JPS61165137A - デ−タフロ−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】 （産業上の利用分野） 本発明はメモリ部、演算回路部をパイプライン方式のバ
スで結合し、データフロ一方式により演算順序をコント
ロールするデータフロー処理装置に関する。

（従来技術とその問題点） 従来、複数の演算回路を接続する場合において、日経エ
レクトロニク：４１９８４年４月９［１号゛画像処理分
析をねらったデータフロニ型プロセッサＬＳＩ”（ＰＩ
３．１〜Ｐ２１８）にて提案され、第３図に示されるよ
うに、演算回路を多機能化しプロセッサユニットに集約
し、パイプライン方式のバスでリンクテーブルメモリＬ
Ｔ、ファンクションデープルメモリＦＴ、データメモリ
ＤＭ、キューメモリＱ、処理ユニットＰＵを結合し、２
項演算に対してはデータフロ一方式によるコントロール
を初期設定されたファンクションテーブルメモリＦＴ、
およびデータメモリＤＭを用いて行い、さら゛に外部回
路との入出力を行う入力制御ＩＣ１出力制御ＯＣ１出力
キユーＯＱからなるバスインターフェイスを備えたもの
を１モジユールとした時、同一のモジュールを複数個直
列に接続するだけで、接続個数に応じてパフォーマンス
が向上するデータフロー処理装置が提案されているが、
この第３図のような構成を取っているため、キューメモ
リから出力キューへ出力データを転送する時プロセッサ
ユニットへデータを与える事ができないため、プロセッ
サユニットの処理に空きができ、処理のパフォーマンス
が低下するという問題があった。

（発明の目的） 本発明の目的は、外部バスへデータを出力するときにも
平行して演算処理が行われ得る機能をもたせる事で、処
理の速度性能が向上し、効率良く処理が進行するデータ
フロー処理装置を提供する事にある。

（発明の構成） 本発明によれば、データの行き先アドレスを貯えておく
リンクテーブルメモリと、前記のアドレスでアクセスさ
れ、命令を貯えておくファンクションテーブル・メモリ
と、前記ファンクションテーブルメモリからの２項演算
の片側の入力データを一時貯えておくデータメモリと、
前記データメモリからのデータの待ち合わせを行うキュ
ーメモリと、前記キューメモリがら出力されるデータに
対して２項演算または単項演算を行い前記リンクテーブ
ルメモリへ出力するプロセッサユニットと、これらを接
続するリング状のパイプラインバスと、前記データメモ
リがらの出力データを保持する出力データキューメモリ
と、外部バスがら前記リンクテーブルメモリへのデータ
の入力と前記出力データキューメモリから外部バスへの
データの出力をコントロールするバスインタフェースと
を備え初期設定時に前記ファンクションテーブルメモリ
に任意に設定された命令に従って前記プロセッサユニッ
トを動作させる事を特徴とするデータフロー処理装置が
得られる。

（実施例） 次に、図面を参照して本発明について説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。図
において１はバスインタフェイス、２はリンクテーブル
メモリ、３はファンクションテーブルメモリ、４はデー
タメモリ、５はキューメモリ、６はプロセッサユニット
、７は出力データキューメモリである。

リンクテーブルメモリ２、ファンクションテーブルメモ
リ３、データメモリ４、キューメモリ５、プロセッサユ
ニット６は図に示すようにこの順にパイプライン方式の
バスでリング状に接続されている。

外部回路との入出力データには、モジュール番号セット
データ、テンプレートセットデータ、テンプレートリー
ドデータ、データメモリセラＩ・データ、データメモリ
リードデータ、リセットデータ、無効データ、通過デー
タ、実行データ、エラーステータスデータがある。

モジュール番号セットデータは、モジュール番号のみか
ら構成され、リセット時にパスインタフェイス１の内部
にあるモジュール番号レジスタにモジュール番号をセッ
トするデータである。リセット時にセットされた後は、
次にリセット信号がアクティブとならない限り前記モジ
ュール番号レジスタの内容は変更する事はできない。前
記モジュール番号レジスタの内容はリセット後本発明の
処理モジュール内部に取り込まれるデータのモジュール
番号と比較するのに用いられ為。

テンプレートデータは、モジュール番号、リンクテーブ
ルメモリ２のアドレス、リンクテーブルメモリ２への書
き込みデータ値、ファンクションテーブルメモリ３のア
ドレス、ファンクションテーブルメモリ３への書き込み
データ値から構成される。

