JPS619750A - 並列デ−タ処理装置 - 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】 （発明の技術分野〕 この発明は、複数の同−型の基本演算要素（以後、ＰＥ
と呼ぶ）を２次元又は３次元格子状に相互に接続し、こ
れらのＰＥを同時に動作させて並列にデータ処理を行う
様にした並列データ処理装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来この種の並列データ処理装置は、通常、制御ユニッ
トからの共通の制御信号によりすべてのＰＥが並行して
動作することができ、しかも各々異なるデータに対して
処理を行う様にしている。

すなわち、すべてのＰＥは基本的には同一の動作シーケ
ンスを異なるデータに対して実行する。ただし、個々の
ＰＥ内で制御情報を持ち、これによって特定のＰＥのみ
を実行させたυ、又は個々、に異なる動作をさせること
もある程度は可能である。

しかるに、上記した様々従来の並列データ処理装置では
、多数のＰＥｋ同時に動作させ、並列にデータ処理を行
うことができる反面、経路選択や検索などの様に、多岐
に分岐して逐次に処理全行う必要があるデータ処理に対
しては、適切に処理を行うことができないという欠点が
あった。

〔発明の概要〕

この発明は、上記の様な従来のものの欠点を改善する目
的でなされたもので、各ＰＥに、そのＰＥが活性状態か
どうかを示す活性情報と、制御がＰＥにあるかどうかを
示す発火情報を持たせ、さらに、ＰＥのすべての処理結
果により停止条件を検出する機能を持たせ、各ＰＥ内に
保持した処理対象データに対して、１つ又は複数のＰＥ
から、順次に隣接近傍で活性状態の１つ又は複数のＰＨ
に制御を移しながら順次にデータ処理を行うことによシ
、多岐に分岐して逐次に処理を行う必要があるデータ処
理に対しても、容易に、かつ高速にデータ処理ができる
並列データ処理装置を提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例である並列データ処理装置
において、画像のエツジの検出を説明するために用いる
５×５画素から成る画像を示す図、第２図は、第１図の
画像に方向情報を加えて示す図、第３図は、第２図の画
像から最終的に得られる点Ａと点ＢＴｈ結ぶ経路を示す
図である。第１図ないし第３図は、画像データとその画
像内のある２点が与えられた時、その２点を結ぶエツジ
を検出する処理を説明するためのものである。第１図に
示す様に、５×５画素から成る画像及びその検出の起点
、終点となる２点Ａ、Ｂにおいて、この２点Ａ、Ｂ’ｉ
結ぶ最短経路のエツジを検出する検出方法全以下に述べ
る。

■　隣接するすべての画素間において、左側に大きな値
を持つ画素金兄る方向で方向情報を記録する。ただし、
同じ大きさの場合にはつけない。

（第２図参照〕 ■　一方の点Ａｔ起点として、順次に方向情報を追って
行き、もう一方の点Ｂの終点に到達したら、それまでの
経路が求めるべきエツジである。

（第３図参照〕 ■　上記■によるも到達しなかった場合、２点Ａ、Ｈの
起点と終点を変え、同様の処理を施す。

■　上記■、■とも点Ｂの終点に達しなかった場合は、
その２点Ａ　、Ｂｅ結ぶエツジは存在しないことになる
。

以上述べた様な検出方法を用いた場合の並列データ処理
装置において、説明を簡単に、かつ明確に表現するため
、第４図に示す例を用いて述べる。

第４図は、第１図の並列データ処理装置において、画像
のエツジの検出を説明するために用いる３×３画素から
成る画像を示す図、第５図は、第４図を考察した場合、
１回の発火により２点を結ぶ経路が得られた後に、その
経路はそのままにして別の２点を与え、かつ先に得られ
た経路と交わることなく、その２点を結ぶ経路を求める
ことが頻繁に生じる。また、この様なこと全何度も繰り
返す場合がある。ここで示す例では、この点についても
触れることにする。　　　　　　゛ さて、第４図に示す画像を扱う並列データ処理装置にお
いて、その画素数と等しい３×３個のＰＥを用いた場合
の例を、第７図に示しである。第７図は、第５図の方向
情報と各ＰＥとの対応関係會示す図である。図において
、１〜９は正方形で示すＰＥである。ただし、各隣接す
るＰＥＩ〜ＰＥＱ間の接続ラインは明記していない。ま
た、各ＰＥＩ〜ＰＥＱ内には対応する１つの画素が格納
されているものとする。１０〜１３は４個の方向情報か
ら成る十字型のグループである。

