JPS6236580B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はプロセツサ間のデータ伝送をパケツ
ト交換方式を用いて行なうマルチプロセツサ方式
の実時間信号処理装置に関する。

近年の情報処理技術，計測制御技術等の進歩に
伴い、実時間で高速な信号処理を行ないたいと言
う要求が各方面で生じている。この信号処理とい
うのは、入力信号に対してある種のまとまつた演
算を実行することである。この複雑な演算を行な
うには従来は大型計算機を用いて処理している。
しかし、入力信号処理数が増えたり高速な演算処
理をするためには、時間的に並列に入力信号を演
算処理しなければならないので、複数個の大型計
算機が必要となり、コストが非常に大きなものと
なる。また、制御も複雑なものになり、このよう
な大型計算機の演算に割り当てられる時間が不十
分な場合も生じる。

一方、半導体技術、とりわけLSI技術の発展に
より１個または数個のチツプである程度の信号処
理を高速に実行することのできるマイクロプロセ
ツサと称される集積回路部品が開発されている。
マイクロプロセツサの詳細に関しては、たとえば
昭和53年５月10日電子通信学会発行、監修相磯秀
夫「マイクロコンピユータとその応用」を参照さ
れたい〔文献１〕。このマイクロプロセツサは１
つのもつ演算能力としては大型計算機に比して小
さいが各演算専用にプログラムすることができる
ので演算処理を非常に高速で実行できる。このよ
うなプロセツサを複数個用いることにより従来の
大型計算機で行なわれているような信号処理を行
なうことが考えられており、これを一般にマルチ
プロセツサ方式と称する。このマルチプロセツサ
方式による信号処理では、従来の大型計算機に行
なわせていたある種のまとまつた演算は細かい基
本演算に分割され、例えば、ひとつのプロセツサ
では対数，平方根，指数関数演算更にはFFT演
算のような処理を一単位としてその演算を専用に
実行することになる。複数個のプロセツサである
種のまとまつた演算を行なう場合、高速な実時間
信号処理に適しかつ演算の変更等の柔軟性，拡張
性を持つようにするにはそれらのプロセツサをど
のように接続したらよいかが問題となる。

従来より用いられているマルチプロセツサの構
成法として代表的なものを第１図と第２図に示
す。マルチプロセツサの構成法の詳細に関しては
たとえば、電子通信学会誌1977年２月号P.125〜
P.135を参照されたい〔文献２〕。第１図は一般に
多重バス方式といわれる構成である。第１図にお
いて、参照数字１はプロセツサ、参照数字２はバ
スコントローラ、参照数字３は入出力バス、参照
数字４は共通バスを表わす。複数個のプロセツサ
Ｐ、バスコントローラＣを複数本のバス４で結ん
だ構成となつている。第２図は一般に環状バス方
式といわれる構成である。第２図において参照数
字１はプロセツサ、参照数字２はバスコントロー
ラ、参照数字３は入出力バス、参照数字５は環状
バスを表わす。複数個のプロセツサＰ、バスコン
トローラＣを通常一本の環状のバス５で結んだ構
成である。

しかし、これらの構成はいずれも柔軟性に富ん
だ汎用計算機をねらつたものであるため、高速な
実時間信号処理を実現するには不適である。すな
わち、従来の各構成においては入出力のデータ伝
送を同一バスで用いるため各プロセツサにおける
入出力時間が独立に必要である。また同一バス上
のプロセツサ間においては一つのプロセツサのデ
ータ入力あるいは出力時間中は他のプロセツサの
入力あるいは出力行為がさまたげられる場合が生
じる。そのためバスの使用効率が悪くデータ伝送
時間が長くなり、実時間信号処理ではその分演算
時間が短くなる。まず、第２図に示す環状バス方
式においては、時間的に並列処理しなければなら
ず、しかも処理するデータ数が多いような場合に
は、バスが一本であるためにバス使用における競
合が問題となりデータの伝送に多くの時間をとら
れる。また、第１図に示す多重バス方式において
はバスの競合は減少するが、プロセツサおよびバ
スコントローラにバスを選択したり、複数のバス
からの要求の中から一つを選択するような機構が
必要であるためバス間のデータの授受の制御が非
常に複雑でありまた時間もかかる。しかもプロセ
ツサの数の増設、演算方法の変更に対しはハード
的な困難を伴いデータの送受の制御が更に複雑と
なり、拡張性に対しては特に難がある。また、演
算途中のデータをモニタするためには複雑な制御
が必要になる。