テンプレートセットデータは、リンクテーブルメモリ２
とファンクションテーブルメモリ３ヘテンプレートデー
タをセットする。テンプレートデー夕は処理の内容、手
順を示すデータであり、通常、一連の処理開始時に外部
にあるホストプロセッサより本発明の処理モジュール内
部、即ち前記のごとくリンクテーブルメモリ２とファン
クションテーブルメモリ３に転送される。

テンプレートリードデータはモジュール番号、リンクテ
ーブルメモリ２のアドレス及びファンクションテーブル
メモリ３のアドレスがら構成され４゜テンプレートリー
ドデータはリンクテーブルメモリ２及びファンクション
テーブルメモリ３ヘセツトしたテンプレートデータをリ
ードするためのものであり、データのモジュール番号に
はテンプレートデータをリードしたいモジュールのモジ
ュール番号を入れる。更に、テンプレートリードデータ
はエラーが発生した場合のテンプレートデータの内容チ
ェックに用いるこ゛とができる。テンプレートデータは
、テンプレートデータを読み出した後、読み出したデー
タ値を外部回路に出力するが、このときのモジュール番
号は他のデータと区別するために特定のモジュール番号
（例えば１）に置き換えられる。

データメモリセットデータはモジュール番号及びデータ
値から構成される。データメモリセットデータはデータ
メモリ４にデータ値を書き込むためのものである。デー
タメモリ４にデータ値を書き込むときのアドレスは、フ
ァンクションテーブルメモリ３の内部で０から１ずつシ
ーケンシャルに発生されたものを用いる。データメモリ
リードデータはモジュール番号、データメモリ４のアド
レスから構成される。データメモリリードデータはデー
タの中にあるデータメモリ４のアドレスでデータメモリ
をアクセスし、読み出したデータ値を外部回路に出力す
るリセットデータ゛はモジュール番号のみから構成され
、本発明の処理モジュール内部にエラー状態が発生した
場合、この状態を解除するためのデータである。エラー
状態には、キューメモリ５および出力データキューメモ
リ７のオーバーフローエラーがある。このエラーが発生
すると、バスインターフェース１に入力されるデータを
本発明の処理モジュール内部には取り込まず消滅させる
。ただし、リセットデータがバスインターフェース１に
入力されると、エラー状態が解除され、これ以降は通常
の処理を行う。リセットデータはエラー状態のリセット
以外に本処理モジュール内部のイニシャライズの機能も
持ち、内部のカウンターのクリア及びメモリのクリアを
行う。リセットデータはバスインターフェース１の内部
で消滅する。

無効データは、特定のモジュール番号（例えば０）のみ
から構成され、このデータが本発明の処理モジュール内
部に入力されてもバスインターフェース１の内部で消滅
する。

通過データは、その中に含まれるモジュール番号が、リ
セット時に設定されたモジュール番号レジスタの内容と
一致せず、且つ無効データでなく、且つモジュール番号
セットデータでもないデータであり、外部回路から入力
されたデータがそのままバスインターフェース１を通過
し、外部回路へ出力される。実行データはモジュール番
号、リンクテーブルメモリ２のアドレス、コントロール
ビット、符号ビット及びデータ値から構成される。コン
トロールビットはプロセッサユニット６での演算結果が
指定された条件に一致した場合にセットされる。コント
ロールビットが立っているデータは、プロセッサユニッ
ト６で、分流の命令が指定されると、リングテーブルメ
モリ２のアドレスが変更され、コントロールビットが立
っていないデータとは別の処理が実行される。分流の命
令が指定されない場合には処理の変更は生じないので、
コントロールビットは通常分流の命令とペアで用いられ
る。分流の命令は演算結果により処理の流れを変更した
いときに用いられる。エラーステータスデータはモジュ
ール番号とエラーステータスとから構成される。エラー
ステータスデータは本発明の処理モジュール内部でキュ
ーメモリ５および出力データキューメモリ７のオーバー
フローエラーが発生すると、エラーの発生したことを外
部回路へ知らせるためのデータである。エラーステータ
スデータに含まれるモジュール番号は、工ラーが発生し
たモジュール内部にセットされたモジュール番号レジス
タの内容が読み出されたものである。

