特定のプロセッサのみを動作させる
時等のために１列アドレス線の一つ１−１２１行アドレ
ス線の１つ１−１３とＡＮＤ回路２−３０を使用する。

この図に示すように、データ線の本数が多くなるため、
実装規模が大きくなる。また、本来アレイ型並列処理は
集積回路向と言われているにもかかわらず、装置の大型
化とコスト高を招くことになる。

以上説明したように、従来方式では並列処理効果が極端
に惑くなる処理が多く存在したり、装置が大型化、コス
ト高になるという欠点があり、その普及が図られなかっ
た。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、アレイ方式の並列処理装置において、
並列処理効果をあげるために画像処理の内容に応じてア
レイの行の数、列の数を変更した配置をとれることを可
能とするプロセッサの結合及び制御方式を持つ並列処理
装置を提供することにある。また、別の目的は、小型化
し実装容易にした並列処理装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明はまず、各プロセッ
サをリング状に結合し、そのリングに沿って画像データ
や結果データを移動させる方式をとる。これにより、プ
ロセッサ間の接続に要するハードウェア量を削減すると
ともに、上記リングに沿ったデータの移動量を制御する
。これにより、アレイの構成に応じた４方向又は８方向
のデータ転送を可能とする。この移動量は、必要とする
行の数、列の数によってプログラムで計算できるので、
本方式を用いることにより、用意されているプロセッサ
数を因数分解する任意の２つの数字をアレイの行と列と
するプロセッサ配置が実現できることになる。しかし、
これだけでは、行列の周辺のプロセッサに対する処理が
充分ではない。そこで本発明は、前述のリング状接続に
加え、各プロセッサ内に、それ自身の行番号と列番号を
記憶する記憶部を設けるとともに、その内容によってリ
ングを移動するデータを利用するか否かを判定する制御
機構を設けることを特徴とする。本発明により、単純な
画素単位処理から複雑な伝播処理に至る法尻な画像処理
において、高速性が発揮できるアレイ方式の並列処理装
置を提供することができる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳細に説明する
。

第３図は、ｎ個のプロセッサをリング状に接続するバス
を設けた並列処理装置である。本装置は、制御部３−１
．プロセッサ群３−２（０）、３−２（１）、・・・、
　３−２（ｎ−１）、リングバス部３−３より構成され
る。リングバス部３−２は、更に、各プロセッサと直接
データのやりとりが可能なリングバスノードレジスタ部
３−４（０）、　３−４（１）、・・・、３−４（ｎ−
１）、そのノードレジスタ部間を接続するリングバス３
−５、そのノードレジスタ部のデータセット、データ転
送を制御するリングバス制御３−６、およびその制御情
報をノードレジスタ部に伝える信号３−８よりなる。リ
ングバス制御３−６は、制御部３−１との制御信号３−
７に基づきリングバス３−５上のデータをノードレジス
タ部間でどれだけ移動させるかを決定し、その移動量に
相当するシフトクロックを、信号３−８の一部を通じて
各ノードレジスタ３−４（０）〜３−４（ｎ−１）に送
る。信号線３−１２（０）、３−１２（１）、・・・、
３−１２（ｎ−１）はそれぞれプロセッサ群３−２（０
）、３−２（１）、・・・。

３−２（ｎ−１）とノードレジスタ部群３−４（０）。

３−４（１）、・・・、３−４（ｎ−３）を接線する信
号線である。また、制御部３−１がプロセッサ群３−２
（０）、・・・３−２（ｎ−１）を制御したり、それら
と情報のやりとりをしたりするために、制御バス３−９
、データバス３−１０、アドレスバス３−１１がそれぞ
れ設けられている。プロセッサ群には、０からｎ−１の
論理番号がそれぞ、れのプロセッサに付されている。こ
の順番は、各プロセッサに接線されているリングバスノ
ードレジスタ部３−４（０）　〜３−４（ｎ−１）のリ
ンｐｆバス３−５上での接続の順番と一致している。ｎ
ｉす一部３−１より、アドレスバス３−１１を使う二と
により、プロセッサ群の中の特定の論理番号ｋを持つプ
ロセッサ３−２（ｋ）を制御することができる。以降こ
の記号には、０〜（ＴＩ−１，）の中の１つの値を一般
的に示すものとする。なお、アドレスバス３−１１の機
能としては、後述するごどく単に特定の１つのプロセッ
サ３−２（ｋ）のみを指定するばかりでなく、全プロセ
ッサを指定する機能を持たせることもできる。プロセッ
サ３−２（ｋ）には少なくとも２つの数字を記憶するこ
とのできるメモリ又はレジスタ（これを今後一般的にレ
ジスタと呼んで説明してい＜）３−１３（ｋ）、３−１
４（ｋ＞が設けられる。また、制御部にも、少なくとも
３つの数を記憶できるレジスタ又はメモリ（これも一般
的にレジスタと呼ぶ）３−１５．３−１６゜３−１７が
設けられている。レジスタ３−１５にはプロセッサ群の
総数ｎが、また、３−１６．３−１７にはｎを因数分解
する２つの自然数が記憶されるものとする。この２つの
自然数は、制御部内のプログラムによって書き換え可能
であり、任意な時に、変更可能であるものとする。これ
は、制御部として１例えば通常のマイクロプロセッサを
用いることにより簡単に実現することができる。