本発明の目的はマルチプロセツサ方式において
高速で大量な実時間信号処理が実現できしかも演
算の拡張変更によるプロセツサの増設およびプロ
セツサ間の信号の行き先の変更等に対しても容易
に対応できその制御も簡単なプロセツサ間の接続
構成をもち、かつ演算途中の任意のプロセツサの
出力データを簡単にモニタできるようなマルチプ
ロセツサ方式の実時間信号処理装置を提供するこ
とにある。

本発明の装置は、複数個の独立なプロセツサか
らなるプロセツサ列を複数個行方向に配置し、前
記プロセツサ列内のプロセツサの出力をパケツト
交換方式により次の行のプロセツサ列内の任意の
プロセツサの入力に与える機能を有するデータパ
スにより各プロセツサ列間を接続し、複数個のプ
ロセツサからなるプロセツサ列と前記データパス
とが交互になるよう順次くり返された構成を有す
る。データは最初のプロセツサ列に入力され、順
次各プロセツサ列で信号処理が行なわれこのとき
各プロセツサ列間を同期式のパケツト交換方式を
用いてデータ伝送して最終段のプロセツサ列から
処理済のデータが得られる。この発明の構成は、
更にパケツト交換情報の変更およびモニタの必要
に応じて各段のプロセツサ列の中にパケツト交換
制御用プロセツサを含みこれにより外部の制御装
置から各プロセツサ列間のデータ伝送とは非同期
に次段のプロセツサ列の任意のプロセツサにパケ
ツト交換方式で用いられる情報の変更を伝えるこ
とができ、また、前段のプロセツサ列の出力を受
け取つたあと前記外部の制御装置に出力してモニ
タできる。

一般に、実時間信号処理はその特質として一つ
のまとまつた複雑な演算を、基本演算が時間的に
縦続に何段かつながつたものとみることができ
る。すなわち多くの基本演算が並列に行なわれる
のではなく、一つの演算結果を用いて次の演算を
行ないまたその演算結果を用いて次の演算を行な
うといつた形になつている。このような演算は基
本演算ごとにプロセツサを決めて、このプロセツ
サをいくつか一方向に縦続につなげて演算処理す
れば高速な演算が期待できる。また縦続に行なわ
れる演算の中には時間的に並列に演算処理できる
ものやプロセツサの演算処理能力により何個かの
プロセツサを並列に用いて演算処理しなければな
らないものもある。更に高速な信号処理を実現す
るためにはプロセツサ内における演算時間を短縮
することはもちろんであるが、プロセツサ間のデ
ータ伝送をいかに短時間で行なうかが重要な問題
となる。したがつて実時間信号処理に適した構
成、すなわちプロセツサ間のデータの流れが一方
向になるように制御しやすく、並列処理にも適し
た構成をとる必要がある。しかもプロセツサ間の
データ伝送が短縮できかつ制御の簡単になる構成
を考える必要がある。また、演算の変更に容易に
対処できるような柔軟性，拡張性に富んだ構成が
望まれている。

