JPS60167062A - ベクトル内積演算方式 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ベクトル計算ｇＫおける複数組の内積演３！
を高速で実行する方式に関する。

〔技術の背景〕

一般に、−次元配列（ａｊ）および（ｂｊ）（ｊ＝１．
　２．・・・・・・、ｎ）の内積Ｓは、Ｓ　＝　ａ１ｂ
１＋　ａ２ｂ２＋−−−−−−ｓ　＋　ａｎｂｎで与え
られる。

従来、汎用計算機上で以下のような二次元配列（ａｉｊ
）と−次元配列（５月によるｎ個の内積Ｓｔ　（量＝１
．２．・・・・・・＋”）をめる場合には、 ５ｉ（−−、Σ　ａ４３　Ｊ　（’＝Ｌ　２＋　”−＋
　ｎ）Ｊ＝１ として割算を行なっていた。こわをベクトル計算機上で
行なうと（ａｉｊ）　と　（ｂｊ）　の積を計算するＶ
Ｍ命令とその結果の総和をとるＶＳＭ命令の２つの６令
をｎ回ずつ実行することが必要となる。

すなわち、ますＶＭ命令により（１）式の各ベクトル要
素間の私 合計算し、次ｖｃＶｓＭ命令により、行ごとの総和をめ
るものである。しかし、ＶＳＭ命令は、ベクトル乗算■
Ｍ命令やベクトル加ｑＶＡ命令にくらべて実行に時間が
かかるという問題がある。

〔発明の目的および構成〕

本発明の目的は、複数組の内積を高速にめることにあり
、実行時間が長（なるＶＳＭ命令を使用しない演獅方式
を提供するものである。そのため、従来方式か２次元配
列（ａｊｊ）を行ベクトル（ａ　）、（ａ２ｊｌ　、　
・−・・・−＋　（ａｎｊ　）単位に演算を行なうＪ もので慶）つたのに対して、列ベクトル（ａ　１１）　
ｒ　（ａ　Ｉ　２）　！・・・・・、　（ａ、ｎ）に注
目して演算を行なうことにより、連続的なベクトル演舞
を可能にして演算時間を短漸白する。

本発明の構成は、そわにより、二次元配列中の１つの列
ベクトルと一次元配列中の１つの要素とを乗算する手段
と、該乗算結果と前回までの行ごとの内積の途中結果と
を行ごとに順次加算する手段と、該加算結果を行ごとに
順次格納し、上記二次元配列の次の１つの列ベクトルと
一次元配列の次の１つの要素とを乗算する次の段階で上
記加算手段に前回までの行ごとの内積の途中結果として
与える手段とをそなえ、上記各手段を二次元配列の最後
の列ベクトルおよび一次元配列の最後の要素まで繰り返
し動作させ、各行ごとの内積を同時に得ることを特徴と
している。

〔発明の実施例〕

以下に、本発明の詳細を実施例にしたがって説明する。

本発明の１実施例方式では、前記（３）式を縦方向（列
方向）゛ニ分割して各行ベクトル要素を並列に１哩次累
算して行き、Ｓｉ　（ｉ＝１．２．・・・ｔ”）を同時
にめるようにする。こねは、次式で表ゎさゎる。

Ｓｉ　＝Ｓｉ　＋ｐ　ｂ・　（’　＝　’＋　２＋　・
”ｙ　ｎ）　（Ｊ　＝　’＋　２＋”’ｒ　”）　−（
４）Ｊ　Ｊ すなわち、まず＃１回目に ａ１□ｂ１ ａ２□ｂ。

ａ　ｎｓ　ｂ　ｓ をめ、第２回目Ｋ （ａ、□ｂ１＋ａ□２ｂ２） （ａ２□ｂ□十ａ２□ｂ２） （ａｎ１ｂ１＋ａｎ２ｂ２） をめ、以下同様にして、第ｎ回目に最終結果の内積 （ａ□□ｂ□＋ａ１□ｂ２＋・曲面＋８１ｎｂｎ）（ａ
２□ｂ工＋ａ２□ｂ２＋・・・・川・・＋ａ２ｎｂｎ）
（ａｎ１ｂ１＋ａｎ２ｂ２°＋−＝・十ａｎｎｂｎ）を
得るものである。