第８図はこの発明の一実施例である並列データ処理装置
における処理態様を示すフローチャート図である。第８
図にしたがって、順次にその処理画素どうしに方向情報
を記録する。これは°、各ＰＥ間に存在する画素値を隣
接する４個のＰＥに送シ、そのＰＥ内の画素値と比較す
ることによシ容易に求められる。次に、その結果の方向
情報を、第７図に示す様に十字型の４個の方向情報から
成るグループ１０〜１３に分ける。そして、この十字型
の各グループ１０〜１３の中心から見て左上に存在する
各ＰＥＩ、２，４，５に各々４個の方向情報を格納する
。このため、端部に存在するＰＥ間の方向情報金除き、
各ＰＥ間の方向情報は重複して格納されることになる。

−また、右端部と下端部の各ＰＥ３．６．７〜９には、
この方向情報は格納きれない。第７図に示す場合では、
４個のＰＥ１．２，４．５に対してのみ方向情報のグル
ープｌＯ〜１３が各々格納される。次に、この方向情報
のＰＥ内の表現方法について説明する。第９図に示す様
に、ＰＥ１４におけるＮ、Ｅ、Ｗ、Ｓで示す４個のレジ
スタ１５〜１８では、上記した十字型の４個の方向情報
を各々格納する。今、十字型の方向情報の中心から見て
、外に向いている矢印の場合には「１」ヲ、内に向いて
いるか、矢印が存在しない場合には「０」ヲその表現と
して用いる。

また、■で示すレジスタ１９は制御がそのＰＥにあるか
どうかを示す発火情報を得るために用いられ、この■レ
ジスタ１９の値が［月となった場合に発火−号が伝播さ
れたことになる。ＦＴ　、　ＦＰで示す各レジスタ２０
．２１は、発火信号がそのＰＥ’ｔ−既に伝播したかど
うかを示す外に、最終的な経路を示すために用いられる
。ちなみに、ＦＴレジスタ２０は発火によシ得られるす
べての経路を表わすのに用いられ、ＦＰレジスタ２１は
起点と終点を結ぶ経路を表わすのに用いられる。起点と
終点を変えて、何度も経路選択全行った場合にも、ＦＰ
レジスタ２１にその経路がすべて格納される。

（４起点、終点ＰＥ指定 起点のＰＥに対する情報は、第９図にＰで示すレジスタ
２２に格納する。すなわち、起点となるＰＥのＰレジス
タ２２を「１」とし、他は「０」とする。終点には同じ
くＱで示すレジスタ２３を用いる。設定値は起点と同じ
く、終点のＰＥのＱレジスタ２３のみヲ「１」とする。

さて、上記（１）及び（２）で述べた値の設定を、第７
図に示すＰＥＩに施した結果を、第１０図に示している
。第１０図に示すＮ、Ｅ、Ｗ、Ｓに相当する各レジスタ
Ｎｌ、Ｅｌ。

Ｗｌ、Ｓｌは、第７図に示す方向情報のグループ１０を
表わし、ＦＴレジスタＦＴＩの初期値は同。

１１図に示すＮ、Ｅ、Ｗ、Ｓに相当する各レジスタは、
第７図に示した様に値を設定する。ＦＴレジスタ２０の
初期値はすべて「０」、起点となるＰＥ１のＰレジスタ
ＰＥＩが「１」、終点となるＰＥ４のＱレジスタＱ４が
「１」となる。