次にこの発明について図面を用いて説明する。
第３図に本発明の一実施例をブロツク図で示す。
第３図において、参照数字６はプロセツサのデー
タ入力線、参照数字７はプロセツサのデータ出力
線、参照数字８はデータ入力端子、参照数字９は
データ出力端子である。参照数字１０，１２，１
４および１６はプロセツサであり、参照数字１０
は第１段目、参照数字１２は第２段目、参照数字
１４は第３段目、参照数字１６は最終段のプロセ
ツサを表わす。参照数字１１，１３および１５は
データパスであり、参照数字１１は第１段目、参
照数字１３は第２段目、参照数字１５は第３段目
のデータパスを表わす。参照数字１７，１８，１
９，２０および２１はパケツト交換制御用プロセ
ツサであり、参照数字１７は入力段用、参照数字
１８は第１段目、参照数字１９は第２段目、参照
数字２０は第３段目、参照数字２１は最終段のパ
ケツト交換制御用プロセツサを表わす。参照数字
２２は外部の制御装置、参照数字２３はパケツト
交換情報変更データ入力線、参照数字２４はパケ
ツト交換情報変更データ出力線、参照数字２５は
外部の制御装置の出力線、参照数字２６は並列入
力処理回路、参照数字２７はモニタ信号入力線、
参照数字２８はモニタ信号出力線、参照数字２９
は外部の制御装置の入力線を表わす。破線は同じ
構成くのり返しを表わし、以下の図でも同様であ
る。データパス（DP）１１，１３および１５と
は演算処理に従つてプロセツサ各段間のデータの
送受をパケツト交換方式を用いて実現するもので
ある。その構成は前段のプロセツサからの出力デ
ータをパケツト交換方式により次段の任意のプロ
セツサに入力することができる結合方式のもので
あればよく、後述するように、各種の結線方式が
考えられる。特に並列入力処理回路２６はデータ
入力端子８からの並列入力データを第１段目の任
意のプロセツサ１０に入力するものである。本発
明の目的である柔軟性、拡張性に富んだプロセツ
サ間の接続は、このパケツト交換方式を用いたプ
ロセツサ間のデータ伝送方式により実現してい
る。したがつて、各プロセツサはパケツト交換を
行なうためのパケツト交換情報を持ち、その情報
により前段のプロセツサからのデータを取り込み
各プロセツサで演算処理した出力データを次段の
プロセツサに出力している。ここでの各プロセツ
サ間のパケツト交換方式は同期式のものであると
する。パケツト交換方式に関してはたとえば、電
子通信学会誌1978年４月号P.381〜P.385〔文献
３〕に詳しく説明してあるのでここでは説明を略
す。本発明におけるデータの流れは、実時間信号
処理の特徴に従いプロセツサからデータパスへと
順次、非可逆的な一方向に送られる。第３図にお
いて、データ入力端子８から入力されたデータは
時間的には左から右に送られ、演算処理された結
果がデータ出力端子９に出力される。したがつ
て、第３図の各プロセツサでは参照数字６がプロ
セツサのデータ入力線となりそこから前段のプロ
セツサからのデータが入力され、プロセツサのデ
ータ出力線７から次段のプロセツサに演算処理後
のデータが出力される。以後このようなマルチプ
ロセツサ方式の構成をパイプライン構成と称す
る。

以下にパケツト交換制御用プロセツサを含むパ
イプライン構成によるマルチプロセツサ方式で実
時間信号処理を行なう場合の各部の働きについて
詳述する。プロセツサはその扱えるデータ数及び
記憶素子容量などにより一つのプロセツサで実行
できる演算能力が限定される。したがつて処理し
ようとする演算の大きさ、方法及び速度によつて
パイプライン構成の段数及び各段で並列処理を行
なうプロセツサの個数が決まる。そこで実時間信
号処理におけるデータの流れに従い、プロセツサ
を演算順序に従つて配置し、その各段のプロセツ
サ列間のデータ伝送を行なう。データ伝送は各段
間で前段の各プロセツサから次にくるプロセツサ
列のどのプロセツサかを指定すればよいので、一
本のバスに全プロセツサが接続されていてデータ
の送り先の指定対象がすべてのプロセツサである
ような場合に比べ制御が簡単になる。第３図にお
いてデータ入力端子８から入力されたデータは並
列入力処理回路２６により第１段目のプロセツサ
１０の列に入力され並列に演算処理される。第２
段目のプロセツサ列の各プロセツサ１２は第１段
目のデータパス１１により前段の各プロセツサ１
０の出力のうち必要な結果が供給される。データ
パスではパケツト交換方式によりプロセツサ間の
データ伝送を行なつているので、各プロセツサの
パケツト交換情報を演算に従つて指定することに
より、前段の一つのプロセツサ１０からの出力を
次段の複数個のプロセツサ１２に供給したり、前
段の複数個のプロセツサ１０からの出力を次段の
一つのプロセツサ１２に供給したりすることがで
きる。このようにして順次演算処理が施され最終
段に至る。なお、計算の種類，方法により途中の
段で結果の一部が得られることもある。