実行データがリンクテーブルメモリ２、ファンクション
テーブルメモリ３を参照し、ファンクションメモリに格
納されているテンプレートにより出力データであると指
示されたとき、リンクテーブルメモリ２、ファンクショ
ンテーブルメモリ３参照によるモジュール番号とリンク
テーブルメモリ２のアドレスを付けて出力データキュー
メモリ７を介して外部回路へ出力される。

以下ではパイプライン方式のバスにおけるデータの流れ
について詳述する。実行データはモジュール番号、リン
クテーブルメモリ２のアドレス、コントロールビット、
符号ビット及びデータ値から構成され、外部回路バスイ
ンターフェース１を介し、パイプライン方式のリング状
バス内部に取り込まれ、リンクテーブルメモリ２へ送ら
れる。外部回路から本発明の処理モジュールへの入力が
可能であるためには、プロセッサユニット６が出力中で
なく、且つキューメモリ５に蓄えられているデータ数が
一定量（例えば１６データ）以下であり、入力データに
含まれているモジュール番号が、リセット時に取り込ま
れたモジュール番号レジスタの内容と一致していること
が必要である。外部回路からバスインターフェース１に
入力されたデータは、バスインターフェース１の内部で
ユースビットを付加されて、リンクテーブルメモリ２へ
送られる。リンクテーブルメモリ２はバスインターフェ
ース１またはプロセッサユニット６からのデータを入力
する。リンクテーブルメモリ２へ入力するデータは、デ
ータ値とリンクテーブルメモリ２のアドレスと、ユース
フラグとテンプレートフラグとから構成されている。ユ
ースフラグはデータが有効か無効かを示すフラグであり
、リンクテーブルメモリ２ではバスインターフェース１
からのデータとプロセッサユニット６からの出力データ
とのユースフラグを調べてユースフラグが１″の値をと
る方のデータを取り込む。両方共ユースフラグがＴ′の
値を持つ場合にはプロセッサユニット６からの出力デー
タを優先的に（１工） 取り込む。両方共ユースフラグが°゛０′”の値を持つ
場合は、無効データとなる。この無効データはリンクテ
ーブルメモリ２を通過し、ファンクションテーブルメモ
リ３、データメモリ４を通過し消滅する。

リンクテーブルメモリ２ではユースフラグがゝ゛１”で
あり、テンプレートフラグが０″であれば通常の処理デ
ータであるとみなし、リンクテーブルメモ１７２のアド
レスでリンクテーブルメモリ２をアクセスし、読み出し
たデータをファンクションテーブルメモリ３に送る。ユ
ースフラグが１１１１１でありテンプレートフラグが＋
Ｉ　ｉｌ＋である場合にはコントロールビットによりリ
ンクテーブルメモリ２へのデータの書き込み、読み出し
を行う。リンクテーブルメモリ２内に書き込まれるデー
タは、リンクテーブルメモリ２を参照後の処理の区別を
する情報とプロセッサユニット６でのデータ処理後火の
リンクテーブルメモリ２を参照、するときのアドレスと
、ファンクションテーブルメモリ３を参照するときのア
ドレスと、ファンクションテーブルメモリ３に送られる
データが２つペアになって動作する場合にその各々を区
別するための情報とからなる。

ファンクションテーブルメモリ３は、リンクテーブルメ
モリ２から読み出したデータの中にあるファンクション
テーブルメモリ３のアドレスによって参照される。ファ
ンクションテーブルメモリ３には主に命令のコードが貯
えてあり、データが２つペアになって動作する場合にそ
れらのデータ交換をコントロールする情報、出力データ
数、外部回路へ出て行くデータにつけるモジュール番号
、プロセッサユニット６での処理内容を指示するコード
情報、データメモリ４の読み出し、書き込み、データの
２項キュー制御、流量制御などの状態管理を行うための
情報がはいっている。ファンクションテーブルメモリ３
へのデータの書き込みはテンプレートフラグがたってい
るときに行われ、通常の処理の間はその内容が変化しな
いパーマネントな情報と、データメモリ４のアドレス情
報のテンポラリな情報とに分けである。