（３）起点ＰＥ発火 Ｐレジスタ２２が１１」であるＰＥで、発火信号を生成
する。

（４）隣接ＰＥ発火、活性化テスト、履歴記憶。

処理 以下では、上記４項目に関してまとめて説明する。ただ
し、ここで用いる例では、優先度による発火信号の制御
を使用しないため、優先度テストの項目は省略する。

まず、発火信号が伝播された各ＰＥでは、次の処理を行
う。

■　もし、ＦＴレジスタ２０がＦＩＰレジスタ２１の少
なくとも１つが「１」であれば、何にもしない（発火信
号は消える）。

■　ＦＴレジスタ２０．ＦＰレジスタ２１のどちらも「
０」ならば、 ・ＦＴレジスタ２０の値ヲ１１」とする。

−■レジスタ１９の値’ｔ　Ｉｌｌとする。

・Ｎ、Ｅ、Ｗ、Ｓの各レジスタ１５〜１８の値が、口」
の方向のＰＨに発火信号ｋ［ｆｆｌ播する。

・発火信号が通過したＮ、Ｅ、Ｗ、Ｓの各レジスタ１５
〜１８の値を反転する。

この処理を、次に詳細に説明する。もし、ＦＴレジスタ
２０の値が「１」であれば、起点から発した発火信号が
既にそのＰＥに達していることになる。

この発明によって最終的に求める経路は、起点と終点を
結ぶ最短経路であるため、後から到達した発火信号は明
らかに起点からより長い経路を経てそのＰＥに達してい
るため、この信号は無視する。

また、ＦＰレジスタ２１が「１」　であれば、以前の発
火によって求められた経路に対して、現在の発火信号が
到達していることになるため、この信号も無視する。次
に、もしこのＦＴレジスタ２０゜ＦＰレジスタ２１がど
ちらも　「川であれば、このＰＥは発火信号を受は取る
。そのため、まず、ＦＴレジスタ２０を　［１，１とし
、他の発火信号を受は付けない様にする。次に、制御が
このＰＥに移動したことを示すために、■レジスタ１９
を　「月とする。また、Ｎ、Ｅ、Ｗ、Ｓの各レジスタ１
５〜１８の値が「１」でおる方向のＰＥに発火信号を伝
播するには、先の方向情報の記録において、十字型の方
向情報の中心から外に向いている矢印に対して「１」を
割り付けたことになる。また、信号が通過した各レジス
タの値を反転するのは、次の理由による。まず、隣接Ｐ
Ｅから発火信号が送られて来た場合、その方向にあるレ
ジスタの値は「０」となっているため、これを［月に変
化させる。後に、レジスタが「１］となっている方向に
信号が伝播するが、ここで、そのレジスタの値’ｔ　ｒ
ＯＪとする。

すると、発火信号が送られて来た方向のレジスタの値だ
けが「１」となって残る。これが、後の経路の発見の際
に使用できるからである。

（５）停止条件テスト 発火信号が受は取られた各ＰＥで、停止条件テス）ｋ行
う。これは、各ＰＥのＱレジスタ２３を調べ、その値が
「１」であれば停止とみなされる。

この場合、全ＰＥ全制御する制御部に停止ヲ阪える必要
がある。またもし、発火信号が終点のＰＥに達する前に
消滅してしまったり、ループを描いた場合にも、この情
報を制御部に伝えなければならない。そこで、Ｓｕｍ　
−Ｏｒ　−Ｔｒｅｅという手法を用いる。これは、全Ｐ
Ｅの指定したレジスタの値のＯＲ’にとシ、その値を制
御部に送るものである。

例えば、停止条件テストヲ行う場合には、■レジスタ１
９の値とＱレジスタ２３の値の論理積の５Ｌｆｎ−Ｏｒ
　−Ｔｒｃｃ　ｆ求める。これが「１」となった時に、
終点のＰＥ（Ｑレジスタ２３が１１」）に発火信号が徴
わった（■レジスタ１９がｒｌＪ　）ことになる〇また
、発火信号が消滅したシ、ループを描いた場合も、■レ
ジスタ１９の値のＳｕｎ　−Ｏｒ　−Ｔｒｅｅ　ｆとる
ことによシ検出できる。

さて、第１１図に示す様な例に、上記（３）　、　（４
）　。

（５）の各処理を施した楊合金順次にトレースして見る
。その結果は、第１２図に示している。まず、第１１図
に示すＰＥＩが発火する。これは、ＰレジスタＰ１が「
１」であることによる。その結果、ＦＴレジスタＦＴ１
．Ｖレジスタ■１が「ｌ」となる。次に、Ｎ、Ｅ、Ｗ、
Ｓの各レジスタＮ１．Ｅ１゜Ｗｌ　、　Ｓ　１の内、値
が「１」であるＮレジスタＮｌ。