以上のようにして、非常に複雑な計算でも段数
及び各段のプロセツサの個数を演算に従つて増設
することにより実現でき、その拡張も容易な構成
になつている。また、演算方法，演算順序の変更
に対してもハード的にはプロセツサの差し替えだ
けで容易に対応できる。このように、プロセツサ
の個数を増減させたり、演算方法や演算順序の変
更によるプロセツサの位置を移動させるというハ
ード的な変更に伴い、プロセツサ間のデータ伝送
のソフト的な変更が必要になる。しかし、ここで
用いられているパケツト交換方式によるデータ伝
送方法においては、各プロセツサのパケツト交換
情報を変更してやるだけでよい。各プロセツサが
パケツト交換方式のために持つパケツト交換情報
を格納するものとして、ここでは外部からの制御
により書き換え可能な記憶素子を考えており、パ
ケツト交換情報はそれに書き込まれているものと
する。たとえばそのような記憶素子の例として
RAM（ランダム・アクセス・メモリ）があり、
詳細は〔文献１〕を参照されたい。このような各
プロセツサが保持するパケツト交換情報の変更を
つかさどるものが参照数字１７，１８，１９およ
び２０で示すパケツト交換制御用プロセツサPP
と参照数字２２で示す外部の制御装置OCであ
る。

ここで、以下に各プロセツサのパケツト交換情
報の書き換え方法について説明する。各段のプロ
セツサ列に属する各プロセツサのパケツト交換情
報はその前段のパケツト交換制御用プロセツサに
保持されている。たとえば、第１段目のプロセツ
サ１０の列の各プロセツサのパケツト交換情報は
パケツト交換制御用プロセツサ１７が、第２段目
のプロセツサ１２の列はパケツト交換制御用プロ
セツサ１８が、３段目のプロセツサ１４の列はパ
ケツト交換制御用プロセツサ１９が保持してい
る。各パケツト交換制御用プロセツサは次段の各
プロセツサのパケツト交換情報をデータとして、
演算処理でのデータ伝送と同じように、それをパ
ケツト交換方式により次段の各プロセツサに送る
ことができる。このパケツト交換情報の伝送は普
通、実時間信号処理装置が演算を実行する前に行
なわれる。プロセツサの増減および位置変更に伴
いデータ伝送におけるパケツト交換情報の変更の
ためのデータは、外部の制御装置２２により各パ
ケツト交換制御用プロセツサに送られる。外部の
制御装置２２から各パケツト交換制御用プロセツ
サへのデータ伝送は、各プロセツサ列間のデータ
伝送と同期をとつてもよいがそれぞれ非同期で行
なう方がより一般的であるのでここでは非同期の
場合を考える。外部の制御装置２２よりパケツト
交換情報の変更データを受け取つたパケツト交換
制御用プロセツサは、変更が発生したときに応じ
て普通各プロセツサが演算処理実行中でないとき
に次段の各プロセツサに各プロセツサ列間のデー
タ伝送の時のように同期をとつてその変更データ
を伝送する。つまり、外部の制御装置２２より各
プロセツサに発せられるパケツト交換情報の変更
データは、一旦パケツト交換制御用プロセツサを
経由して各プロセツサに与えられる。この動作を
第３図を参照して説明する。たとえば第２段目の
列のプロセツサ１２のパケツト交換情報を変更す
る場合を考える。第２段目のプロセツサ１２の列
のパケツト交換情報は第１段目のパケツト交換制
御用プロセツサ１８が保持している。したがつ
て、外部の制御装置２２よりパケツト交換情報の
変更データを第１段目と第２段目のプロセツサ列
間のデータ伝送とは非同期に、第１段目のパケツ
ト交換制御用プロセツサ１８に送る。その変更デ
ータは外部の制御装置の出力線２５から出力され
パケツト交換制御用プロセツサ１８につながるパ
ケツト交換情報変更データ入力線２３により送ら
れる。そこで第１段目のパケツト交換制御用プロ
セツサ１８の次段のプロセツサ用のパケツト交換
情報が新しく書き直された後に保持される。以後
その変更された新しいパケツト交換情報が第１段
目のパケツト交換制御用プロセツサ１８から第２
段目の各プロセツサ１２にデータ伝送の時のよう
に同期をとつて送られることになる。同様にして
どのプロセツサのパケツト交換情報の変更も外部
の制御装置２２より変更することができる。特に
第１段目のプロセツサ１０のパケツト交換情報の
変更は入力段用のパケツト交換制御用プロセツサ
１７で行なわれ、その変更データは並列入力処理
回路２６を介して行なわれる。また、最終段のパ
ケツト交換制御用プロセツサ２１はパケツト交換
情報の変更には携わらない。