さて、以上の構成の中で、制御部内のレジスタ３−１５
．３−１６．３・−１７、プロセッサ群内のレジスタ３
−１３（ｋ）、３−１４（ｋ）は、第３図の並列処理装
置において画像を分割して処理する場合に特に使用され
る。以下、本装置において画像を処理する例を詳述する
。まず画像の分割法を第４図を用いて説明する。

第４図は画像データ４−１を、横１側、縦Ｊ個の合計Ｉ
ＸＪ個の分割画面４−２　（０）　、　４−２（１）　
＝　−、４−２（ｋ）　、　＝・、　４−２（ｎ　−１
）に分割した例を示したものである。ここに、Ｉ。

Ｊは、第３図中、制御部３−１内のレジスタ３−ＩＧ、
３−１７に記憶されている２つの数とする。

すなわち、この数はｎを因数分解する２数でＴ×Ｊ＝ｎ
となるものである。各分割画像４−２（０）。

・・・、４−２（ｎ−１）は、隣接する画像間で適当な
オーバラップ部分を持つようにする。オーバラップの量
については、画像処理の内容にもよる。例えば、２値化
などの画素単位処理ではオーバラップは不要であるが、
フィルタリング処理ではそのフィルタの縦横の幅から１
減した値だけオーバラップ量が最低必要となる。しかし
、処理毎に毎回オーバラップ量を変更するのは、ソフト
ウェア量や処理時間のオーバヘッド量を増やすことにな
るので、一般的にはその応用分野で使用される画像処理
全体の内容に必要なオーバラップ量の最大値をあてたり
、または、それを超える２の巾乗の値を使うのが良い。

また、画面の大きさによって、第４図の分割画面４−２
（Ｉ−１）、　４−２（ｎ　−Ｉ）、４−２（ｎ−１）
で示すように、端の部分で、分割画像が余分の領域をカ
バーする場合も生ずるが、その場合はその余分な領域の
処理結果を無視するようにすればよい。

ここで、この方法で分割された分割画像群に対して、縦
方向に０．・・・、Ｊ−１の縦座標を、又、横方向に０
．・・・、Ｉ−１の横座標を与え、その縦と横の位置に
対応する座標（０，Ｏ）、（０，１）、・・・、（ＪＬ
Ｉ、ｌ−１）を割りふるものとする。

このようにすると分割画像４−２（ｋ）のｋの値と、そ
の座標（ｓ、ｊ）のｌｔＪの値との間にはｉ＝に−ｊＩ
　・・・（２） （但し記号［］は、ガグス記号を表わす。）なる関係が
成立する。本発明での処理方法は、原則としてこの分割
画面４−２（ｋ）を論理番号ｋをもつプロセッサ３−２
（ｋ）に分担処理させる方法で、プロセッサ群による並
列処理を行なう。その次に、隣接するプロセッサ間でオ
ーバラップ分のつき合わせや補充のためのデータの転送
を行なう。

これによって、分割画像の境界部での処理ができる。

以上の分割法とその第３図の装置での処理を前提に、以
下、本発明におけるプロセッサ間データ転送法と、その
指定法を詳細に説明する。

まず、第３図に示す装置のｎ個のプロセッサ群３−２（
０）、・・・、３−２（ｎ−１）の個々のプロセッサ３
−２（ｋ　）に、それぞれの論理番号ｋを入力する。こ
の処理は、各プロセッサ３−２　（ｋ）が制御部３−１
からアドレスバス３−１１を用いて物理的にアドレスが
付されているため容易に行うことができる。