ＥレジスタＥ１の方向のＰＨに発火信号が伝播して行き
、この各ＮレジスタＮｌ、ＥレジスタＥ１が反転される
。次に、ＰＥ２へ送られた発火信号により、ＦＴレジス
タＦＴ２．Ｖレジスタｖ２が「１」となり、その発火信
号が北方向、南方向へ伝播し、発火信号が通過したＮレ
ジスタＮ２．ＳレジスタＳ２．ＷレジスタＷ２の値が反
転される。

以下、ＰＥ４．ＰＥ５に関しても同様の処理が施される
。ただし、ＰＥ４では一連の処理の後に、ＱレジスタＱ
４が「１」となっているため、終了信号が制御部に送ら
れ、ここで停止ルーチンに入る。

（６）　　停止ルーチン 路は、その中で起点と終点を結ぶ１本の経路のみである
。そこで今、トリー構造に広がった経路（すなわち、Ｆ
Ｔレジスタ２ｏが「１」となっている経路）の中から、
起点と終点を結ぶ経路を見付ける。以下に、そのアルゴ
リズムを示ス。

・先の起点と終点金入れ換える。すなわち、先程起点で
あったＰＥのＰレジスタ２２　ｋ　ｒＯＪとし、Ｑレジ
スタ２３　ｉ　ｒＩＪとし、終点であったＰＥのＰＬ／
ジスタ２２　ｗ　ｒｌｊとし、Ｑレジスタ２３ｒｌ′Ｏ
，ｌとする。

・全ＰＥのＦＴレジスタ２０　ｉ　１’−ＯＪとする。

・上記（４）　、　（５）と同様の処理を行う。（ただ
し、ＦＴレジスタ２０と共にＦＰレジスタ２１も更新す
る。） 以上の処理により、求めるべき起点と終点を結ぶ経路が
得られる。

先程の例にしたがって、この停止ルーチンを実行してみ
る。まず、処理前は、第１２図に示す様な値を各ＰＥが
保持している。最初に起点と終点全ＰＥのＦＴレジスタ
２　Ｏｔ　ｒ釦とする。これらの処理後、起点のＰＥ４
から発火信号を送った場合の信号の流れ、及びその後の
各レジスタの値を調べる。先の隣接ＰＥ発火の処理結果
から分かる様に、信号が伝播した後のＰＨの各レジスタ
は、その信号が流れて来た方向のレジスタのみが「１」
となっていた。すなわち、第１２図においては、ＰＥ４
はＥレジスタＥ４のみが、ＰＥ５はＮレジスタＮ５のみ
が、そして、ＰＥ２はＷレジスタＷ２のみがそれぞれ「
１」となっていた。この状態で、隣接ＰＥ発火をもう一
度ＰＥ４から行えば、順次に求めるべき経路にだけ発火
信号が流れて行き、必ず終点（元の起点）に達すること
が分かる。これは、トリー構造で云えば、第１３図に示
す様に、その葉から根へもどっていることになシ、求め
るべき経路を信号が伝播して行くことに他ならない。

また、その際に通ったＰＥのＦＰレジスタ２１が１１」
になシ、かつ各ＰＥの信号が入力された方向のレジスタ
のみが「１」となる。この処理結果を、第１４図に示し
ている。ここで、ＦＰレジスタ２１１つのみが「１」で
あるため、そちらに矢印が向く様にする。この状態を、
第１５図に示している。