以上、外部の制御装置およびパケツト交換制御
用プロセツサにより行なわれるパケツト交換情報
の変更機能について説明したが、これらのものを
用いて各プロセツサのモニタ機能も実現できる。
すなわち演算処理途中の結果が見たい場合、その
途中結果の得られる任意のプロセツサの出力デー
タをモニタすることができる。各プロセツサの演
算結果である出力データは演算に従つて次段のプ
ロセツサに伝送されるが、この時モニタ用のプロ
セツサを設けモニタしたいプロセツサの出力を本
来の演算に従つたプロセツサに加えてモニタ用プ
ロセツサにも伝送することはパケツト交換方式で
容易にできる。モニタ用プロセツサにもデータを
伝送しろという指令をモニタしたいプロセツサに
伝えるには前述した方法に従つてモニタしたいプ
ロセツサのパケツト交換情報を変更することによ
り可能である。モニタ用プロセツサは前段のモニ
タしたいプロセツサからの出力データを受けとり
それを外部のモニタできるものに送ればよい。こ
のモニタ用のプロセツサは前述のパケツト交換制
御用プロセツサにより実現できる。以後モニタ用
のプロセツサとパケツト交換制御用プロセツサを
同じものと見なす。また、外部のモニタできるも
のとしてその機能を外部の制御装置２２に当てる
ことができ、ここでは外部の制御装置２２にモニ
タした信号を出力すると考える。パケツト交換制
御用プロセツサからモニタした信号を外部の制御
装置に出力するには、ここでは各パケツト交換制
御用プロセツサからそれぞれのモニタ信号出力線
を並列に外部の制御装置までもつてくるものとす
る。このようにすれば、たとえば、あるサンプリ
ングレートで連続してデータが入力されている場
合でも、各プロセツサ列の任意のプロセツサの途
中の演算出力を同時にモニタすることができる。
このとき、パケツト交換制御用プロセツサからの
モニタ信号の出力は各プロセツサ列間に同期させ
る必要はなく、非同期で出力することができる。
この動作を再び第３図を参照して説明する。たと
えば、第２段目のプロセツサ１２の列のあるプロ
セツサの出力をモニタしたい場合を考える。まず
外部の制御装置２２から第１段目のパケツト交換
制御用プロセツサ１８を通じ、モニタしたいプロ
セツサに第３段目のパケツト交換制御用プロセツ
サ２０にもデータを伝送しろというパケツト交換
情報の変更を伝える。それに応じてモニタしたい
プロセツサは本来の演算に従つて次段のプロセツ
サに演算処理後のデータを伝送すると共に第３段
目のパケツト交換制御用プロセツサ２０にも伝送
する。第３段目のパケツト交換制御用プロセツサ
２０はそのデータをモニタ信号入力線２７より受
け取つて各プロセツサ列間のデータ伝送とは非同
期にそのモニタ信号出力線２８に出力する。この
あと、外部の制御装置の入力線２９を経て外部の
制御装置２２に送られる。第３図において各パケ
ツト交換制御用プロセツサのモニタ信号出力線２
８は外部の制御装置の入力線２９につながるもの
であり、外部の制御装置の入力線２９はパケツト
交換制御用プロセツサの個数に対応する本数の入
力線が並列に外部の制御装置２２に接続されるも
のであるが図の煩雑を避けてモニタ信号出力線２
８と外部の制御装置の入力線２９とは、結ばず、
また、外部の制御装置の入力線２９も一つの太い
矢印で表わしている。以下の図においても同様で
ある。以上に述べた方法により、同様にしてどの
プロセツサの演算処理後の出力データも外部の制
御装置２２でモニタできる。特に、第１段目のパ
ケツト交換制御用プロセツサ１８では入力データ
のモニタをすることになり、また、入力段用のパ
ケツト交換制御用プロセツサ１７はモニタには携
わらない。

