JPS6219962A - 並列処理方式 - 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】 〔目　次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段 作用 実施例 プログラム実行部（第１図） 処理例（第２図） 発明の効果 〔概　要〕 ＰＲ（）ＬＯＧ等のカット機能を含む非決定性プログラ
ムの並列処理の制御方式である。質問データのボディ又
は、ユニファイするルールのボディにあるカット記号の
個数を累積した値から、処理済のカットの個数を減じた
値を保持するカットレベルレジスタを設ける。ゴールス
タックには、各ゴールのスタック時の該レジスタ値を保
持し、力・ノド処理に使用する。このようにして、ゴー
ルスタックの中で、レジスタ値がＯを持ち、且つ有効な
ゴールがあれば他処理装置へ分割する候補とする。

〔産業上の利用分野〕 本発明はいわゆる非決定性プログラムの処理に係り、特
に該処理を複数の処理装置で実行するための並列処理方
式に関する。

人工知能の研究分野等において、例えばＰＲＯＬＯＧと
よばれるような非決定性プログラミング言語が使用され
る。

よく知られていするように、ＰＲＯＬＯＧで記述される
プログラムは、ルールとよばれるデータの集まりで構成
され、質問データをルールと照合して、所定の関係を満
足するという意味で質問にマツチするルールを検索し、
マツチするルールによって、次の質問データを構成する
という処理の反復によって、プログラム実行が進行する
。

このような処理を次々に構成される質問について進める
ことにより、次の質問データを構成する処理において、
変数の値が逐次確定するというような過程を経て、最後
に質問が空になったときに、例えば変数に与えられてい
る値によって解が求まる。

■の質問にマツチするルールは一般に複数存在し得るの
で、ＰＲＯＬＯＧプログラムの実行の全体は、そのよう
な複数のルールがある処理ステップで分枝を有する探索
木を構成し、一般に、■の質問入力について複数組の解
が存在し得る。

従って、複数の処理装置の並列処理によって、複数組の
解の探索を並行に進めることは特に有用である。

〔従来の技術〕

ＰＩ？０ＬＯＧプログラムは、ルールの集まりとして構
成され、各ルールは下記の形式を有する。

ヘッドニーボディ こ−で、ヘッドは１個の述語、ボディは１個の述語か、
“、”で連結された２個以上の述語からなる述語列（即
ち、述語、述語、−・−１述語）、又は空であり、ボデ
ィが空のルールはヘッドのみの形式とする。

述語は、 述語名（引数、引数１−’ｌ　引数） の形式を持つ。こ＼で引数は定数、変数又は構造体であ
り、定数は小文字で始まる文字列、変数は大文字で始ま
る文字列であり、構造体は、構造体温（引数、引数、・
−１引数） の形式を持つ。又、述語名及び構造体温は小文字で始ま
る文字列である。

このようなルールの列で構成されるＰＲＯＬＯＧプログ
ラムの実行は、例えば“？−述語列（、又は述語）”の
形式で指定される質問を入力することによって開始され
る。この質問の質問データである述語列（又は述語）を
ゴールという。

プログラムの実行は、ゴールと同じ述語名のヘッドを持
つルールを探索し、一致したら両者の引数を比較して、
各対応位置の引数が所定の関係にあれば両者のマツチが
得られたとする。

マツチが得られた場合には、そのルールのボディを新た
にゴールとして上記の処理を進める。このとき、ボディ
を構成する述語の引数の変数に既に定まる値がある場合
には、その値によって置換する等の処理をして、新ゴー
ルとする。（上記の、ゴールとルールのヘッドとのマツ
チを得、要すればそのボディの変数に所要の置換を行う
処理を、以下においてユニファイという）。

このようにして、ゴールのすべての述語が、ボディの空
なルールとユニファイすることにより、解の一つに達す
るプログラム実行は終わる。

しかし、一つのルールの述語とユニファイされるルール
は複数個あり得るので、そのような場合にはそのステッ
プで探索木の分枝が生じ、それぞれの分枝についての個
別の実行が有り得る。