次に、各プロセッサにそれぞれ与えられた論理番号ｋを
用いて前述の式（１）、　（２）と同様の計算を実行さ
せる。すなわち論理番号をｋとすると、ｉ＝に−ｊ・■
　・・・（４） つ （但し、記号［］は、ガ倭ス記号を表、わす。）このま
ったｊ＋　ｉをプロセッサ３−２（ｋ）内の２つのレジ
スタ３−１３（ｋ）、３−１４（ｋ）に格納しておく。

この（ｊ、ｉ）の組をプロセッサ３−２（ｋ）の座標と
呼ぶ。プロセッサ３−２（ｋ）の座標は、前述した分割
画像４−２（ｋ）の座標と１対１に対応している。そこ
で、その対応関係で分割画像の処理分担を行う。この処
理の後、リングバス３−３を用いてプロセッサ間の転送
を行なう。この際、座標（ｊ、ｉ）のプロセッサ３−２
（ｋ）からそれに接続されたリングバスノードレジスタ
部３−４（ｋ）にデータを書き込んで、それをノードレ
ジスタ部３−４（ｋ−１１１）までノードレジスタ部Ｑ
個分リングバス上で移動させ、再び、プロセッサ３−２
（ｋ＋ｆｌ）に取込むとする。そのプロセッサ３−２（
ｈ＋ｎ）の中のレジスタ３−１３Ｃｋ十〇）、３−１４
（ｋ−１１）の値を、それぞれｉ／　、）／　とすると
、ｋ中立とこのｉ　Ｉ　、　ｊＩ　の間には、（３）、
　（４）式と同様の関係、すなわち、ｉ　’　＝（ｋ　
＋　１２）　−ｊ　’・■　・・・（６）が成り立つ。

以上の説明によって座標（ｊｌｌ）のプロセッサから座
標（ｊ’、ｔ’）のプロセッサへのデータ転送が行われ
たことになる。いいがえれば座標（Ｊ＃ｉ）の分割画面
４−２（ｋ）内の処理結果が、座標（３’１１’）を持
つ分割画面４−２（ｋ＋Ω）内へ送られることになる。

さて第１図に示した従来方法では、隣接するプロセッサ
間で４方向にデータ転送が可能であった。すなわち、第
３図での装置でいえば、座標（ｊｙｔ）を持つプロセッ
サが 右方向では座標（ｊ、ｉ＋１） 左方向では座標（ｊｙｔ　１） 上方向　’　（Ｊ　Ｉｓ　ｔ） 下方向　”　（Ｊ　＋Ｌ　ｔ） とそれぞれデータ転送が行なわれていたことになる。そ
こで次に上述した（ｊｌｌ）と（ｊ’ｔｌ’）の関係を
調べてみる。

いま、（５）、　（６）式においてＱ＝１とおくと、Ｉ
−２≧ｉ≧０　・・・（７） のｉについて が成り立つ。この式は、式（７）を満足するｉをもつす
べてのプロセッサ３−２（ｋ）と３−２　（ｋ＋Ｑ）の
間で成立する。すなわちＱ＝１は、ＪＸＩのプロセッサ
アレイにおいて、式（７）を満足する座標プロッサの内
容を一斉に、■方向へ＋１した座標のプロセッサへデー
タ転送する場合すなわち右方向シフトに相当する。同様
にＱ＝ＩＪ−１（＝ｎ−１）とおくと ｒ−ｉ≧ｉ≧１　・・・　（９） なるｉについて １’　＝ｉ−１＊　）’　＝３　・・・（１０）となり
、プロセッサアレイにおいて一１方向へ一斉に１だけシ
フトしたことすなわち左方向シフトになる。以下同様に
、 Ω＝ＪはＪ方向へ＋１シフト（下方向）Ω＝Ｉ（Ｊ−Ｔ
）は−Ｊ力方向＋１シフト（上方向） したことになる。

以上の説明により、第３図の装置で、第１図のようなプ
ロセッサ間転送が可能であることがわかった。

このシフト量ａの制御は、第３図のリングバス制御３−
６で実施される。

第５図を用いて、本発明を実施したリングバス制御３−
６の詳細な動作例を示す。第５図において、５−１は書
換え可能なメモリ又はレジスタであり、ここにシフト量
が記憶される。処理の実行に先立ち、制御部３−１はま
ず、その処理を行なう際のアレイ配列Ｉ、Ｊを定める。