ここで、プロセツサとパケツト交換制御用プロ
セツサとの違いを説明する。はじめに述べたよう
に、プロセツサ１０，１２，１４および１６は演
算処理と共にパケツト交換方式によるデータ伝送
ができるように処理のできるプロセツサを考えて
いる。したがつて、パケツト交換情報の変更機能
またはモニタの機能を果たすパケツト交換制御用
プロセツサ１７，１８，１９，２０および２１は
演算処理用のプロセツサ１０，１２，１４および
１６とほぼ同じプロセツサで実現できる。大きく
異なる点はパケツト交換制御用プロセツサは普通
演算処理をしないことと、各プロセツサ列間のデ
ータ伝送とは非同期に外部の制御装置と信号の授
受を行なうことである。ブロツク図においては入
出力部が異なる。入力部においては双方ともパケ
ツト交換情報変更データか、演算処理出力データ
かの識別を行なつており機能的な差はない。しか
し出力部においては、パケツト交換制御用プロセ
ツサはパケツト交換情報変更データかモニタ信号
かによりデータの出力線を切り替える機能が付加
される。

パケツト交換情報の変更方法とモニタ方法には
前述したものと異なる方法も考えられ、以下に説
明する。まず、パケツト交換情報の変更方法の他
の例を述べる。前述においてパケツト交換制御用
プロセツサは次段の各プロセツサのパケツト交換
情報を保持していると考えていた。しかしパケツ
ト交換制御用プロセツサのメモリが非常に大きく
また余裕が十分にある時には次段のパケツト交換
制御用プロセツサへのパケツト交換情報のデータ
伝送まで受け持つことができる。このとき、次段
のパケツト交換制御用プロセツサは前段のパケツ
ト交換制御用プロセツサよりパケツト交換情報を
得るため、そのパケツト交換情報変更データ入力
線２３は不要になる。このようにして、一つのパ
ケツト交換制御用プロセツサで、何列かのプロセ
ツサ列のパケツト交換情報をまとめて、外部の制
御装置２２と受渡しができる。これを更に拡張し
て外部の制御装置２２からパケツト交換情報をパ
ケツト交換制御用プロセツサ１７にだけ送り、各
列のパケツト交換情報を順次以下の第１段目，第
２段目，第３段目，…，最終段の各パケツト交換
制御用プロセツサ１８，１９，２０および２１と
送ることも可能である。このとき、パケツト交換
制御用プロセツト１７につながれるパケツト交換
情報変更データ入力線以外のパケツト交換情報変
更データ入力線１７はすべて不要となる。

また、パケツト交換情報の変更のもう一つの方
法として、外部の制御装置２２から直接各プロセ
ツサのパケツト交換情報を変更する方法が考えら
れる。この場合、外部の制御装置２２はパケツト
交換情報の変更データを各プロセツサ列ごとのパ
ケツト交換制御用プロセツサに送るのではなく、
パケツト交換情報変更データ入力線を介して各プ
ロセツサの列と行の位置を指定して各プロセツサ
に直接パケツト交換情報を送ることになる。そし
てこのときのパケツト交換制御用プロセツサは各
プロセツサ列間のデータ伝送とは非同期に外部の
制御装置２２より送られてくるパケツト交換情報
を、同期をとつて次段の各プロセツサに送るとい
う外部との整合をとるだけの役目をしていること
になる。さらに、外部の制御装置２２が各プロセ
ツサ列間のデータ伝送と同期をとつてパケツト交
換情報を送つている時には、パケツト交換制御用
プロセツサはパケツト交換情報を通過させるだけ
でよい。

