JPS61141077A - ベクトル演算装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はベクトル演算を高速に実行するためのベクトル
演算装置に関し、特にベクトルデータの各要素に対応し
たマスクデータの値によって要素ごとにベクトル演算を
実行するか否かを指定することのできるベクトル演算装
置に関する。

（従来の技術） 科学技術計算ではベクトルデータを取扱う場合が非常に
多い丸め、スーパーコンビエータなどには大量のベクト
ルデータに対する演算を１命令で高速に実行するための
ベクトル演算命令が用意されている。一般にはベクトル
演算命令はフォートラン語（ＦＯＲＴＲＡＮ）　で記述
されたプログラムの最深Ｄｏループにおいて使用されて
いる。プログラムの最深ＤＯループがＩＦ文を含む場合
には、以下に説明するマスクデータを使用することＫよ
シベクトル演算命令による実行が可能となる。

第２図は、フォートラン（ＦＯＲＴＲＡＮ　）で記述さ
れたプログラムの最深ＤＯルーズの例を示す説明図であ
る。第２図のＤＯループをベクトル演算命令により実行
する場合には、ベクトルＸ（Ｉ）とベクトルＹ（Ｉ）と
の要素ごとの比較が行われ、比較の結果により１要素に
対して１ピツトのマスクデータが作成される。すなわち
、Ｘ（Ｉ）とＹ（Ｉ）とが一致したときには１がマスク
データとして発生し、一致しないときにはＯがマスクデ
ータとして発生する。次に、Ａ（Ｉ）＊Ｂ（Ｉ）のベク
トル演算命令が実行されるが、このとき対応するマスク
データが１であるような要素のみがＣ（Ｉ）Ｋ格納され
、０であるような要素はＣ（Ｉ）には格納されないよう
に制御される。このようにして第２図のＤｏループをベ
クトル演算命令により実行することができる。このよう
すを第８図に示す。第８図の斜線部は変更されない（マ
スクされた）要素を表わしている。

次に、第４図に示すＤＯループを実行する場合を考える
。この場合も第２図のＤＯループと同様ＫＸ（Ｉ）とＹ
（Ｉ）とを比較することによりマスクデータが作成され
、次のベクトル演算命令により参照される。Ａ（Ｉ　）
＊Ｂ（Ｉ　）のベクトル演算命令を実行するときには、
第２図のＤｏループと同様にマスクデータの対応するビ
ットが１であるよう々要素の演算のみが実行される。一
方、Ｄ（Ｉ）＊Ｅ（Ｉ＞のベクトル演算命令を実行する
ときＫは、上記のＡ（Ｉ）＊Ｂ（Ｉ）の演算とは逆に、
Ｘ（１）とｙ（ｚ）とが不一致の要素に対する演算のみ
を実行する必要がある。このため、上記のマスクデータ
（マスク０）をそのまま使用することはできない。

したがって、従来のベクトル演算装置においてはＤ（Ｉ
　）３１Ｅ（Ｉ　）のベクトル）算命令を実行する前に
ソフトウェアにより一スク０を反転するか、あるいは再
度ＭＣＩ）とＹ（Ｉ）とからマスクデータを作成し直し
て（マスク１）いた。仁のようすを第５図に示す。

（発明が解決しようとする問題点） 上に説明したように、従来技術によるベクトル演算装置
においては、第４図に示すようなりＯループをベクトル
演算命令により実行する場合には、ＩＦ文が成立する場
合と不成立の場合とで同一のマスクデータを使用するこ
とができず、マスクデータの作成し直しが必要なため演
算実行性能が低下するという欠点があった。

本発明の目的は、ソフトウェアのワード命令により内容
の変更が可能なマスクモードレジスタを新たに設け、こ
のマスクモードレジスタの内容ニ従ってベクトル演算実
行手段に供給されるマスクデータを反転することにより
上記欠点を除去し、ベクトル演算性能が向上できるよう
に構成したベクトル演算装置を提供するととくある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によるベクトル演算装置は、ベクトルデータの各
要素に対応したマスクデータの値によって各要素ごとに
ベクトル演算を実行するか否かを指定することのできる
もので、マスクモードレジスタと、ベクトル演算実行ユ
ニットと、ベクトルデータバッファと、マスクモードレ
ジスタト、マスクデータ変更手段とを具備して構成した
ものである。