伊１ 第１図は不実施４方式の動作弱側御であり、１乃至４は
そわぞわベクトルレジスタＶＲＩ乃至ＶＲ４を示し、５
はスカラレジスタＩ（、Ａ、６は乗算バイブライン、７
は加算バイブラインを示す。また■乃至■は動作順序を
表わしている。動作は次のように行なわれる。

予めｖＲｔｒは、１番目の列ベクトルデータ（ａ、ｊ）
がセットさね、ＲＡＫはｂｊ　が、ＶＲ，３には前回の
累ｑ結果のベクトルデータが格納さねている。

■　ベクトル・スカラ乗算ＶＭＳ命令により乗算バイツ
ーライン６を起動し、ｖｔｔｉのベクトルデータ（ａｉ
ｊ）に）ＬＡのスカラデータ　ｂ、を乗算し、結果をＶ
Ｒ２に格納する。

■　ベクトル加ＸｖＡ裔令により加算パイプライン７を
起動し、ＶｆｔｚとＶＦＬ３のベクトルデータを加算し
、結果をＶＲ４に格納する。

■　Ｖｌ−ｔ４の訪しい累算結果のベクトルデータを次
の累ｇｃそブよえてＶ）Ｌ３へ転送する。

ここで、Ｖ）Ｌｌ、Ｉｔ　Ａの各内容をｊ＋１１−１目
のデータで更新しておき、上記■乃至■の過程を練り返
すことにより最後にＶＲ３またはＶ　Ｒ４にｎ個の内積
を同時的に得ることができる。

第１図の実施例方式では、各列ベクトルごとの累算ステ
ップの途中結果はＶ　Ｒ４に格納される。

ところが、ベクトル命令（この賜金はＶＡ命令）では、
被演算レジスタと結果を格納するレジスタとは共用宅き
ないので、最初に使用される加算パイプライン７の出力
結果については、■Ｒ４Ｖｃいったん結果を格納し、そ
Ｏ後転送台令によりＶＲ４の内容をＶＲ３に移す必太か
ある。

第２図は本発明の他の実施例方式であり、第１図の実施
例方式における転送命令の使用を不要にしたものである
。本実施例では、前記（４）式の代りに次式を用い、連
続する２つの列ベクトル（ａＩｊｂｊ）および（町、　
ｊ＋１　ｂｊ＋４　）ずつ同時に累算する。

（Ｓｉ　＝　Ｓｉ　＋　ａＨｂｊ＋　ａ、　、ｊ＋１ｂ
ｊ、爪Ｉ−１，２，・・・、ｎ））（Ｊ””１＋３ｓ’
＋”’＊”　’）　”””　（５）そのため、ＶＲ４の
内容（Ｓｉ＋ａ１ｊｂｊ）は、直接ＶＲ３へ転送されず
、加算パイプライン７でＶＲ６の内容（ａｉｌ　Ｊ＋□
ｂ、＋□）と加算し、その結果出力としてＶＲ３へ格納
される（このときＶＲ３は空きである）、そのため、特
別な転送命令は不要となり、演算は高速化される。図中
の■乃至■は動作順序を示している。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によりは、ベクトルの複賂組の内
積演算がＶＭ命令およびＶＡ命令のみによって実行でき
、ＶＳＭ命令は使用されないので、従来方式に（らべて
処理時間を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそわそわ本発明方式の異なる実施
例を示す。 図中、工乃至４はそＪｌぞわベクトルレジスタＶＲＩ乃
至Ｖ　Ｒ，４を示し、５はスカラレジスタ貼、６′は乗
算パイプライン、デは加算パイプラインを示す。また１
１．　２／はそわぞわベクトルレジスタＶＲ５、ＶＲ６
を示し、６′は乗算パイプライン、７′は加算パイプラ
インを示す。 特許出願人　富士通株式会社 代理人弁理士　長谷用文廣 （外１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 二次元配列中の１つの列ベクトルと一次元配列中の１つ
   の要素とを乗算する手段と、該乗算結果と前回までの行
   ごとの内積の途中結果とを行ごとに順次加算する手段と
   、該加舞結果を行ごとに順次格納し、上記二次元配列の
   次の１つの列ベクトルと一次元配列の次の１つの要素と
   を乗算する次の段階で上記加算手段に前回までの行ごと
   の内積の途中結果として与える手段とをそなえ、上記各
   手段を二次元配列の最後の列ベクトルおよび一次元配列
   の最後の要素まで繰り返し動作させ、各行ごとの内積を
   同時に得ることを％徴とするベクトル内積演算方式。