モニタ方法のもう一つの方法として、各モニタ
信号出力線２８と外部の制御回路の入力線２９と
を一本の線にしてモニタを行う方法が考えられ
る。この場合、構成は簡単になるが、各パケツト
交換制御用プロセツサが独立にモニタ信号を出力
すると各モニタ信号出力線の間で競合が生じるた
め、各パケツト交換制御用プロセツサ間でその一
本の線を時分割で使用する等の制御が必要とな
る。

これまでの説明においてパケツト交換情報の変
更機能とモニタ機能を一つのパケツト交換制御用
プロセツサで処理したが、それぞれの機能を別々
のプロセツサで処理してもよく、同様に、モニタ
の出力装置として外部の制御装置を用いたが、そ
れぞれ別のものを設けても実現できる。さらに、
各プロセツサ列のパケツト交換情報の変更および
モニタの必要に応じて、パケツト交換制御用プロ
セツサがパケツト交換情報の変更機能あるいはモ
ニタ機能のうちそのどちらか一方の機能しか持た
ない場合や、パケツト交換制御用プロセツサを含
まないプロセツサ列がある場合も考えられる。こ
れらのいずれにも本発明を適用できることは明白
である。

また、パケツト交換制御用プロセツサの位置と
して図では各段のプロセツサ列の最上部に置いた
が、プロセツサ列中のどの場所にあつてもその機
能は実現できる。本発明の本質を変えるものでは
ない。

次に、このパイプライン構成によるマルチプロ
セツサ方式の演算処理時間について述べる。従来
の構成においては、入出力データを同一バスを用
いて、更には複数個のプロセツサが同一バスを用
いてバスコントローラにより制御している。した
がつて、各プロセツサでの入出力時間がそれぞれ
必要であり、また、プロセツサ間でのバス使用に
おける競合が存在するため、データの入出力時間
が長くなり高速な実時間信号処理という観点から
は時間のむだがあつた。ところがパイプライン構
成においてはデータの入力側と出力側は分離され
ている。そのためデータの入力，出力を演算処理
能力の許す範囲でそれぞれ独立に実行することが
できるので、各プロセツサ自身にはデータの入出
力での待ち時間がない。また、各データバスは全
く分離されているため、それぞれのデータパスは
そのデータパスにつながるプロセツサ間の競合を
除いて独立にデータ伝送できる効率的なデータ伝
送方式が実現できる。

ここで、第３図の構成に用いたデータパスの具
体的な実施例について以下に説明する。データパ
スに関しては前述したパケツト交換方式によるデ
ータ伝送ができるものならばどのような構成のも
のでよい。しかし、構成の簡単さ、回路規模の大
きさ、制御の容易さ，融通性，拡張性等の多方面
から見て実現しやすいと考えられるデータパスの
構成を次に説明する。

その１つは第４図の構成によるものである。以
下の図ではプロセツサ列間の一つのデータパスを
例に説明している。第４図において、参照数字
６，７，２２，２３，２４，２５，２７，２８お
よび２９は第３図で説明したものと同一のもので
ある。参照数字３０はデータパスから見て前段の
プロセツサ、参照数字３２は前段のパケツト交換
制御用プロセツサ、参照数字３１はデータパスか
ら見て次段のプロセツサ、参照数字３３は次段の
パケツト交換制御用プロセツサ、参照数字３４は
共通バスである。結線方法は前段のプロセツサ３
０およびパケツト交換制御用プロセツサ３２のそ
れぞれのプロセツサのデータ出力線７およびパケ
ツト交換情報変更データ出力線２４と、次段のプ
ロセツサ３１およびパケツト交換制御用プロセツ
サ３３のそれぞれのプロセツサのデータ入力線６
およびモニタ信号入力線２７とを一本の共通バス
３４で結んだものである。