こ゛のような実行態様を考慮して、以下に述べるような
並列処理方式が提案されている。

即ち、前記のようにＰＲＯＬＯＧプログラムの実行の全
体は探索木の構造となるが、その分枝点に到達した処理
装置が分枝の１技の処理を深める方向に処理を進めれば
、一般に未処理の枝が残るようになる。

従って、分枝点において処理を分割することにすれば、
並列処理のための分割点の候補が、処理の進行に伴って
自動的に設定される。

この分枝点とは、前記ＰＲＯＬＯＧプログラム実行の説
明から明らかなように、質問データを構成する１述語と
のマツチを探索する必要のあるルール、より具体的には
質問データの述語名と同じ述語名をヘッドに持つルール
、が複数個ある場合を言っている。

このような分枝点において、未処理の質問データの１組
を分割し、要すれば、走査開始点とすべき先頭のルール
を指定して、それらを遊び状態の処理装置に渡せば、そ
の処理装置は以降の処理を、分割元との通信等の必要無
く、すべて単独に実行することができる。

第３図は、このような方式で並列処理を実行するための
情報処理システムの一構成例である。

図において、各処理装置１は、それぞれ独立にＰＲＯＬ
ＯＧを実行できる処理装置である。

各処理装置１は、隣の処理装置１で発信又は中継される
要求メツセージを、通知線２から受は取る。このとき、
もし前記の意味で分割できる処理がある場合には、交換
機３を介して該要求の発信元処理装置１へ、前記のよう
な所要の分割データを送ることにより、処理を分割する
。

分割すべき処理が無い場合には、通知線２により、受信
した要求メソセージを次の処理装置１へ中継する。又、
自身が遊び状態になった場合には、要求メソセージを生
成して、次の処理装置１へ発信する。

なお、各処理装置１は交換機３を介して゛周辺装置４と
接続し、プログラム、データ等の入出力及び外部との通
信を行うことができる。

第４図は各処理装置１の一構成例を示すブロック図であ
る。

受信部２０は交換機３を経て、周辺装置４又は他の処理
装置１から、ルールのデータ、質問データ及び所要の制
御情報等を受信して、プログラム実行部２１に渡す。

プログラム実行部２１は受は取った質問データによって
プログラムを実行し、又併せて処理を分割するため９情
報を構成する。

通知制御部２２は通知線２３．２４と接続し、通知線２
３から要求元処理装置１のアドレスを表示する要求メツ
セージを受信すると、これを分割制御部２５に通知し、
分割制御部２５から、分割する処理が無い旨の応答が有
ったときは、受信したメソセージを通知線２４により隣
接処理装置へ中継する。又、遊び状態になると、自処理
装置アドレスを表示する要求メツセージを発信する。

要求メツセージを受信し、プログラム実行部２１に分割
する処理がある場合には、分割制御部２５は所要の情報
をプログラム実行部２１から取り出して、送信部２６か
ら交換機３を経て、要求元処理装置宛に送出する。又、
プログラム実行部２１内の該当処理を処理済とする。

第５図はプログラム実行部２１の主要部の一構成例を示
すブロック図である。

処理部２７は記憶部２８のデータによってプログラムを
実行する。記憶部２８のデータテーブル３０にはプログ
ラムを構成するルールと、質問のデータがテーブル形式
で保持される。

ゴールスタック３１は、データテーブルし３０上の、次
に探索するルールを指すポインタ　（以下において、ル
ールポインタという）と、ゴールのデータを指すポイン
タ（以下において、ゴールポインタという）の対を、い
わゆるスタック方式で格納する領域である。

作業域３２には、処理中の述語内の変数の値及びその他
の制御情報が保持される。

次に、第１表に示す簡単なルールに、質問として、？−
ｆ（ａ、Ａ）、ｐ（Ｂ、Ｃ）が与えられた場合を例とし
て、処理の分割を説明する。

第６図は、該処理における、１つの処理装置１のデータ
テーブル３０とゴールスタック３Ｉの状況を示す。図に
おいて、ゴールスタックの各項の、ｇはゴールポインタ
、ｒはルールポインタを示すものとする。

第６図の（ａ）に示す初期状態では、ゴールポインタが
データテーブルの最終項にある質問データの最初の述語
ｆ　（ａ、　Ａ）を指し、ルールポインタは先頭のルー
ルのヘッドを指している。