これをもとに。

ＴＸＪを想定したプロセッサアレイの各方向シフトに応
じたシフト量を計算する。今、 ■方向を　シフト方向０ ■方向を　シフト方向２ Ｊ方向を　シフト方向３ Ｊ方向を　シフト方向１ とすると、前述の例の場合、シフト方向ｏ、１゜２．３
に対応するシフト量は、それぞれ、１、Ｉ　（Ｊ−１）
、ＩＪ−１，Ｊ となる。次に、これらの値から１減じた値を、書換え可
能なメモリ又はレジスタ５−１に書き込む。

その際、メモリ又はレジスタの番地 ０には　シフト方向０ １には　〃　１ ２には　〃　２ ３には　〃　３ のシフト量を書き込む。５−２はアドレス、５−３はデ
ータ、５−４は書込みストローブである。

この書込みはアドレス５−２にシフト方向の値、データ
５−３にシフト量を設定し書込みストローブ５−４を送
ることにより実行される。

次に、実際にシフトを行なわせる場合は、以下に示す通
りである。まず、実行したいシフト方向をアドレス５−
２にのせる。メモリ、又はレジスタ５−１は、一般には
書込みストローブ５−４を送出しない場合は読出しモー
ドとなるので、メモリ又はレジスタ５−１からは、その
シフト方向に応じたシフト量５−５が出力される。次に
、そのシフト量５−５がシフト開始ストローブ５−６に
よりサブ１カウンタ５−７にセットされる。それと同時
にシフトモードを示すフリップフロップ５−８がセット
され、その正論理出力５−９が１になることにより、シ
フトクロック５−１１がＡＮＤ回路５−１０を通って、
リングバスシフトクロック３−８となる。この信号３−
８は、また、サブ１カウンタ５−７のクロックともなり
、リングバスシフトクロック３−８が１発の度にサブカ
ウンタ５−７の内容が１だけ少なくなる。信号５−１２
は、このサブカウンタ５−７のゼロチェック信号であり
、サブカウンタ５−７の内容がゼロになった次のシフト
クロック５−１１のタイミングでもって、シフトモード
フリップフロップ５−８が、リセット端子Ｒを使いリセ
ットされる。これにより、シフトモードが解除されリン
グバスシフトクロック３−８が終了する。このサブカウ
ンタ５−７のゼロチェック信号５−１２は、制御部への
シフト終了通信としても利用される。またこの他に、サ
ブ１カウンタ５−７、シフトモードフリップフロップ５
−８のクリア用にクリア信号５−１３が制御部から送ら
れてくる。

この回路では、サブカウンタ５−７に設定された値に１
加えた数だけシフトクロックが発生するので、シフト方
向別シフト量５−５を記憶するレジスタ５−１には、あ
らかじめ１だけ減じた値を設定しておく。以上がリング
バス制御３−６の構成と機能及び動作内容である。

このようにすれば、プロセッサ数ｎを因数分解する２つ
の数のベアであるという条件のもとに、ＩＸｎ、２Ｘｎ
／２．　・”＊　ＩＸＪｇ　＝・ｇ　ｎＸ１のようにア
レイ構造を可変にしたプロセッサアレイを構成すること
ができる。

ところで、この方法によ゛るシフトには、式（７）。

（９）のような制限があった。例えば、座標（０゜■−
１）のプロセッサの内容は、０方向シフトによって、座
１１（１，０）に移ってしまう。そこでこれを防ぐた′
めに、０方向シフトの場合では、横座標が１−１のプロ
セッサは、り二ノグバスノードレシフタ部にあらかじめ
定められた境界値を設定するか、又は、横座標０のプロ
セッサがリングバスノードレジスタ部からの内容読出し
を止め、自ら境界値を作り出して処理するなどの処理が
必要となる。いずれにしろ、各シフト方向に応じて各各
のプロセッサが、自らの座標が境界に当るか否か判定し
、それに応じて処理内容を変える必要がある。

しかし、これに関しては、各プロセッサは自らの座標（
ｊ、、ｉ）を記憶しているので、容易に実行可能である
。以下に示すのがその１つの例である。各プロセッサ３
−２（ｋ）は、次の２つの処理のいずれかを実行するよ
うにしておく。