ファンクションテーブルメモリ３は、リンクテーブルメ
モリ２力、・らユースフラグ、テンプレートフラグ、コ
ントロールビット、命令コード、データ交換信号を入力
し、データメモリ４へ、書き込みイネーブル信号を出力
する。データメモリ４は２項演算（２種類のデータを入
力とする演算）のデータが両゛方共に揃うまで、先に到
着したデータの方を一時待たせておくためのキュー、定
数演算のための定数、ルックアップ用のテーブル、状態
遷移処理用の遷移テーブル、入出力データの格納に用い
られる。データメモリ４の書き込みイネーブル信号はフ
ァンクションテーブルメモリ３から入力する。

２項演算命令が指定され、両方のデータが揃うとファン
クションテーブルメモリ３からの入力データとデータメ
モリ４からの読み出しデータとを同時に出力し、出力用
データであれば出力データキューメモリ７が入力し、そ
れ以外のデータであればキューメモリ５が入力する。キ
ューメモリ５はデータキュー、ジェネレータキューによ
り構成される。データキューはプロセッサユニット６の
出力データ数が複数である場合や、バスインタフェース
１からデータを入力する場合、プロセッサユニット６が
ビジーとなり、データを入力できなくなるのでデータを
一時保持しておくためのメモリである。

ジェネレータキューは数値発生を行うための起動データ
、データ発生数、コントロール情報をデータメモリから
入力し、プロセッサユニット６へ、データキューの空き
がある一定値（本例ではデータキューの半分）以上ある
か否かの情報を見て出力する。

プロセッサユニット６は算術演算、論理演算、シフト、
比較、ビット反転、プライオリティエンコーディング、
分流、数値発生、コピーの機能を持つ演算回路である。

ビット反転は入力データ値のビット位置を反転したもの
を出力データ値とする処理である。プライオリティエン
コーディングは入力データ値の各ビットの値をプライオ
リティの高い方のビットから低い方のビット迄順に調べ
て、初めてビット値が′１″の値を取るビットが出現し
たら、そのビット位置を２進数整数表示して出力データ
値とする処理である。

分流はコントロールビットをみて、その値が°゛０″で
あれば、入力されたデータの中のテンプレートメモリ２
のアドレスをそのまま出力データの中のテンプレートメ
モリ２のアドレスとして出力し、コントロールビットの
値が°゛１″であれば、入力されたデータの中のテンプ
レートメモリ２のアドレスに１を加えたものを出力デー
タの中のテンプレートメモリ２のアドレスとして出力す
る処理である。

数値発生は、入力データの中のデータ値と発生個数との
増分値とを見て、入力データの中のデータ値に増分値を
発生個数分だけ順次加えていき、発生個数分だけの出力
データを発生する処理である。この機能は、繰り返しの
ある処理を行う場合や、メモリのアドレスを発生させる
場合に用いられる。この１寺の出力データの中のりンク
テーフ゛ルメモリ２のアドレスは変化せず、入力データ
の中にあるリンクテーブルメモリ２のアドレスをそのま
ま出力する。

コピーは、入力データの中のデータ値と、コピー回数を
見て、入力データの中のデータ値をそのまま出力データ
の中のデータ値にコピー回数分だけコピーして出力する
処理である。このとき出力データの中にあるリンクテー
ブルメモリ２のアドレスは入力データの中にあるリンク
テーブルメモ１７２のアドレスに出力の順で１ずつ加算
された値となる。

てロセッサユニット６への入力データの数は、１つまた
は２つであり、出力データの数は１から１６まで指定で
きる。入力データの数が１つの場合の処理を単項演算と
いい、入力データの数が２つの場合の処理を２項演算と
いう。単項演算の場合は、入力データの数が１つである
ので待ち合わせを行う必要はないが、２項演算の場合は
２つのデータが揃う迄演算が実行できないので、先に到
着したデータをデータメモリ４の中の２項キューに保存
しておき、待ち合わせを行なって、後に到着したデータ
がきた時にデータメモリの中の２項キューから読み出し
たデータと一緒にしてキューメモリ４を通してプロセッ
サユニット６での演算を開始する。即ち、２項演算に対
してはデータフロ一方式の実行制御を行っている。出力
データ数が２以上の時には、出力している間ビジーフラ
グを立てて、キューメモリ５からの入力を禁止する。