従って、ルールの先頭からｆ（ａ、Ａ）とマツチするル
ールを走査し、第３のルールｆ　（ａ、　ｂ）でマツチ
するので、Ａにはｈが代入され、このルールはボディが
ないので、質問の次のゴールを処理するために、ゴール
スタックに第２項が追加されて、ゴールとしてｐ　（Ｂ
　、　Ｃ）をポイントし、ルールポインタは先頭のルー
ルを指す。

又、ゴールスタックの第１項は、いわゆるバンクトラン
クのために、ルールポインタを次の第４のルールへ移す
。

ゴールｐ（Ｂ、Ｃ）は、第１のルールとユニファイされ
るので、次のゴールは第１のルールのボディのｆ（Ｘ、
Ｙ）になり、それを指すゴールポインタがゴールスタッ
クの第３項としてスタックされ、第２項のルールポイン
タは、前記と同様に、次の第２のルールへ移される。

このようにして、１つの処理装置１内の処理が進められ
るが、もし第６図のｉｂ）又は（Ｃ）の状態において、
他の処理装置１からの要求メツセージを受信した場合に
は、例えば、ゴールスタックの最終項より前の１項のゴ
ールポインタ及びルールポインタの情報、及び所要の変
数値等を通知して、自身のゴールスタックからは、その
項を除くことにより、有効に処理の分割ができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＰＲＯＬＯＧ等には、公知のようにカッ）　（ｃｕｔ）
　　と呼ばれる機能がある。

カットは、ルール等の中で、述語と同等の位置に記述さ
れる「！」で表されるカット記号によって指定され、カ
ット記号より後の述語列の操作の結果として、該カット
記号より以前の述語列の操作へ戻ることを禁止するもの
である。

前記第１表に示したルールにカットを追加して、第２表
のように変更したものとし、質問として、？−ｆ（ａ、
Ａ）＋！、ｐ（Ｂ、Ｃ）が与えられた場合を例として、
処理を第７図を参照して説明する。

第７図（ａ）では、第６図の場合と同様に、最初のゴー
ルと走査開始点がポイントされている。

走査の結果、ルールの第３項と、ｆ（ａ、Ａ）がユニフ
ァイされるので、（ｂ）に示すように、ゴールスタック
の第１項のルールポインタは、次のルールを指定するよ
うに変更される。

又、ユニファイしたルールにはボディがあるので、その
ボディを新たなゴールとするように、スタックの第２項
が追加される。

ゴールスタックの第２項の指定を実行子ると、ゴールが
カット記号であるので、この実行は完了して、ゴールス
タックのこの項は除かれる。又、ルールｆ（ａ、ｂ）の
ボディを完了したことになるので、質問のゴールに戻り
、ゴールｆ　（ａ、　Ａ）の処理はカットされるので、
ルールポインタの値を無効を示すナル（ｎｕｌｌ）記号
とし、ｆｃ）に示すように次の述語をゴールとして指定
する。

このようにカット指定のあるプログラムを前記従来の並
列処理方式によって処理した場合には、例えば第７図（
ｂｌの状態で要求メツセージを受は取ると、ゴールスタ
ックの第１項で指定される処理を分割するので、前記の
ように第３のルールのボディのカットが効果するべきで
あるにも関わらず、それが無視されて、質問のゴールｆ
（ａ、Ａ）とルールｆ（ａ、ｃ）とのユニファイ及びそ
れ以降の処理が実行されてしまうという問題があり、前
記並列処理方式ではカット機能を使用できなかった。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 第１図は、本発明の構成を示すブロック図である。

図は、前記処理装置ｌのプログラム実行部２１に代わる
、プログラム実行部の詳細構成を示し、４０は処理中の
カットの多重レベルを示すカットレベルレジスタ、４１
はゴールスタックである。

〔作用〕

本発明のプログラム実行部は、以下に述べるカットに関
する処理の他は、前記従来のプログラム実行部２１と同
様に動作する。

カットレベルレジスタ４０は、処理中において、現に処
理中のゴールが何重のカント記号を経過した、カントの
多重レベルにあるかを示す数値を保持する。

ゴールスタック４１のスタックの各項は、従来と同様の
ゴールポインタｆｇ）及びルールポインタ（ｒｌの他に
、その項のゴールについて、その処理が何重のカントの
中にあるかを示すカットレベル値（Ｃ）を存する。