この結果、起点から終点に向う経路が求められているこ
とが分かる。これは、常に起点と終点を結ぶ最短経路を
示す。

以上の説明は、３×３画像に対して考察を加えたもので
あるが、この発明では、決してこの数を限定するもので
はない。任意の個数の画素を持った画像に対しても応用
することができる。また、説明の際には、エツジの検出
を一例として取り上げたが、その他にも線分の検出、ル
ート選択、論理回路におけるレイアウト設けなどにも応
用できる。また、以上述べた例は、ＰＥｔ−２次元格子
状に相互接続した例について示したが、３次元格子状の
場合にも同様に拡張できる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した様に、並列データ処理装置にお
いて、各ＰＥに、そのＰＥが活性状態がどうかを示す活
性情報と、制御がＰＥにあるかどうかを示す発火情報を
持たせ、さらに、ＰＥのすべての処理結果によシ停止条
件を検出する機能を峙たせ、各ＰＥ内に保持した処理対
象データに対して、１つ又は複数のＰＥから、順次に隣
接近傍で活性状態の１つ又は複数のＰＥに制御を移しな
がら順次にデータ処理を行う様にしたので、経路選択や
データ検索の様に、多岐に分岐して逐次に処理を行う必
要があるデータ処理に対しても、極わらず、単純な動作
の繰り返しで複雑なデータ処理を行うことができるため
に、この種の従来例のものと比べて、複雑なアルゴリズ
ムやプログラムは必要とせずに、単純な動作の繰り返し
だけで、処理対象データに最も適したデータ処理全自動
的に行うことができるという優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である並列データ処理装置
において、画像のエツジの検出を説明するために用いる
５×５画素から成る画像を示す図、第２図は、第１図の
画像に方向情報を加えて示す図、第３図は、第２図の画
像から最終的に得られるＡＡと点Ｂを結ぶ経路を示す図
、第４図は、第１図の並列データ処理装置において、画
像のエツジの検出を説明するために用いる３×３画素か
ら成る画像を示す図、第５図は、第４図の画像に、方向
情報を加えて示す図、第６図は、第５図の画像から最終
的に得られる点Ａと点Ｂ’に結ぶ経路を示す図、第７図
は、第５図の方向情報と各ＰＥと種の処理態様を説明す
るための図である。 図において、１〜９，１４・・・基本演算要素（ＰＥ）
、１０〜１３・・・方向情報から成る十字型のグループ
、１５〜１８・・・Ｎ　、　Ｅ　、’Ｗ　、　Ｓの各レ
ジスタ、１９・・・Ｖレジスタ、２０・・・ＦＴレジス
タ、２１・・・ＦＰレジスタ、２２・・・Ｐレジスタ、
２３・・・Ｑレジスタである。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分金示す。 第１図 第２図　　　　第３図 第４図 第５図　　　第６図 ６　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｆ３第
７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 手続補正畳（自発） 昭オロ６０年７月２３日 時訂庁長宮殿 １、事件の表示　　　特願昭５９−１３０Ｌ１４１号２
　元糊の名称　　　並列データ処理装置３、禰ＩＥをす
る者 事件との関係　　特許出願人 １）１゛ ｉｌ＋　　明細書の元糊の詳細な説明の欄。 （２１明、細書の図面の簡単な説明の個。 ５、補正Ｏ内容 （１）　　明細書第４頁第１７行の「点Ｂの終点に」を
、［終点Ｂ［ＪＫ補正する。 （２）同第４頁第２０行の「によるも」を、「によって
」に補正する。 （３）同第５頁第８行の「第１図は並列−・・・・・・
・・において、」を削除する。 （４）同第９頁第６行の「ＰＥｓ　＊　Ｊ　ｋ削除する
。 （５）同第９頁第１１行の「ＰＥ１」を＋１”’ｐｔＪ
に補正する。 （６）同第１１頁第１２〜１３行の「伝播するＫは」を
、「伝播するのは」に補正する。 （１）同第１１頁第１５行の「ことになる。」を。 「ことによる。」に補正する。 （８）同第１５頁第５〜６行の「様な」を削除する。 （９）同第１７頁第５行の「設け」を、「設計」に補正
する。 （１０）同第１８頁第１７〜１８行の「第１図の並列・
・・・・・・・・において、」を削除する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 演算機能とデータ転送機能を備えた基本演算要素を、２
   次元又は３次元格子状に複数個接続した並列データ処理
   装置において、前記各基本演算要素に、その基本演算要
   素が活性状態かどうかを示す活性情報と、制御が前記基
   本演算要素にあるかどうかを示す発火情報を持たせ、さ
   らに、前記各基本演算要素のすべての処理結果により停
   止条件を検出する機能を持たせて成り、前記各基本演算
   要素内に保持した処理対象データに対し、指定した１つ
   又は複数の基本演算要素から、順次に隣接近傍で活性状
   態の１つ又は複数の基本演算要素に制御を移しながら、
   多岐に分岐して並列にデータ処理を施して行き、かつそ
   の処理結果の履歴情報を残しておくことを特徴とする並
   列データ処理装置。