第２図は本発明のデータフロー処理装置を１モジユール
としたとき、複数のモジュールをパイプラインコントロ
ールされたリング状のバスにより接続した例を示すブロ
ック図である。図において３１はホストプロセッサ、３
２はメインメモリ、３３−３６はモジュール〃１−モジ
ュール＃４を示す。各モジュール＃１−〃４は各々第１
図に示すブロック図の構成を持ったモジュールであり、
ホストプロセッサー３１の補助処理装置として機能する
。リセット時に各モジュール内のモジュール番号レジス
タ内にモジュール番号をロードする。リングバスを流れ
るデータの内、このモジュール番号に一致したデータの
みが当該ギジュール内にとりこまれ、他のデータは素通
りするように制御される。

まず初めにセットデータを、ホストプロセッサー３１よ
り各モジュール３３−３６に向けて送り出す。ここで第
１図を参照して説明する。この初期セットデータは、フ
ァンクションテーブルメモリ３、データメモリ４、リン
クテーブルメモリ２に処理に必要な命令や制御情報など
のデータを最初にセットするためのデータである。特に
ファンクションテーブルメモリ３とリンクテーブルメモ
リ２にセットされるデータのことをテンブレー１・とい
う。以下の処理は、このテンプレートに従って行われる
。再び第２図を参照する。メインメモリ３２には画像情
報のようなデータがあらかじめ入力されているものとし
、データをメインメモリ３２から読み出して、各モジュ
ール３３−３６で処理をし、結果をメインメモリ３２に
書き込むものとする。各モジュール３３−３６はパイプ
ラインコントロールされたバスで接続されており、処理
が効率的に実行できるために、処理に応じて各モジュー
ルに処理を分割して割り当てる必要がある。各モジュー
ルは、複合化された処理機能をもっており、テンプレー
トがセットできるので処理に応じて機能を設定すること
が可能である。全てのモジュールの処理時間に空きがな
く、パイプラインがつまることができれば、最も効率的
な処理を行うことができ、処理速度も太き（なる。各モ
ジュールは、固定された単機能なものではなく、複合化
された機能を持っており、初期セットデータにより、機
能をセットできるので、無駄なく機能を割り当てること
ができ、高速処理が可能となる。従って以上の構成によ
り、パイプラインの持つ高速性と、データフローの持つ
並列実行制御性とを十分に生かし、同一のモジュールを
複数直列に接続するだけで容易に高速処理が実現できる
。

（発明の効果） 以上述べたように本発明のデータフロー処理装置によれ
ば、複雑な処理を高速に処理したい場合、一つの処理の
フローを第２図の゛ような構成の幾つかのデータフロ゛
−処理モジュールで分担させる事になるが、データがあ
るモジュールから別のモジュールへ送られる時の転送時
間の損失が軽減され、処理のパフォーマンスが向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の構成を１モジユールとしたとき、複数のモジュ
ールをパイプラインコントロールされたリング状バスに
より接続した例のブロック図、第３図は従来のデータフ
ロー処理装置の例を示すブロック図である。 図において １・・・・・バスインターフェース ２・・・・・リンクテーブルメモリ゛ ３・・・・・ファンクションテーブルメモリ及びオペレ
ーションコントローラ ４・・・・・データメモリ ５・・・・・キューメモリ ６・・・・・プロセッサユニット ７・・・・・出力データキューメモリ ３１・・・・・ホストプロセッサ ３２・・・・・メインメモリ ３３−３６・・・・・モジュール＃１−１４である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. データの行き先アドレスを貯えておくリンクテーブルメ
   モリと、前記のアドレスでアクセスされ、命令を貯えて
   おくファンクションテーブルメモリと、前記ファンクシ
   ョンテーブルメモリからの２項演算の片側の入力データ
   を一時貯えておくデータメモリと、前記データメモリか
   らのデータの待ち合わせを行うキューメモリと、前記キ
   ューメモリから出力されるデータに対して２項演算また
   は単項演算を行い前記リンクテーブルメモリへ出力する
   プロセッサユニットと、これらを接続するリング状のパ
   イプラインバスと、前記データメモリからの出力データ
   を保持する出力データキューメモリと、外部バスから前
   記リンクテーブルメモリへのデータの入力と前記出力デ
   ータキューメモリから外部バスへのデータの出力をコン
   トロールするバスインタフェースとを備え初期設定時に
   前記ファンクションテーブルメモリに任意に設定された
   命令に従って前記プロセッサユニットを動作させる事を
   特徴とするデータフロー処理装置。