カントレベルレジスタ４０の値、及びゴールスタック４
１の各項のカットレベル値（Ｃ）は、カット記号をボデ
ィに含むルールを処理した場合、及びカットを処理した
場合に所定の更新が行われる。

このようにして処理をしているときに要求メツセージを
受は取った場合には、ゴールスタックの最終項より前の
項の中から、カットレベル値が０であり、ルールポイン
タが有効である（ナルでない）項を選び、それを分割す
る。

この構成により、分割される処理は、カットの影響がな
く、且つ走査すべきルールが存在するゴールの処理とな
り、前記の問題は解消される。

〔実施例〕

１立久ｉ人夫丘皿 第１図において、　本発明のプログラム実行部は、以下
に述べるカットに関する処理の他は、前記従来のプログ
ラム実行部２１と同様に動作し、処理部２７は記憶部２
８のデータによってプログラムを実行する。

記憶部２８のデータテーブル３０には、プログラムを構
成するルールと質問のデータがテーブル形式で保持され
ている。又、作業域３２には、処理中の述語内の変数値
及びその他の制御情報が保持される。

カットレベルレジスタ４０の値（以下において、ｃｕｔ
ｌｅｖｅｌとして示す）は最初Ｏとし、質問データのボ
ディ又は、ユニファイするルールのボディにあるカット
記号の個数を累積した値に更新され、ゴールスタック４
１の各項のＣは、その項がスタックされるときのｃｕｔ
ｌｅｖｅｌに等しくされる。

又、カット処理を実行したときは、ゴールスタック４１
の各項を、順次以前に遡ってｃ　＜　ｃｕｔｌｅｖｅｌ
の項に到達するまで調べ、Ｃ≧ｃｕｔｌｅｖｅ［の各項
について、ｒ　＝ｎｕｌｌとして処理を不要にし、且つ
Ｃを１減じる。その後ｃｕｔｌｅｖｅｌも１減じる。

処理± 以上の処理を前記第７図と同様の場合について、第２図
を参照して以下に説明する。

第２図（ａｌにおいて、ゴールポインタ（ｇｌとルール
ポインタ（ｒｌは従来と同様であり、こ＼でゴールポイ
ンタが指す質問データのボディに、カット記号が１個あ
るので、カットレベルレジスタ４０の値であるｃｕｔｌ
ｅｖｅｌは１にセットされる。

こ＼でｆ（ａ、Ａ）と第３のルールとのユニファイが行
われて、（ｂｌに示すように、ゴールスタック４Ｉの第
１項のルールポインタ（０は次のルールを指定するよう
に変更される。ユニファイした第３のルールには図示の
ようにカット記号を１個含むので、ｃｕｔｌｅｖｅｌは
＋１して２となり、Ｃの値もｃｕｔｌｅｖｅｌの値２に
設定される。

ユニファイしたルールにはボディがあるので、そのボデ
ィを新たなゴールとするように、スタックの第２項が追
加される。

ゴールスタックの第２項の指定を実行すると、ゴールが
カット記号であるので、この実行は完了して、ゴールス
タックのこの項は除かれ、（Ｃ）に示す状態になる。

力・７トが実行されたので、（ｂ）から（Ｃ１に移行す
る過程で、ゴールスタック４１が遡って調べられる。

現在は２項しかないので、第１項のみ処理され、Ｃ≧ｃ
ｕｔｌｅｖｅｌを満足するので、Ｃは−１して１になり
、ルールポインタ（ｒ）はナルにされる。これでスタッ
クの遡行処理が終わり、その後ｃｕｔｌｅｖｅｌも−１
して１にされる。

ルールｆ（ａ、、ｂ）のボディを完了したことになるの
で、ｆｃ）におけるゴールスタック４１の最終項のゴー
ルポインタ（ｇ）は質問データに戻り、次の述語をゴー
ルとして指定する。