（イ）　ノードレジスタ部３−４　（ｋ）へデータを送
出し、リングバス３−５上でのシフト終了後ノードレジ
スタ部３−４（ｋ）からデータを取込む。

（ロ）　ノードレジスタ部３−４　（ｋ）へデータを送
出するもののリングバスからはデータを取込まず、境界
値を自ら設定する。

そこで、まず、自己の記憶する３−１（ｋ）、３−１４
（ｋ）の座標内容を参照してあらかじめ判定し各シフト
方向に応じ（イ）、（ロ）のどちらを実行するかのテー
ブルを作成しておく。次に、実際にシフト方向が示され
た時、そのテーブルに従って所定のプログラムを実行す
ればよい。実際に、シフト方向を前述した４方向０’、
１，２．３とすれば、 方向Ｏでは、横座標が０のプロセッサ群が方向１では、
縦座標がＪ−１の　〃 方向２では、横座標がＩ−１の　〃 方向３では、縦座標が０の それぞれ（ロ）のプログラム実行となり、その他の場合
はすべて（イ）のプログラムを実行するようにすれば良
い。なお、リングバスノードレジスタ部３−４（ｋ）へ
のデータ入力は少なくとも２種類、すなわち、プロセッ
サとリングバス上の前段のノードレジスタ部である。

この２種類の場合を例にとって、ノードレジスタ部の制
御を中心とした機構を第６図に示す。この図は、ノード
レジスタ部３−４　（ｋ）を中心としたプロセッサ３−
２　（ｋ）、制御部３−１、リングバス制御３−６の関
係を示したものである。

まず、制御部３−１は、制御バス３−９の一部６−１に
処理内容を指定するコマンドを乗せると共に、同じく３
−９の一部ストロープ６−２を起動する。この時、アド
レスバス３−１１には、全プロセッサがこのコマンドを
受付けることを示すアドレスが設定される。この信号群
をプロセッサ３−２（ｋ）が解読し、所定の動作を実行
する。尚、この全プロセッサを稼動させる方法としては
、アドレスバスを使用せず特定の信号線を設ける方法も
考えられる。

次に、指定された動作が終了すると、制御部への信号線
（これも制御バス３−９の一部の状態通知線）６−３を
使って動作終了を通知する。この状態通知線６−３につ
いては、複数のプロセッサが１本の信号線に接続されて
いるので、そのすべてのプロセッサが全部終了した時に
信号が変化する方式にすればよい。例えば各プロセッサ
出力をオープンコレクタ出力とし動作が終了すると、出
力を１とする方式があげられる。こうすれば、全プロセ
ッサの動作終了時点ではじめて状態通知線が１となりそ
れを制御部３−１が知ることができる。これをうけ、制
御部３−１は再びプロセッサ３−２（ｋ）に対し、必要
情報をノードレジスタ部３−４　（ｋ）に出力する旨の
コマンド情報６−１を転送する。このコマンドにより、
全プロセッサ３−２　（ｋ）は各々のノードレジスタ部
３−４　（ｋ）にデータを送出する。その際、信号線６
−４（ｋ）をＯＮ状態とし、セレクタ６−５（ｋ）がプ
ロセッサ側入力６−６　（ｋ）を選択し、ノードレジス
タ６−７（ｋ）の入力６−８（ｋ）はプロセッサ３−２
（ｋ）側と接続される。それと同時にセレクタ６−９（
ｋ）により、プロセッサ３−２（ｋ）から出された出力
ストローブ６−１０（ｋ）のパルスがノードレジスタ６
−７　（ｋ）に送られ、データ６−６（ｋ）が書込まれ
る。その後、プロセッサ３−２（ｋ）は信号線６−４（
、ｋ）をＯＦＦとし、ノードレジスタ６−７（ｋ）への
データ６−８　（ｋ）と入力パルス６−１１（ｋ）をリ
ングバス３−５（ｋ−１）側に切換える。そして動作を
終了した旨を、前述の方法で制御部３−１に伝える。次
に制御部３−１は、リングバス制御３−６に対し信号線
３−７を用いてシフト動作を指示する。この信号［３−
７には、第５図で示した如く、シフト方向５−３、シフ
ト開始ストローブ５−６、シフトクロック５−１１等が
含まれる。これによって所定の回数だけのシフトクロッ
クがリングバスシフトクロック線３−８を通じてノード
レジスタ部３−４（ｋ）に送られる。

この動作が終了すると信号線５−１２を使って動作終了
信号が、制御部３−１へ転送される。これを受けた制御
部３−１は再びプロセッサ３−２（ｋ）に対してノード
レジスタ６−７（ｋ）からのデータ取込みコマンドを発
生しそれを受けたプロセッサ３−２（ｋ）はそのコマン
ドを実行する。その際、そのコマンドがシフト方向を含
んだコマンドであるとすれは、そのシフト方向に応じて
、一部のプロセッサはノードレジスタ６−７（ｋ）から
のデータ６−１２（ｈ）（３−ｓ（ｋ）と同じ）を取込
まず境界値を設定する処理を行なう。この処理について
は前述した２つのプログラムの一方を実行すればよい。