第５図は第４図の共通バス３４が双方向性バス
を用いた構成に対して、一方向性の伝送路で表わ
したものである。第５図において、参照数字６，
７，２２，２３，２４，２５，２７，２８および
２９は第３図で説明したものと同一のものであ
り、参照数字３０，３１，３２および３３は第４
図で説明したものと同一のものである。参照数字
３５は一方向性伝送路、参照数字３６の矢印はデ
ータの伝送される方向を示す。結線方法は前段の
パケツト交換制御用プロセツサ３２のパケツト交
換情報変更データ出力線２４および前段のプロセ
ツサ３０のデータ出力線７と、次段のプロセツサ
３１のデータ入力線６および次段のパケツト交換
制御用プロセツサ３３のモニタ信号入力線２７と
を順次一方向性伝送路３５で結んだものである。
この一方向性伝送路３５を矢印３６のようにデー
タが伝送される。

データパスとして第４図および第５図のいずれ
の構成を用いるかは、信頼性，フアンアウトの制
限，データ出力制御の複雑さにより決められる。

以上のように、本発明で示したマルチプロセツ
サ方式の実時間信号処理装置によれば、高速で大
量な実時間信号処理が実現でき、しかも演算の拡
張，変更によるプロセツサの増設，プロセツサ間
の信号の行き先の変更等に対しても容易に対応で
き、その制御も簡単なプロセツサ間の接続構成を
もち、更には演算途中における任意のプロセツサ
の出力データのモニタを簡単に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のマルチプロセツサ
方式の構成を示すブロツク図、第３図は本発明の
一実施例を示すブロツク図および第４図と第５図
は本発明に用いられるデータパスの例を示すブロ
ツク図である。 図において、１……プロセツサ、２……バスコ
ントローラ、３……入出力バス、４……共通バ
ス、５……環状バス、６……プロセツサのデータ
入力線、７……プロセツサのデータ出力線、８…
…データ入力端子、９……データ出力端子、１
０，１２，１４，１６，３０，３１……プロセツ
サ、１１，１３，１５……データパス、１７，１
８，１９，２０，２１，３２，３３……パケツト
交換制御用プロセツサ、２２……外部の制御装
置、２３……パケツト交換情報変更データ入力
線、２４……パケツト交換情報変更データ出力
線、２５……外部の制御装置の出力線、２６……
並列入力処理回路、２７……モニタ信号入力線、
２８……モニタ信号出力線、２９……外部の制御
装置の入力線、３４……共通バス、３５……一方
向性伝送路、３６……データの伝送される方向を
示す矢印。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プロセツサを複数個用いて実時間信号処理を
   実行するマルチプロセツサ方式の実時間信号処理
   装置において、複数個の独立なプロセツサからな
   るプロセツサ列を複数個行方向に配置し、前記プ
   ロセツサ列内の各プロセツサの出力を次の行のプ
   ロセツサ列内の任意のプロセツサの入力に与える
   機能を有するデータパスにより各プロセツサ列間
   を接続し、これにより複数個のプロセツサからな
   るプロセツサ列と前記データパスとが交互になる
   よう順次くり返される構成を持ち、最初のプロセ
   ツサ列にデータを入力し、順次各プロセツサ列で
   信号処理を行ない各プロセツサ列間を同期式のパ
   ケツト交換方式を用いてデータ伝送して最終段の
   プロセツサ列から処理済のデータを出力し、次に
   パケツト交換情報の変更およびモニタの必要に応
   じて各段のプロセツサ列の中にパケツト交換制御
   用プロセツサを含ませこれにより外部の制御装置
   から各プロセツサ列間のデータ伝送とは非同期に
   次段のプロセツサ列の任意のプロセツサにパケツ
   ト交換方式で用いられる情報の変更を伝えるよう
   にし、また前段のプロセツサ列の任意のプロセツ
   サの出力を受け取つたあと前記外部の制御装置に
   出力してモニタできるようにしたことを特徴とす
   るマルチプロセツサ方式の実時間信号処理装置。