質問データの第２の述語はカット記号であるので、カッ
ト処理が実行され、第２図Ｆｄｌに示すように、次の処
理を示すゴールポインタ（ｇ）は質問データの第３の述
語に移る。又、前記の場合と同様に、ゴールスタック４
１の遡行処理の結果、第１項のＣ及びｃｕｔｌｅｖｅｌ
がそれぞれ−１されて、何れもＯになる。

ゴールスタック４１の第２項の指すゴールは、第１のル
ールとユニファイされるので、ゴールスタック４１は（
ｅ）に示す状態になる。そこで、ゴールスタック４１の
第３項により、第１のルールのボディをゴールとして、
第３のルールとのユニファイが実行される結果、（ｆ）
の状態へ移行する。

その場合に、ユニファイしたルールにカット記号が１個
あるので、前記と同様にｃｕｔｌｅｖｅｌは＋１されて
１となり、スタック第３項のＣもｃｕｔｌｅｖｅｌと同
じ１に設定される。

このようにして処理をしているときに要求メソセージを
受は取った場合には、ゴールスタックの最終項より前の
項の中から、Ｃ＝Ｏで、ルールポインタが有効である（
ナルでない）項を選び、それを分割する。即ち、第２図
（ａ）〜（ｆ）に示した状態では、（ｅ）又は（ｆｌの
場合のスタックの第２項のみが分割可能となり、例えば
（ｂ）の状態でスタックの第１項の処理が分割されると
いうようなことを避けることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、ＰＲＯ
ＬＯＧプログラム等の並列処理が、カットを含むルール
にも適用可能になるので、情報処理システムの性能、効
率を改善するという著しい工業的効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例構成ブロック図、第２図は本発
明の処理説明図、 第３図は情報処理システムの一構成例ブロック図、第４
図は処理装置の一構成例ブロック図、第５図はプログラ
ム実行部の一構成例ブロック図、第６図は従来の処理説
明図、 第７図は従来のカット処理説明図 である。 図において、 １は処理装置、　　　　２．２３．２４は通知線、３は
交換機、　　　　　４は周辺装置、２０は受信部、　　
　　　２１はプログラム実行部２．２２は通知制御部、
　　　２５は分割制御部、２６は送信部、　　　　　２
７は処理部、２８は記憶部、　　　　　３０はデータテ
ーブル、３１．４１はゴールスタック、 ３２は作業域、 ４０はカットレベルレジスタ 本発明のｎｆ＋１（ＪＩＩ　ｔ＋’！成ブロック図第１
図 情報処理システムの一構成例ブロック図第３図 第２図ｔａ＋〜（Ｃ１ 処理装置の−ｔ１４成例ブロック図 第４図 プログラム実行部の従来構成ブロック図第５図 第６図 従来″糸′ｙ処冒説明図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １以上のルールからなるデータから、質問データと所定
   の関係を満足するルールを探索し、該所定の関係を満足
   する１のルールと該質問データとに基づいて次の質問デ
   ータを構成する処理を反復し、 １の該質問データについての上記処理の、上記探索の対
   象とすべき所定条件を有する２以上のルールがある場合
   に、該質問データに始まる処理の未処理部分を実行する
   ための情報を順次スタックし、 該質問データが所定のカット記号である場合には、該未
   処理部分の所定部分の処理実行を禁止するようにされた
   処理を実行する処理装置を複数台有し、 各処理装置は他の処理装置からの要求があったとき、上
   記スタックした１の質問データに始まる未処理部分の処
   理を、該要求元処理装置に分割するようにした情報処理
   システムにおいて、 該所定の関係を満足したルールに含まれる未処理のカッ
   ト記号の個数の累積値であるカットレベルを保持するカ
   ットレベルレジスタ（４０）、及び、上記スタックされ
   た各質問データごとに該質問データをスタックしたとき
   のカットレベルの値を保持し、該値は所定条件でカット
   記号が処理されるごとに、減少されるようにした手段（
   ４１）を有し、 該スタックされた質問データは、該保持されるカットレ
   ベルが０の場合に限り、該質問データに始まる処理を、
   前記分割の候補とされるように構成されていることを特
   徴とする並列処理方式。