なお、このプロランサ間データ転送を連続して行なうに
は、制御部３−１よりプロセッサ３−２（ｌＯへのコマ
ンドとリングバス制御部３−６へのシフト方向指定５−
３を、前者は、ノードレジスタ６−７（ｋ）よりデータ
を取込み、その後所定の処理を実行した上で、次のデー
タを用意しノードレジスタ６−７（ｋ）へ書込む動作ま
でを示すコマンド、後者はあるシフト方向指示、という
ようにそれぞれ固定して設定しておく。その上で、プロ
セッサから制御部３−１への終了通知信号６−３をその
ままリングバス制御３−６へのシフト開始ストローブ信
号５−６へ接続し、また、リングバス制御３−６からの
シフト動作終了信号５−１２をそのまま制御部からプロ
セッサへのストローブ６−２へ接続すればよい。その際
、最初にプロセッサ３−２　（ｋ）からノードレジスタ
６−７　（ｋ）へデータ出力する処理と、最後にノード
レジスタ６−７（ｋ）の内容をプロセッサ３−２（ｋ）
に取込む処理は、上記処理の前後に処理する。また、境
界値を設定すべきプロセッサ３−２（ｋ）は、この間は
、ノードレジスタ６−７（ｋ）からの入力は行なわず、
境界値を設定するモードとすべきことは言うまでもない
。

また、この処理中、他のどのプロセッサともデータ転送
を必要としないプロセッサについては、あらかじめ、動
作終了状態を信号６−３に指定したままで、全く別の処
理を実施させておいてもよい、但し、その際、そのプロ
セッサにおける処理がリングバスを使っているデータ転
送動作の障害にならないようにしておく必要がある。

また、以上の説明では、第６図上のノードレジスタ部３
−４（ｋ）へのデータ入力６−６（ｋ）、ストローブ入
力６−１０（ｋ）の選択信号６−４（ｋ）をプロセッサ
３−２（ｋ）から出力したが、この制御はリングバス上
のどのノードレジスタ部３−４（ｋ）でも同一でも良い
ので、この信号をリングバス制御３−６から出力する方
法もこの信号としては、例えば、第５図中のシフトモー
ドフリップフロップの出力５−９をインバータで反転し
たものを用いれば良い。また、リングバスを双方向バス
としても本発明の適用は同様に実施できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、リング状に接続された複数個の計算手
段を実質的にアレイ状に配置した並列処理装置とみなす
ことができ、さらにそのアレイ配置をプログラムで可変
にできる。これにより画像のような２次元データについ
て、単純な画素単位処理から、距離変換のような複雑な
処理に至るまで、その処理に応じたアレイ配置が構成で
き、処理の高速化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知例としてあげたアレイ型並列処理装置ＩＬ
ＬＩＡＣＩ　Ｖの概略構成図、第２図は第１図の中の１
つのプロセッサの中及び周辺回路図、第３図は本発明の
詳細な説明するための装置構成図、第４図は画像データ
を処理する場合の画像分割図、第５図は本発明を実施し
た第３図の１部リングバス制御説明図、第６図はリング
バスでのデータ転送を説明するための信号線の関係図で
ある。 ３−１・・・制御部、３−２・・・プロセッサ、３−３
・・・リングバス部、３−４・・・ノードレジスタ部、
３−５・・・リングバス、３−６・・・リングバス制御
、３−８・・・リングバスシフトクロック、５−１・・
・シフト量記憶用メモリ又はレジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、制御部と、該制御部により制御され、並列処理を行
   う複数の計算手段と、該複数の計算手段の夫々に設けら
   れ、対応する計算手段の処理データを記憶する記憶手段
   と、該記憶手段をリング状に接続してデータの転送を行
   なわしめるリングバス部とを有し、該複数の計算手段は
   対応する該記憶手段に転送されたデータに基づきデータ
   処理を行うことを特徴とする並列処理装置。 ２、上記複数個の計算手段は、少なくとも２種類の数値
   を記憶できるレジスタと、該レジスタの内容によりバス
   からのデータを参照するか否かを制御および実行する手
   段を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の並列処理装置。