マスクモードレジスタは、ロード命令により内容を変更
することができるものである。

ベクトル演算実行ユニットは、ベクトル演算命令を実行
するためのものである。

ベクトルデータバッファは、ベクトル演算実行ユニット
にベクトルデータを供給するためのものである。

マスクデータレジスタは、ベクトルデータの各要素に対
応し九マスクデータを出力するためのものである。

マスクデータ変更手段は、ｉスフデータレジスタから出
力されるマスクデータをマスクモードレジスタの内容に
従って処理し、マスクデータをそのｉま出力するか、あ
るいは反転して出力することによってベクトル演算実行
ユニットに入力するためのものである。

（実施例） 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明によるベクトル演算装置の一実施例を
示すブロック図である。第１図において、ベクトル演算
装ｆｌｕメインメモリ１と、メモリアクセス制御ユニッ
ト２と、スカラ演算ユニット３と、ベクトルデータ先取
りユニット４と、マスクモードレジスタ５と、マスクデ
ータレジスタ６と、第１および第２のベクトルデータバ
ッファ７．８と、ベクトル演算実行ユニット９と、ＮＯ
Ｔゲート１０　、１１と、第１および第２のＡＮＤゲー
ト１２．１３と、ＯＲゲート１４とから構成されている
。

メインメモリ１にはベクトル演算命令の命令語、ベクト
ルデータ、ならびにマスクデータが格納されるが、これ
らの他にベクトル演算命令以外の命令（以後、スカラ命
令と称する）の命令語やオペランドも格納される。メモ
リアクセス制御ユニット２はスカラ演算ユニット３、お
よびベクトルデータ先取シュニット４からメインメモリ
１に対して出力されるアクセスの制御を行い、メインメ
モリ１からの読出しデータ、およびメインメモリ１に対
する書込みデータを受取るユニットである。

スカラ演算ユニット５では、ベクトル演算命令以外のす
べての命令が実行される。スカラ演算ユニット５は、メ
モリアクセス制御ユニット２から受取った命令がスカラ
命令である場合忙は順次、命令を実行してゆくが、受取
った命令がベクトル演算命令の場合にはベクトルデータ
先取シュニラ）４に制御を渡す。ベクトルデータ先取シ
ュニット４は、ベクトル演算実行ユニット９により実行
されるベクトル演算命令のオペランドデータの先取りを
行うユニットである。ベクトルデータ先取？）　ユニッ
ト４は、ＯＲゲート１４から１ビツトづつ送られてくる
マスクデータを参照しながらメモリアクセス制御ユニッ
ト２に対してベクトルデータの読出しを指示する。すな
わち、マスクビットが１である場合には、そのマスクビ
ットに対応するベクトルデータの読出し指示がメモリア
クセス制御ユニット！に対して出力されるが、マスクビ
ットがＯである場合には、そのマスクビットに対応する
ベクトルデータの読出し指示は出力されない。

マスクモードレジスタ６は１ビツトのレジスタで、スカ
ラ演算二ニット５によってマスクモードレジスタ６に対
するロード命令が実行されたときに、その内容が書換え
られる。マスクモードレジスタ６の内容に応じて、メイ
ンメモリ１に格納されているマスクデータの解釈が以下
のように異なる。すなわち、マスクモードレジスタ６の
内容が０であるときには０の値を有するマスクビットに
対応するベクトル要素に対して演算が抑止され、１であ
るときには１の値を有するマスクピッ）Ｋ対応するベク
トル要素に対して演算が抑止されるものと解釈される。

マスクデータレジスタ６はメインメモリ１から読出され
た１ワ一ド分のマスクデータをセットするレジスタで、
セットされたマスクデータは１ビツトづつシフトされて
出力される。第１および第２のベクトルデータバッファ
７゜８はメインメモリ１から読出されたベクトルデータ
を一時的に格納し、ベクトル演算実行ユニット９へ送出
するためのバッファである。

ベクトル演算実行ユニット９では、第１および第２のベ
クトルデータバッファ７．８から送られてくるベクトル
データを使用して演算が行われ、演算結果はメモリアク
セス制御ユニット２を経由してメインメモリＩＫ書込ま
れる。こむで、ベクトルデータに対応してＯＲゲート１
４から送られてくるマスクビットがＯである場合には、
演算およびメインメモリ１への書込み動作は行われない
。

ＮＯＴゲー）１０．Ｉｔと、ＡＮＤゲート１２゜１３と
、ＯＲゲート１４とは全体として排他的論理和回路を構
成している。したがって、マスクモードレジスタ５の内
容の値がＯのときにはマスクデータレジスタＧの出力が
直接、ベクトルデータ先取シュニット４、およびベクト
ル演算実行ユニット９へ供給され、マスクそ−ドレジス
タ５の内容の値が１のときにはマスクデータレジスタ８
の出力が反転されてベクトルデータ先取りユニット４、
およびベクトル演真実行ユニツ）９へ供給される。

いま、第４図に示されるプログラムを第１図に示すベク
トル演算装置において実行する手順を説明する。第４図
に示されるプログラムでは、まずＸ（Ｉ）とＹ（Ｉ）と
の比較が行われ、マスクデータが作成される。マスクデ
ータの作成はベクトル演算実行ユニット９によって行わ
れ、メインメモリ１に格納される。次に、マスクモード
レジおり６に対するロード命令が実行され、その内容が
０とされた後にはＡ（Ｉ　）＊Ｂ（ｒ　）のベクトル演
算命令が実行される。したがって、このベクトル演算で
はメインメモリ１上のマスクデータが１となっているビ
ットに対応したベクトル要素に対する演算のみが行われ
る。Ａ（Ｉ）＊Ｂ（Ｉ）のベクトル演算命令の実行が終
了すると、再度、マスクモードレジスタ５に対するロー
ド命令が実行される。今度は、その内容が１とされた後
、Ｄ（Ｉ　）＊Ｅ（Ｉ　）のベクトル演算命令が実行さ
れる。

したがって、このベクトル演算ではメインメモリ１上の
マスクデータが０となっているビットに対応したベクト
ル要素に対する演算のみが行われる。

既に説明したように、本発明ではベクトル演算命令を実
行する前に必ずマスクモードレジスタ５に値を設定して
おく必要がある。しかし、マスクモードレジスタ６への
ロード命令の実行時間をベクトル演算命令の実行時間に
比べてほとんど無視できるように構成することは可能で
ある。

（発明の効果） 本発明には以上説明したように、ソフトウェアのロード
命令により内容の変更が可能なマスクモードレジスタを
新たに設け、このマスクモードレジスタの内容に従って
ベクトル演算の実行に使用されるマスクデータを反転す
るととくよシ、ソフトウェアによるマスクデータの反転
、あるいは作シ直しを必要としないので、ベクトル演算
の性能を高速化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるベクトル演算装置の一実施例を
示すブロック図である。 第２図および第４図は、それぞれフォートラン（ＦＯＲ
ＴＲＡＮ　）によるプログラムの実例を示す説明図であ
る。 第３図および第５図は、それぞれ第２図および第４図の
プログラムをベクトル演算命令で実行する場合の動作を
説明するための説明図である。 １＠・・メインメモリ ２・・拳メモリアクセス制御ユニット ３・・・スカラ演算ユニット ４＠・・ベクトルデータ先取シュニット５・・ψマスク
モードレジスタ ６・・・マスクデータレジスタ ７．８・・・ベクトルデータバッファ ９・・・ベクトル演算実行ユニット １Ｇ、１１　・・・ＮＯＴゲート １２．１３・・・ＡＮＤゲート １４働・・ＯＲゲート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ベクトルデータの各要素に対応したマスクデータの値に
   よつて前記各要素ごとにベクトル演算を実行するか否か
   を指定することができるベクトル演算装置において、ロ
   ード命令により内容を変更することが可能なマスクモー
   ドレジスタと、ベクトル演算命令を実行するためのベク
   トル演算実行ユニットと、前記ベクトル演算実行ユニッ
   トにベクトルデータを供給するためのベクトルデータバ
   ッファと、前記ベクトルデータの前記各要素に対応した
   マスクデータを出力するためのマスクデータレジスタと
   、前記マスクデータレジスタから出力されるマスクデー
   タを前記マスクモードレジスタの内容に従つて処理し、
   前記マスクデータをそのまま出力するか、あるいは反転
   して出力することによつて前記ベクトル演算実行ユニッ
   トに入力するためのマスクデータ変更手段とを具備して
   構成したことを特徴とするベクトル演算装置。